PROPRIEDADES FUNCIONAIS DE CONCENTRADOS PROTÉICOSDE PESCADO PREPARADOS POR VÁRIOS MÉTODOSl
Lys Mary B. CÂNDID02, Alexandra K. NOGUEIRN, Valdemiro C. SGARBIEIRI4
RESUMO
A partir de tilápia do Nilo (Oreochromus niloticus) foram preparados um concentrado de proteínas totais (PT) e seisconcentrados de proteínas miofibrilares, após extração das proteínas sarcoplasmáticas de diversas formas, a saber:tratamento com hexametafosfato de sódio (F); hexametafosfato de sódio seguido de tratamento com etanol a frio (FE);tecnologia de preparo do surimi (S); surimi seguido de tratamento com etanol a frio (SE), extração da polpa com etanola frio (E); e extração com etanol a frio seguido de tratamento com hexano (EH). Os rendimentos de extração de proteínaforam de 78% para o concentrado de proteínas totais, de 76% para F, seguido por FE, E e EH, acima de 70% e para S e SE,em torno de 67%. A mistura etanol/hexano proporcionou a melhor remoção de gordura (80%), seguida por PT (74%),E (54,6%), FE (46,5%) e SE (33%). Nos concentrados de proteínas miofibrilares, verificou-se aumento de 5 vezes nasolubilidade e de 12 a 20 vezes na capacidade de absorção de água, comparativamente à preparação de proteínas totais.As preparações com maior capacidade emulsificante foram F (278,95%) e FE (244,8%), seguidas por S (226%), EH (211%)e SE (130%). Os concentrados E e PT não apresentaram capacidade emulsificante. As emulsões mais estáveis foram aspreparadas com o concentrado S. A maior capacidade de formação de espuma foi apresentada pelo concentrado FE(254%), seguido por F (220%) e SE (212%).
PALAVRAS-CHAVE: Tilápia do Nilo; Concentrados protéicos; Propriedades funcionais.
SUMMARY
FUNCTIONAL PROPERTIES OF FISH PROTEIN CONCENTRATES PREPARED BY VARIOUSMETHODS
A total protein concentrate (PT) plus six myofibrilar protein concentrates were prepared from Oreochromus niloticus("tilápia do Nilo"). Extraction of the sarcoplasmatic proteins was effected in different ways, such as: treatment withsodium hexametaphosphate (F); sodium hexametaphosphate folIowed by treatment with cold ethanol (FE); using surimi technology (S); surimi technology folIowed by cold ethanol (SE); extraction of the pulp with cold ethanol (E); and,extraction with cold ethanol folIowed by treatment with hexane (EH). The protein yields for the various preparationswere 78% for PT concentrate, 76% for F, folIowed by FE, E and EH, alI above 70%, and around 67% for S and SE. Fatextraction was more efficient for the treatment EH (80%), folIowed by PT (74%), E (54.6%), FE (46.5%) and SE (33%).Solubility was five fold higher and water absorption capacity 12 to 20 f6ld higher for the myofibrillar protein concentrates, compared to the total protein concentra te (PT). A higher emulsifying capacity was demonstrated for F (278.9%) andFE (244.8%), folIowed by S (226%), EH (211%), and SE (130%). The concentrates E and PT did not exhibit any emulsifyingcapacity. The most stable emulsions were those prepared with the concentrate S. The highest foaming capacity wasfound for FE (254%) folIowed by F (220%) and SE (212%).
KEY WDRDS: Oreochromus niloticus; Protein concentrates; Functional properties.
1 Recebido para publicação em 24/09/1998. Aprovado para publicação em 04/01/1999.2 Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Saúde, Curitiba (PR).3 Bolsista de iniciação científica (FAPESP) no Instituto de Tecnologia de Alimentos, Campinas, SP.4 Pesquisador do Instituto de Tecnologia de Alimentos, Centro de Química de Alimentos e Nutrição Aplicada, Av. Brasil, 2880,Campinas, SP, CEP 13073-001.
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1. INTRODUÇÃO
No atendimento à crescente demanda de alimentos,os recursos pesqueiros podem contribuir significativamente para melhorar a qualidade nutricional da dieta,especialmente nos países em desenvolvimento. De maisde 22.000 espécies de peixes, apenas algumas centenasestão sendo utilizadas como alimento. A subutilizaçãode recursos pesqueiros pode ser atribuída a inúmerosfatores, que vão desde a falta de tecnologia para captura e prevenção de perdas no transporte e armazenamento até a baixa disponibilidade de produtos aceitáveis ao consumidor, a custo compatível com as demaisfontes protéicas.
O preparo de concentrados protéicos de peixe paraconsumo humano apresenta problemas técnicos consideráveis, uma vez que o peixe se deteriora muito rapidamente e desenvolve odores e sabores difíceis de serem removidos, além da perda de propriedades funcionais das proteínas. A gordura pode ser removida porextração em meio alcalino, ou por tratamento com solventes orgânicos como isopropanol ou etanol, que favorecem a desidratação, originando produtos com qualidades organolépticas favoráveis, mas desprovidos depropriedades funcionais.
Este tema parecia ter sido abandonado na década de70, em decorrência da facilidade com que estas proteínas sofrem desnaturação e conseqüente perda da funcionalidade (HALL, AHMAD, 1992), mas na década de90 nota-se uma retomada das pesquisas nessa área (KINSELLA, 1988, LAHL, BRAUN, 1994,MAHMOUD, 1994,CHAN et ai., 1995, YU, FAZIDAH, 1994, SCHMIDL etal., 1994, SHAHIDI et ai., 1995, VENUGOPAL, 1995).
Neste trabalho são apresentadas e discutidas váriasalternativas de preparo de concentrados protéicos detilápia, aplicadas com o objetivo de encontrar um oumais procedimentos que fornecessem produtos de elevado valor nutritivo e boas propriedades funcionais eque pudessem ser considerados econâmicos e aplicáveis na indústria pesqueira no Brasil.
2. MATERIAL E MÉTODOS
2.1 Matéria-prima
Utilizou-se tilápia do Nilo (Oreochromus niloticus),obtida do Centro de Piscicultura da UNESP (Universidade Estadual Paulista) em Jaboticabal.
2.2 Preparo de concentrado de proteínas totais (PT)
Após a evisceração e retirada das cabeças, os peixes foram lavados com água corrente e mantidos emetanol até o momento do processamento (12h). O pre-
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paro foi executado conforme descrito por QUAGLIA,ORBAN (1987), mediante extrações sucessivas cometanol em substituição ao isopropanol, na proporçãode 3:1 em relação à polpa. O produto da desossa mecânica (BIBUN, modelo SDX-13) foi submetido à extração com três tratamentos com etanol a 70°C (3:1,20 min) com o objetivo de eliminar gordura e componentes responsáveis pelo odor. A eliminação do etanol entre as diferentes etapas foi realizada em prensaSardik Engineering. A polpa extraída com etanol foiliofilizada e moída (granulometria 100 mesh).
2.3 Preparo de concentrados de proteínas miofibrilares
Filés de peixe foram homogeneizados em multiprocessador de alimentos da marca Arno e mantidos emagitação por dez minutos em solução de cloreto de sódio 0,1 M na proporção de 3:1 em relação ao filé. A seguir a suspensão foi centrifugada a 2500rpm por 10minutos (rotor JA-14, centrífuga Beckman, modelo J21B). O material insolúvel foi ressuspenso em soluçãode bicarbonato de sódio 0,5%, extraído por 10 min ecentrifugado; a operação foi repetida com água. As soluções extratoras continham ácido ascórbico e tripolifosfato de sódio a 0,2% (VENUGOPAL et ai., 1994b, KELLEHER et ai., 1994). Este tratamento facilita a remoçãodos lipídios e promove a hidrofilicidade do concentrado protéico. Após a centrifugação final, o concentradode proteínas miofibrilares foi submetido a diferentes tratamentos conforme mostra o Fluxograma da Figura 1.Todos os concentrados foram liofilizados e moídos, obtendo-se granulometria de 100 mesh.
2.4 Composição centesimal
Antes das análises, todas as amostras foram homogeneizadas em moinho analítico Polymix (Kinematica-A10, Switzerland), e passadas em peneira de500!-,-m. Nas eventuais retiradas de alíquotas para asanálises e determinações de propriedades funcionais,os concentrados permaneceram à temperatura ambiente apenas o tempo necessário à retirada de amostra. Para evitar congelamentos e descongelamentosdesnecessários, quando estas retiradas eram mais freqüentes, as amostras permaneciam em geladeira, ouse retiravam alíquotas (subamostras). As determinações foram feitas em duplicata.
A dosagem de proteínas foi efetuada pelo métodode semimicro Kjeldahl (AOAC, 1990). Os lipídios totais foram determinados pelo método de BLIGH,DYER (1959). As cinzas foram determinadas pelométodo de incineração em mufla a 450°C até pesoconstante, conforme preconizado pela AOAC (1990).A umidade foi medida através de secagem em estufa
a 105°C até peso constante de acordo com procedimento da AOAC (1990). Os carboidratos totais foramdeterminados pelo método de DUBOIS et aI. (1956).
2.5 Avaliação da estabilidade lipídica
A determinação de produtos reativos ao ácido ti-
obarbitúrico (TBARS) foi conduzida em extrato de áci
do tric1oroacético, de acordo com o procedimento de
VY CKE (1975). Todas as determinações foram fei
tas em triplicata. Os resultados foram expressos em
micromoles de aldeído malônico por quilograma de
amostra ÜA.M/kg).
Filetagem
~
Homogeneização
~Lavagem com NaCI 0,1M (3:1)
Centrifugação
~ NaHC03 0,5% (3:1)
Centrifugação~Água (3:1)
Centrifugação~
CONCENTRADODE PROTEíNAS MIOFIBRILARES
o concentrado de proteínas miofibrilares assim obtido recebeu tratamentos adicionais, queoriginaram seis diferentes concentrados:
F =Tratamento com hexametafosfato de sódio a 5%(SPINELLI et ai., 1972a,b)
FE =idem F + Tratamento com 3 volumes de etanol a frio
S =Adição de crioprotetores: sacarose (4%); sorbitol (4%); fosfatos (0,2%)(VENUGOPAL et ai., 1994b, KELLEHER et ai., 1994)
SE =idem S + Tratamento com 3 volumes de etanol a frio
E = 3 Volumes de etanol a frio
EH = idem E + Tratamento com hexano (2volumes) + etanol (3volumes)COB III, HYDER (1972)
Secagem
FIGURA 1. Fluxograma de processamento de concentrados protéicos de tilápia do Nilo.
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2.6 Propriedades funcionais
Solubilidade (S%). A solubilidade foi determinada de acordo com o método de MORR et aI. (1985),variando-se o pH de uma solução de proteína a 1%,em solução de cloreto de sódio 0,5 N, e também, variando-se a concentração de cloreto de sódio, e mantendo-se o pH em 7,0. O N do sobrenadante foi determinado pelo método de Kjeldahl (semimicro).
Capacidade de absorção espontânea de água(CAA). Foi determinada usando modificação do aparelho de Baumann efetuada por TORGENSEN, TOLEDO (1977). O resultado foi expresso em mL de águaabsorvida por g de proteína e cada ponto representaa média de determinações em triplica ta ou quandonecessário, em quintuplicata, devido à variabilidadeintrínseca do método.
Capacidade de absorção espontânea de óleo(CAO). Foi realizada no mesmo equipamento descrito para absorção de água, seguindo-se a metodologiade DE KANTEREWICZ et aI. (1987). O resultado foiexpresso em mL de óleo absorvido por g de proteína ecada ponto representa a média de determinações emtriplica ta.
Formação e estabilidade de espumas. A capacidade de formacão de espuma (evidenciada pela expansão de volume - CESP) foi determinada atravésdo método de PHILLIPS et aI. (1987,1990), com adaptações do procedimento descrito por BRITTEN, LAVaIE (1992). A estabilidade da espuma (EESP) foiavaliada conforme descrito por PATEL et aI. (1988) eHOWELL, TAYLOR (1995). Foram medidos, em triplicata: o volume de líquido drenado, o colapso daespuma e o tempo em que ocorreram ambos os eventos.
Capacidade emulsificante (CEM). Para avaliaçãoprévia foi empregado o procedimento descrito por DEKANTEREWICZ et aI. (1987). Como esta visualização não é muito precisa, o ponto de inversão das fases foi determinado por condutivimetria, com modificações do método descrito por DAGORN-SCAVINER et aI. (1987). O resultado foi expresso como mLde óleo, adicionado até o ponto de inversão, por g deproteína, e os resultados representam as médias maisou menos desvios-padrão de três determinações.
Índice de atividade emulsificante (IAE). O índicede atividade emulsificante foi determinado conformeproposto por PEARCE, KINSELLA (1978), modificado por MINE et aI. (1991) e SHAHIDI et aI. (1995). O
resultado foi expresso em m 2/ grama de proteína, a
partir de determinações em triplicata.
Flexibilidade. A flexibilidade das proteínas deconcentrados foi determinada através da metodologia proposta por KATO et aI. (1985) e LEE et aI. (1992).A reação de hidrólise, com tripsina a 0,1% (SigmaT0134), processou-se por 5, lO, 20 e 60 min a 38°C. Areação foi interrompida com solução de ácido tricloracético (TCA) a 4% e o precipitado removido por filtração (filtro Whatman N° 1) e a concentração de aminoácidos e peptídios determinada no filtrado (LOWRY et aI., 1951). A velocidade de hidrólise foi representada como porcentagem de hidrólise/min, calculada através da inclinação inicial das curvas de hidrólise versus tempo, mediante análise de regressãolinear. Para análise de variância (ANOVA) utilizaram-se o "software Statgraphics 7.0" e o teste de Tukeya 95% de confiança. O valor de hidrólise aos 60 minfoi tomado como 100%, para efeito de cálculo.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 Caracterização química dos concentrados
O concentrado de proteínas totais (PT) foi o primeiro a ser elaborado. O objetivo era produzir umconcentrado do tipo A, conforme especificação FAO/OMS/UNICEF (BRODY, 1965, HALLIDAY, DISNEY,1971). De acordo com esta norma, este tipo de concentrado deveria apresentar teor de gordura inferiora 0,75%. Foi possível obter um concentrado do tipo B(teor de gordura inferior a 3%), que devido à desnaturação protéica decorrente do tratamento térmico paraeliminação de gordura, apresentou pouca funcionalidade, como demonstrado a seguir.
Os demais concentrados que constam da Tabela 1são formas alternativas de obtenção de concentradosprotéicos nos quais foram estudadas as propriedades funcionais, e são compostos apenas de proteínasmiofibrilares (Figura 1) (COB III, HYDER, 1972, SPINELLI et aI., 1972a,b, KELLEHER et aI., 1994, VENUGOPAL et aI., 1994b).
Conforme descrito na metodologia, o teor de carboidratos totais foi dosado através do método deDUBOIS et aI. (1956). Este método não quantifica polióis e as preparações baseadas na tecnologia do surimi contêm sorbitol, além da sacarose (Figura I), poresta razão a composição centesimal destas preparações não totaliza 100%. O tratamento com etanol arrasta parte do sorbitol da preparação surimi/etanol.
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TABELA 1. Composição centesimal dos concentrados protéicos de tilápia do Nilo!.
Concentrados Proteínas Lipídios Carboidratos Umidade Cinzas
Fosfatos (F) 69,93 4,23 0,06 16,81 10,56
Fosfatos/Etanol (FE) 81,75 4,05 0,08 8,17 6,64
Etanol a frio(E) 88,85 3,61 0,13 7,60 1,84
Etanol/Hexano (EH) 89,26 1,65 0,11 8,83 2,30
Surimi (S) 59,91 4,21 11,76 7,39 2,73
Surimi/Etanol (SE) 77,26 5,06 5,55 7,36 2,04
Proteínas totais (PT) 87,90 2,14 0,35 5,47 2,85
Peixe (polpa) 17,85 2,73 0,7 77,19 1,25
Peixe (filés) 18,88 1,26 0,22 79,80 1,07
1Resultados representam a média de determinações em duplicata.
Considerando as especificações para concentradosprotéicos de pescado (BRODY, 1965; HALLIDAY, DISNEY, 1971), referentes ao teor de lipídios, constantesna Tabela I, nenhum destes concentrados pode serconsiderado do tipo A, pois o teor deveria ser inferiora 0,75%. Trabalhos de armazenamento relatam valores tão baixos como 0,2% de gordura, para que o produto mantenha a qualidade organoléptica e completa estabilidade (SPINELLI et al., 1972a). O concentrado de proteínas totais (PT) e o tratado com etanol!
hexano (EH) podem ser classificados como do tipo B(menos de 3,0%). Os demais seriam classificadoscomo concentrados do tipo C (até 10% de gordura). Otratamento térmico compromete a funcionalidade dasproteínas e o uso de solventes, como hexano, podenão ser a melhor opção para um produto que possater indicação clínica.
O rendimento, calculado em termos de proteína, ea remoção de gordura obtidos nas diferentes preparações aparecem na Tabela 2.
TABELA 2. Rendimento em proteína e remoção de gordura no preparo de concentrados protéicos de tilápiado Nilo(1).
Concentrados
Surimi/Etanol (SE)
Surimi (S)
Etanol/Hexano (EH)
Etanol a frio (E)
Fosfatos/Etanol (FE)
Fosfatos (F)
Proteínas totais (PT)
(1) As determinações foram feitas em duplicata.
Rendimento
Proteína (%)
66,89
67,46
71,18
73,23
73,38
76,2
77,95
Remoção gordura (%)
33,14
27,56
80,00
54,59
46,48
32,25
73,97
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A análise da Tabela 2 mostra que o sistema maiseficiente para remoção de gordura foi o tratamentocom etanol/hexano (EH), mas este foi um processoconduzido em duas etapas: na primeira utilizandoetanol a frio e na segunda, a extração com hexano. Omaior rendimento em proteína foi obtido no tratamento da polpa integral com etanol (PT), pois este tratamento tende a insolubilizar as proteínas, inclusiveas sarcoplasmáticas.
SHENOUDA, PIGOTT (1974) constataram que oenvelhecimento da miosina ou a desnaturação poragitação ou aquecimento ocasionou um aumento nainteração entre lipídios e a miosina através de aumento na interação hidrofóbica e ligações iônicas.Estes complexos são de difícil separação e compro- .metem as propriedades funcionais da proteína. Estaé uma das razões para que o processamento do concentrado seja efetuado da forma mais branda possível, mas que elimine o máximo de gordura no processo.
A oxidação é uma das principais causas de deterioração da qualidade de produtos cárneos. A susceptibilidade do tecido muscular à oxidação se deve àsua alta concentração de catalisadores (ferro e mioglobina) e lipídios. Em produtos obtidos por cominuição ocorre o aumento de superfície de exposiçãoao oxigênio. Lipídios oxidados reagem com outroscomponentes do alimento como proteínas, carboidratos e vitaminas. Além do comprometimento nutricional, este tipo de interação afeta a funcionalidade dasproteínas. Malonaldeído e outros produtos de oxidação possuem ação carcinogênica e ou mutogênica
(SHAHIDI et aI., 1987, XIONG, DECKER, 1995).A estabilidade dos concentrados pode ser confir
mada pelo teste de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), conforme registra a Tabela 3.Após 1 ano de armazenamento não foi possível perceber alterações organolépticas. Valores de TBARS de6 a 10/lmoles/kg são acompanhados de odor desagradável, mas odores de rancidez ocorrem quandovalores de TBARS são superiores a 10 (KELLEHER etaI., 1994). Por outro lado, KURADE, BARANOWSKI(1987) afirmam que valores de TBARS superiores a18/lmoles/kg indicam rancidez, o que significa quemesmo após 2 anos de armazenamento os concentrados não apresentaram rancidez, talvez por seremmantidos sob congelamento.
Para o peixe "in natura", após armazenamento por15 dias a -20°C, o valor encontrado foi de 4,32/lmoles/kg. Não foi possível determinar TBARS nos extratos S e SE devido à interação dos carboidratosadicionados com o ácido tiobarbitúrico. A presençade ácido ascórbico e de tripolifosfato em todas as etapas das preparações confere proteção contra oxidação lipídica (KELLEHER et aI., 1992, 1994, XIONG,DECKER, 1995), mas se atribuir-se a alteração de corobservada no concentrado S ao processo oxidativo,conclui-se que não se conseguiu a proteção desejadanesta preparação. O número de peróxidos das diferentes preparações estava abaixo dos limites detectáveis pelo método utilizado (AOAC, 1990), mesmoquando refeito após 15 meses de armazenamento a-20°C.
TABELA 3. Número de TBARS de concentrados protéicos de tilápia do Nilo(1).
Concentrado
Proteínas totais (PT)
Fosforilada/Etanol (FE)
Fosfatos (F)
Etanol a frio (E)
Etanol Hexano (EH)
W de TBARS (a) W de TBARS (b)
(/lM/kg) (/lM/kg)
5,19 ± 0,42 ab 7,79 ± 0,16 ab
1,66 ± 0,25 a 2,84 ± 0,10 a
3,08 ± 0,28 ab 4,07 ± 0,45 ab
7,27 ± 0,78 b 8,56 ± 0,30 b
2,44 ± 0,24 ab 3,70 ± 0,14 ab
a = após 13 meses de armazenamento a - 20°C
b =após 20 meses de armazenamento a - 20°C
(1) As determinações foram feitas em triplicata.Médias seguidas de mesma letra (colunas) não diferem estatisticamente entre si (p<O,OS), pelo teste de DMS(diferenças mínimas significativas).
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Verifica-se que tanto na primeira avaliação quantona segunda, E e FE diferiram significativamente. O incremento no valor de TBARS da primeira para segundadeterminação foi analisado através de teste t para dados pareados (p<0,05), revelando diferenças estatisticamente significativas, após 7 meses adicionais de armazenamento, para todos os concentrados, quando seconsideraram as amostras simultaneamente.
O concentrado de proteínas totais (PT) apresentouboa estabilidade química, ausência de odor e estabilidade microbiológica, mas pouca funcionalidade,como demonstrado a seguir.
3.2 Propriedades funcionais
Solubilidade. A Figura 2 mostra o efeito do pHsobre a solubilidade dos concentrados em solução decloreto de sódio 0,5 M, porque se verificou preliminarmente que a solubilidade era superior nesta concentração salina. O pH de mínima solubilidade paratodos os concentrados ficou na região de 4,5, aumentando à medida que o pH atingiu a faixa alcalinacomo ocorre com a maioria das proteínas. A pH 7,0 osconcentrados com menor solubilidade foram os deproteínas totais (PT) e o obtido com etanol/hexano(EH); o primeiro devido, possivelmente, à desnaturação protéica acarretada pelo processamento com eta-
20
nol a quente, e o segundo, em decorrência do caráterhidrofóbico do tratamento com solventes. Os maissolúveis foram os tratados com polifosfatos (F) e obtidos através da tecnologia do surimi (S), respectivamente. O tratamento adicional com etanol para eliminar a gordura promoveu a diminuição da solubilidade para ambos os concentrados, eventualmente pelamesma razão considerada para o concentrado EH.
As proteínas miofibrilares de pescado são maissensíveis à desnaturação que as dos mamíferos. Asalterações bioquímicas que ocorrem no músculo durante o "rigor mortis" e aquelas decorrentes do processamento afetam significativamente as propriedades funcionais das proteínas musculares. O processode desnaturação envolve alterações na estrutura ordenada da proteína nativa, sem a ruptura de ligaçõescovalentes, o que pode envolver, numa primeira etapa, perda de estrutura terciária da proteína sem diminuição de solubilidade; esta etapa é seguida, geralmente, por agregação. Esta seqüência e as velocidades relativas variam de uma proteína para outra; adiminuição da solubilidade é usada, freqüentemente, como um índice de desnaturação. A falta de funcionalidade de concentrados protéicos de pescado, comvistas à obtenção de um produto com baixo teor delipídios, dificultou por muitos anos a utilização dosconcentrados protéicos de pescado (KINSELLA, 1976).
9,0 10,0
pH
16
'"""'~'-'
12~
't:lCil
]:c= 8ÕVJ
4
°2,0 3,0 4,0 5,0
-+---- -+--6,0 7,0 8,0
--+- --1
I ~ Proteínas tOlais I
.-....- Etanol a frio
-- Etanol/Hexano
~Surimi
-li!-- Surimi/Etanol
-- Fosfatos JL -+- Fosfatos/Etanol
FIGURA 2. Solubilidade de concentrados protéicos de tilápia do Nilo em função do pHem cloreto de sódio 0,5M.
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Absorção de água. A capacidade de absorção de águaé um fenômeno importante na tecnologia de alimentos,pois a água absorvida em pequenas quantidades nãoatua como solvente, mas contribui para dar corpo e aumentar a viscosidade. A capacidade de absorção de águados concentrados pode ser verificada na Figura 3. Comoeste foi um ensaio preliminar, apenas para detectar quala forma de concentrado com melhor funcionalidade, nãose fez estudo do efeito de pH, sendo a análise conduzida no pH final de processamento dos concentrados, ouseja, em torno de 6,5.
Analisando-se a Figura 3 constata-se que todos osconcentrados apresentaram alta capacidade de absorção de água, à exceção do concentrado de proteínas totais (PT), obtido por extração alcoólica a quente. Possivelmente este tratamento promoveu a agregação irreversível de moléculas de proteína, dificultando a interação com a água. A maioria dos concentrados apresen-
10
8«I,E~o 6loQ.I>ll~= 4I>ll'«II>ll
2
tou rápida absorção, atingindo o máximo em torno de10 segundos. Ü concentrado preparado com a tecnologia do surimi (S) também apresentou elevada capacidade de absorção de água, mas com perfil de absorçãodiferente dos demais. Aparentemente o tratamento cometanol e a utilização do sistema etanol/hexano contribuíram para melhorar a capacidade de absorção deágua, ao contrário do que ocorreu com a solubilidadeda proteína. De acordo com CHEFTEL et aI. (1989), nãoexiste relação entre solubilidade e capacidade de absorção de água.
Proteínas nativas têm menor capacidade de absorção de água que as mais desnaturadas, porque a altahidrofobicidade de superfície da proteína mais desnaturada promove a formação de uma matriz protéica (estabilizada por interações hidrofóbicas) capaz de reterapreciável quantidade de água em sua estrutura (WAGNER, ANüN, 1990).
~ Proteínas totais
.......... Etanol a frio
--+- Etanol/Hexano
~Surimi
--- Surimi/Etanol
--Fosfatos
-- FosfatoslEtano
Tempo (seg)
FIGURA 3. Capacidade de absorção de água de concentrados protéicos detilápia do Nilo (pH =6,5).
5
--- Proteínas totais4
«I ......... Etanol a frio,E......o 3 -- EtanollhexanoloQ.
~ --Surimi... 2:õ... --- SurimilEtanolS
1 --- Fosfatos
-- FosfatoslEtanol
O
O 200 400 600 800 1000
84
Tempo (seg)
FIGURA 4. Capacidade de absorção de óleo de concentrados protéicos detilá ia do Nilo ( H=6,5).
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Absorção de óleo. Os perfis de absorção de óleodos vários concentrados são mostrados na Figura 4.O concentrado de proteínas totais apresentou a menor capacidade de absorção de óleo. O concentradofosforilado (F) e o produzido de acordo com a metodologia empregada para o preparo do surimi (5) apresentaram os valores mais elevados. De acordo comKINSELLA (1976), a preparação de complexos proteína-fosfato a partir de concentrados de pescado origina produtos com boa funcionalidade, entretantoestas propriedades podem se deteriorar durante oarmazenamento. Quando estas preparações são adicionadas de carboidratos durante o processamento,as propriedades funcionais podem ser ainda melhores, e a estabilidade funcional mantida no armazenamento refrigerado. Aparentemente o tratamento posterior com etanol reduziu esta propriedade, conforme se verifica na Figura 4 para os respectivos extratos. Valores da ordem de 1,3 a l,4g água/g proteína, ede 0,85 a O,95g de óleo/g proteína foram verificadospor MOHARRAM et aI. (1989), em isolados protéicosde pescado.
Formação de emulsões. A Tabela 4 registra os valores de capacidade emulsificante, índice de atividade emulsificante e de estabilidade de emulsão dosdiferentes concentrados. Os preparados de proteínastotais (PT) e o obtido pelo tratamento com etanol (E)não apresentaram capacidade de formar emulsões. Aproteína adicionada de polifosfatos apresentou amaior capacidade emulsificante, superior, inclusive,à preparada por SPINELLI et aI. (1972b), que varioude 145 a 224g óleo / g de proteína. O valor para o surimi foi próximo ao da proteína contendo fosfatos.Ambos os concentrados apresentaram também elevada capacidade de absorção de gordura, o que justifica este resultado. A capacidade emulsificante do concentrado etanol/hexano preparado por COBB III,HYDER (1972) foi de 155mL de óleo / g de proteína apH 2,0 e de 60mL a pH 5. Valores mais baixos, emtorno de 50 a 60mL de óleo / g proteína, foram reportados para pequenos peixes pelágicos (MOHARRAMet al., 1989).
TABELA 4. Propriedades emulsificantes de concentrados protéicos de tilápia do Nilo.}
Concentrados CEM(1) EE(2) IAE(3)
Fosfatos (F) 278,92 ± 21,30 d 70,88 ± 0,35 b 31,54±1,43c
Fosfatos/etanol (FE) 244,78 ± 13,20 c 67,85 ± 0,06 ab 27,50 ± 0,32 b
Etanol/hexano (EH) 211,11 ± 5,09 b 75,16 ± 1,08 c 27,81 ± 0,85 b
Surimi (S) 226,00 ± 2,65 bc n,29 ± 0,29 bc 31,36 ± 2,50 c
Surimi/etanol (SE) 130,33 ± 2,02 a 63,04 ± 0,16 a 16,09 ± 0,63 a
a. b. c. d Médias seguidas de mesma letra (colunas) não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p < 0.05);resultados de determinações em triplicata
(1}CEM = Capacidade emulsificante (mL óleo/g proteína)
(2) EE = Estabilidade da emulsão (%)(3) JAE = índice de atividade emulsificante (m 2/g)
baseadas na tecnologia do surimi. Para avaliaçãoda estabilidade da espuma devem ser considerados dois aspectos: a drenagem de líquido e o colapso da espuma. A estabilidade de espuma mostrada na Tabela 5 refere-se ao colapso da espuma,e o concentrado contendo fosfatos foi o mais estável, seguido da preparação do surimi. A menor drenagem de líquido foi observada com as preparações de surimi, para as quais o processo de batimento originou um produto de alta viscosidade,semelha te um el aerado.
Formação de espuma. Os resultados dos ensaios,referentes à capacidade de formação de espuma dosconcentrados, encontram-se resumidos na Tabela 5.O concentrado de proteínas totais (PT) não apresentou capacidade de formação de espuma. Os concentrados que apresentaram maior capacidade formadora de espuma foram aqueles tratados com fosfatos,seguidos das preparações do surimi. Para o caso dosconcentrados tratados com fosfato, o etanol não diminuiu a capacidade formadora de espuma ou suaestabilidade, o que não ocorreu com as preparações
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TABELA 5. Propriedades espumantes de concentrados protéicos de tilápia do Nilo.
Concentrado CESP(%) EESP(%) LD (%)
Fosfatos (F) 220,00 ± 8,49b 26,36 94,00
Fosfatos/etanol (FE) 254,00 ± 7,783 45,67 96,00
Etanol (E) 140,00 ± 7,07c 1,43 98,00
Etanol/hexano (EH) 150,00 ± 5,66c 6,67 100,00
Surimi (S) 211,82 ± 0,25b 34,33 89,09
Surimi/etanol (SE) 155,56 ± 7,86c 1,43 90,00
a, b, c Médias seguidas de mesma letra (colunas) não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p < 0,05);resultados de determinações em triplicata
CESP = Capacidade de formação de espuma
EESP = Estabilidade da espuma após 10 min
LD =Líquido drenado após 10 min
Flexibilidade. Na literatura científica são inúmerosos trabalhos que procuram correlacionar funcionalidade e estrutura de proteínas, especialmente no que serefere às propriedades de superfície. Atuam, além dosfatores ambientais, a hidrofobicidade e tensão interfacial das proteínas. As proteínas são susceptíveis à desnaturação na interface ar / água e óleo/água. Esta desnaturação promove aumento da hidrofobicidade e dacapacidade emulsificante e de formação de espuma(VOUTSINAS et al., 1983, LI-CHAN et al., 1984, MEDINA et al., 1992, LEE et al., 1992, KATO et al., 1985).
De acordo com KATO et al. (1985), moléculas protéicas mais flexíveis seriam mais susceptíveis à desnaturação de superfície que as moléculas mais rígidas. O autor sugere que a susceptibilidade a proteases poderia ser um método para avaliar a flexibilidade da proteína, uma vez que esta susceptibilidadedepende muito mais da conformação da proteína quede sua estrutura primária. As transições de proteínanativa para proteína desnaturada podem ser avaliadas através de calorimetria associada à espectrometria no ultravioleta, mas é necessário que a proteínaseja solúvel, e preferencialmente purificada, mas pequenas alterações na conformação aumentam a susceptibilidade à digestão proteolítica e conseqüentemente a flexibilidade (IMOTO et al., 1976). TOWNSENO, NAKAI (1983) utilizaram a relação: númerode ligações dissulfeto / peso molecular, para determinação da flexibilidade.
Modificações químicas nas proteínas, como acetilação, aumentam a flexibilidade e melhoram aspropriedades de superfície. O coeficiente de correlação para capacidade emulsificante e de formação de espumas de quatro proteínas acetiladas (lisozima, ovoalbumina, ovotransferrina e globulina11S de soja) foi de 0,91 e de 0,87 (pLO,OI), respectivamente, em função do grau de acetilação (KATOet aI., 1985).
Na Tabela 6 estão apresentados os resultadosda determinação de flexibilidade nos concentrados protéicos de tilápia do Nilo, expressos em %proteína hidrolisada/min. Os valores mais elevados foram obtidos com os concentrados baseadosna tecnologia do surimi (5), aqueles adicionadosde fosfatos (F) e o tratado com etanol/hexano (EH),o que coincide com os valores mais elevados decapacidade emulsificante. O concentrado tratadocom etanol a frio (E) apresentou alto valor de flexibilidade, mas não apresentou capacidade emulsificante e nem de formação de espuma. SegundoMEDINA et aI. (1992) a fosforilação compromete aflexibilidade da proteína, especialmente na regiãode pH próxima ao ponto isoelétrico. Eventualmente a interação dos polifosfatos com as proteínasmiofibrilares poderia ter contribuído para baixaro valor da flexibilidade nos concentrados F e FE,que apresentaram bom desempenho em termos depropriedades funcionais.
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TABELA 6. Flexibilidade de concentrados protéicos de tilápia do Nilo.
Proteína
Albumina
Etanol a Frio
Surimi
Proteínas Totais
Fosfatos/Etanol
Fosfatos
Surimi/Etanol
Etanol/Hexano
Flexibilidade (% prol. hidrolisada/min)
15,O7±O,73 f
11,26±O,31 d
13,32±O,53 e
7,98±O,21 b
7,94±O,68 a
9,78±0,46 c
10,94±O,27 cd
10,11±O,23 cd
a,D,e,d,e,f Médias seguidas de mesma letra não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p < 0,05);determinações feitas em triplicata
Quando todos os concentrados foram considerados na análise da relação entre a capacidade de formação de espuma e a flexibilidade, o coeficiente decorrelação (r) foi de 0,10 (p<O,05). A exclusão dos concentrados contendo fosfato fez com que o valor se elevasse para 0,97 (p<O,05). A capacidade de formaçãode espuma foi muito mais afetada pela adição dosfosfatos do que poderia ser explicado pela flexibilidade. KATO, NAKAI (1980) obtiveram coeficiente decorrelação de 0,91(p<O,Ol) entre a flexibilidade e acapacidade de formação de espuma de várias proteínas. Embora a flexibilidade da proteína seja um dosfatores determinantes na formação de espuma, outros fatores também devem ser considerados (KATOet al., 1985, TüWNSEND, NAKAI, 1983). Para formarespuma, a proteína precisa se difundir na interfacear / água e se orientar de forma a baixar a tensão interfacial e se polimerizar. Neste processo, devem serconsideradas a tensão interfacial, a viscosidade, asolubilidade e a hidrofobicidade da proteína. A complexidade das reações envolvidas na funcionalidadedas proteínas não permite que se façam previsões arespeito da funcionalidade partindo de um único indicador, mas a flexibilidade deve ser mais um dosparâmetros a ser introduzido na análise global daspropriedades funcionais das proteínas.
A maioria dos estudos que apresentam alta correlação entre funcionalidade e flexibilidade são realizados em proteínas purificadas e não em sistemas
complexos como concentrados protéicos. Além disto,tais proteínas não foram, normalmente, afetadas adversamente por processamento que poderia induzirdesnaturação.
O concentrado preparado com a tecnologia do surimi apresentou boas propriedades funcionais, masa desvantagem da presença de carboidratos e a obtenção de um produto de menor teor de proteínas restringe sua aplicação comercial. Com base nestas considerações e devido ao maior rendimento do concentrado preparado com fosfatos/ etanol, pode-se considerar que este processo seria ideal para o preparo deconcentrado protéico de pescado de elevada funcionalidade.
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