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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.15, n.3, p.255-261, 2013 255 ISSN: 1517-8595 EFEITO DOS MÉTODOS DE EXTRAÇÃO NA COMPOSIÇÃO, RENDIMENTO E PROPRIEDADES DA PASTA DO AMIDO OBTIDO DA SEMENTE DE JACA Leandro Soares Santos1, Renata Cristina Ferreira Bonomo2, Rafael da Costa Ilhéu Fontam3, Paulo Bonomo4, Cristina Xavier dos Santos Leite5, Daniela Oliveira dos Santos6 RESUMO A pesquisa propôs avaliar três métodos de extração para o amido de sementes de jaca, método de Schoch e Maywald (M1), de extração com água (M2) e de Chiang modificado (M3) quanto ao rendimento de extração e pureza do amido obtido. Após a obtenção dos amidos determinou- se a composição centesimal e se realizou sua análise microscópica. Foi utilizado o delineamento inteiramente casualizado com três repetições e as médias de tratamentos comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. A variedade de jaca dura foi a que mais se adequou ao processo de extração de amido em razão de possuir maior rendimento de sementes, com menores teores de proteína. As sementes de jaca apresentaram média de 78,8% de amido em base seca. Observou-se, com relação aos tratamentos de extração aplicados, que os tratamentos M1 e M2 apresentaram valores semelhantes quanto ao rendimento prático de extração, em média 11,41%, valores esses maiores que os encontrados para o tratamento M3. A análise por microscopia indicou que os grânulos possuem forma tetraédrica e predominantemente hemisférica, com tamanho médio de 7,22 µm. Palavras-chave: Rendimento, Composição centesimal, Eficiência, Artocarpus heteropylus. EFFECT OF EXTRACTION METHODS IN COMPOSITION, PERFORMANCE AND PROPERTIES OF THE FOLDER OF STARCH FROM JACKFRUIT SEED ABSTRACT The objective of this research was to evaluate three extraction methods for jack fruit seeds, Schoch and Maywald method (M1), water extraction (M2) and modified Chiang (M3) for the extraction yield and purity of the starch obtained. After obtaining the starches, the centesimal composition was determined and its microscopic analysis was performed. A completely randomized design was used with three replicates and the means of treatments compared by the Tukey test at 5% probability. The variety “hard” of jack fruit was the one that best suited the starch extraction process due to its higher seed yield, with lower protein content. The jack fruit seeds had a mean of 78.8% starch on a dry basis. It was observed that the treatments M1 and M2 presented similar values for the practical extraction yield, on average 11.41%, This value Protocolo 14-2012-36 de 25/07/2012 1 Mestre em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Laboratório de Processos de Separação, UESB - Praça Primavera, 40, CEP. 45700-000, Itapetinga, BA. Telefone: (77) 3261-8651. E-mail: leo.uesb@ig.com.br. 2 Doutora em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Professora do Programa de Pós-graduação em Engenharia de Alimentos, Laboratório de Engenharia de Processos, UESB - Praça Primavera, 40, CEP. 45700-000, Itapetinga, BA. Telefone: (77) 3261- 8651. E-mail: bonomorcf@pq.cnpq.br. 3 Mestre em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Professor DTRA, Laboratório de Engenharia de Processos, UESB. E-mail: rafaelfontam@yahoo.com.br. 4 Doutor em Genética e Melhoramento, Professor DEBI, Laboratório de Engenharia de Processos, UESB. Email: pbonomo@uesb.br . 5 Mestre em Engenharia de Alimentos, Bolsista de Desenvolvimento Tecnológico Industrial do CNPq, Laboratório de Engenharia de Processos, UESB. E-mail: cris.salinas@yahoo.com.br 6 Mestre em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Professora DTRA, Laboratório de Panificação e Secagem, UESB. E-mail: danielaengenharia@hotmail.com. 256 Efeito dos métodos de extração na composição, rendimento e propriedades da pasta do amido obtido da semente de jaca Santos et al. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.15, n.3, p.255-261, 2013 was larger than found for the M3 treatment. The microscopic analysis showed that the starch granules have tetrahedral form, with average size of 7.22 µm Keywords: Practical yield, proximate composition, Microscopic analysis, Artocarpus heterophyllus. INTRODUÇÃO O amido é o principal componente da maioria dos alimentos, responsável pelas propriedades tecnológicas que caracterizam grande parte dos produtos processados (Teixeira et al., 1998). Para a caracterização de uma matéria- prima amilácea não basta que a planta possua um órgão rico em amido; é preciso que, além disto, a planta seja de boa produtividade e fácil cultivo e principalmente que seu conteúdo em amido seja fácil de extrair, como ocorre com a mandioca (Manihot esculenta Crantz) (Cereda e Vilpoux, 2003). Assim, várias soluções têm sido utilizadas visando melhorar a extração do amido de diversas origens botânicas, como a adição de substâncias auxiliares na água de lavagem da massa, que possam facilitá-la (Leonel e Cereda, 2000). A situação do setor de amido no mundo pode ser resumida em dois pontos principais: dificilmente novos reagentes químicos ou derivados serão aprovados para uso alimentar e, nos amidos existentes os níveis permitidos de tratamentos químicos para modificação permanecerão estacionários (BeMiller, 1997). Portanto, as indústrias de alimentos e os produtores agrícolas estão interessados na identificação e no desenvolvimento de espécies que produzam amidos nativos com características físico-químicas especiais, como resistência a acidez, solubilidade e resistência a baixas e/ou altas temperaturas. Esses amidos poderiam substituir amidos quimicamente modificados ou abrir novos mercados para amidos (Kim et al., 1995, Peroni, 2003). Dentre as fontes alternativas de amidos naturais podem estar os frutos da jaqueira (Artocarpus heterophyllus L.), planta originária da Ásia (Malásia e Índia), (Cavalcante, 1991). Segundo Rahman et al.(1999) as variedades mais encontradas da jaqueira são: jaca-dura e jaca-mole; as sementes numerosas, até 500 unidades por fruto, são envolvidas individualmente por uma polpa (bago) amarela, visguenta, aromática, de sabor doce e de consistência mole a dura (Cavalcante, 1991). Bobbio et al. (1978) isolaram e caracterizaram as propriedades físico-químicas do amido de sementes de jaca encontrando uma porcentagem de amilose de 28,1% e grânulos de amido com tamanho na faixa de 7 a 11 µm. De forma comercial, a extração do amido é feita por moagem ou ralação, separação da fibra e suspensão de amido em água, centrifugação, purificação, desidratação e secagem. Amidos não comerciais podem exigir etapas extras. Existem vários métodos para extração de amido, descritos na literatura. Alguns estudos estão sendo feitos com amidos de fontes não tradicionais. A extração desses amidos ainda está sendo aprimorada haja vista que cada matéria-prima apresenta características diferentes. A extração de Dioscorea rotundata utiliza muita água (Moorthy, 1989) enquanto o biri (Canna edulis) necessita do uso de antioxidante na proporção de 5g/L para evitar o escurecimento da fécula (Leonel et al., 2001). Bermudez (1997) utilizou, para extraiu amido em bancada, um processador para extração com 15.500 rpm, secou as féculas em estufas e utilizou centrífuga de laboratório para a decantação das féculas com tamanho pequeno dos grânulos, como é o caso da fécula de inhame. Sarmento (1989) também relata que as raízes lavadas e descascadas de mandioca foram trituradas com água num homogenizador e a pasta resultante passou por peneira USBS-325. O material, já retido na peneira, foi triturado e peneirado mais 2 vezes. O amido sedimentado foi tratado com solução hidróxidode sódio (NaOH) 0,15% e passado em peneira USBS- 325; após ressuspensão do sedimentado em solução de NaOH 10%, o amido foi lavado com água destilada até pH 6, parcialmente desidratado com etanol e secado em estufa com circulação forçada de ar (40 a 45oC). No Brasil, a extração em escala industrial é realizada apenas com a mandioca e o milho. Há dois reagentes amplamente utilizados para extração de amido, o hidróxido de sódio (NaOH) (Áreas e Lajolo, 1980) e o dimetil Efeito dos métodos de extração na composição, rendimento e propriedades da pasta do amido obtido da semente de jaca Santos et al. 257 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.15, n.3, p.255-261, 2013 sulfóxido (DMSO) (Carpita e Kanabus, 1987). Em geral, o NaOH é utilizado na solubilização e na separação de polissacarídeos de parede celular. Soluções diluídas de NaOH extraem pectinas metilesterificadas e hemiceluloses, como o xiloglucano (Gorshkova et al., 1996) levando a superestimar o conteúdo de amido. O uso de DMSO também apresenta limitações. Este reagente pode extrair hemiceluloses da parede celular, especialmente arabinoxilanos, como verificado para folhas de milho e para suspensões celulares de tabaco (Carpita e Kanabus, 1987). Em razão de apresentarem componentes fenólicos, algumas matérias-primas escurecem, quando cortadas, motivo por que é comum a utilização do antioxidante metabissulfito de potássio (P.A.) (Soni et al., 1990 e Bermudez, 1997) na extração do amido. O objetivo deste trabalho foi extrair o amido da semente da jaca utilizando-se três métodos de extração e avaliando o rendimento e a pureza do amido obtido sobre duas variedades de jaca. MATERIAL E MÉTODOS Caracterização das diferentes variedades de jaca utilizadas como matéria-prima As jacas das variedades dura e mole foram adquiridas em feira livre na cidade de Itapetinga-BA, em diferentes estágios de maturação. As frutas foram pesadas, descascadas e as sementes despolpadas e pesadas. As sementes obtidas foram trituradas separadamente para as duas variedades, usando- se liquidificador industrial. O material moído foi secado em estufa a 65ºC, até peso constante e em seguida determinados teor de umidade, cinzas, fibras, proteína bruta, matéria graxa, pH e acidez titulável (AOAC, 1980). Todas as análises foram realizadas com três repetições em triplicata. Extração do amido das sementes de jaca Três métodos de extração foram avaliados, quais sejam: Método de Schoch e Maywald ou Método do bissulfito (M1) (Schoch e Maywald, 1968), Extração com água (M2) e Método de Chiang modificado (M3) (Chiang et al., 1987) em delineamento inteiramente casualizado (DIC) com três repetições; todas as análises foram realizadas em triplicata. Na extração do amido pelo método de Schoch e Maywald as sementes foram colocadas em solução de bissulfito de sódio (0,2% m/v em SO2) e trituradas em liquidificador industrial na intensidade máxima, durante cinco minutos. A massa triturada foi então prensada em tecido de algodão cujo resíduo fibroso foi retornado ao liquidificador e reprocessado por mais três minutos. O “leite de amido” obtido foi decantado por quatro horas a temperatura ambiente e centrifugado a 25000 x g por 15 minutos, em temperatura ambiente, de 3 a 4 vezes, com eliminação da camada superior de mucilagem e ressuspensão com água, até completa remoção de toda a mucilagem (Schoch e Maywald, 1968). O amido purificado foi submetido à secagem em estufa a 40ºC até peso constante. O objetivo principal da adição do bissulfito foi a solubilização de algumas proteínas insolúveis em água, impedindo sua decantação, juntamente com o amido, o que aumentaria a impureza do amido obtido. Utilizou-se, na extração pelo método Chiang modificado, o mesmo procedimento descrito para o método de Schoch e Maywald porém a utilização do bissulfito de sódio foi substituída por uma solução de NaOH a 0,2% m/v (Chiang et al., 1987). O hidróxido de sódio em pequenas concentrações (0,2%) segundo Schoch e Maywald, 1968, é utilizado para solubilizar frações de fibras finas altamente hidratadas com baixa capacidade de sedimentação e desnaturação de proteínas insolúveis floculantes sem, no entanto, provocar gelatinização do amido. Na extração do amido apenas com água, utilizou-se o mesmo procedimento da extração, descrito pelo método de Schoch e Maywald, sem adição de bissulfito de sódio na água de extração. Este método será utilizado como um branco em relação aos descritos anteriormente, M1 e M3. Caracterização físico-química dos amidos O amido obtido pelos três métodos de extração foi caracterizado quanto ao pH, à acidez titulável, aos teores de umidade, às cinzas, à matéria graxa e quanto à proteína e fibra (AOAC, 1980). O teor de amido “extraído” foi obtido por diferença entre o valor da umidade, fibra, cinzas, matéria graxa e proteína (Zabidi e Aziz, 2009). Todas as 258 Efeito dos métodos de extração na composição, rendimento e propriedades da pasta do amido obtido da semente de jaca Santos et al. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.15, n.3, p.255-261, 2013 análises foram realizadas com três repetições em triplicata. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância univariada e, quando necessário, as médias foram comparadas pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade, utilizando-se o programa SAEG (Ribeiro Júnior, 2001). Análise microscópica do amido extraído O método utilizado na caracterização microscópica dos grânulos de amido extraídos das sementes de jaca, foi o proposto por Vigneau et al. (2000). Para este procedimento utilizou-se um Microscópio Óptico Quimis- Motic BA 300, no qual foram determinados a forma e o tamanho dos grânulos de amido. RESULTADOS E DISCUSSÃO A jaca apresenta característica de sazonalidade bem específica, marcada pela concentração da oferta no período de dezembro/abril. A coloração amarelada, o sabor doce e o cheiro forte característico reconhecível a longa distância, são os principais atributos a seu favor. Os bagos podem ser de consistência um pouco endurecida ou totalmente mole, daí a distinção de duas variedades muito conhecidas e denominadas popularmente ‘jaca-mole’ e ‘jaca-dura’ (Mitra e Maity, 2002). Os percentuais encontrados de sementes, 12,22% e 13,32% (g/100g) para as variedades mole e dura, respectivamente, estão próximos aos abordados por Angumeenal e Venkappayya (2004) que verificaram 29%, 12% e 59% (g/100g) de polpa, semente e casca, respectivamente. Características físico-químicas da matéria- prima e do amido extraído Os valores médios para a composição físico-química das sementes de jaca estão apresentados na Tabela 1. Esses resultados demonstram o elevado potencial amiláceo dos grãos de jaca já que as variedades mole e dura apresentam percentual de amido 31,7% e 30,93%, estatisticamente iguais. Mencionados valores são elevados quando comparados com outras fontes botânicas amiláceas, como o açafrão (Curcuma longa), batata doce (Ipomoea batatas L, Lam), inhame (Dioscorea alata) e mandioquinha salsa (Arracacia xanthorrhiza) que apresentam, respectivamente, 8,83%, 14,72%, 20,43%, e 15,17% de amido em base úmida (Leonel e Cereda, 2002). Em base seca o teor de amido nas sementes de jaca está em torno de 78,8%, valor próximo ao encontrado para a mandioca (Manihot esculenta Crantz) 82,5% (Bermudez, 1997). Com relação ao teor de cinzas, o amido de jaca apresenta valores de 1,43% e 1,49% para, respectivamente, as variedades mole e dura, inferiores aos encontrados para a mandioca (2,4 %) e açafrão (2,01%). Cruz et. al. (2007) encontraram, estudando a obtenção da farinha da semente de jaca por diferentesmétodos, teor de cinzas de 2,37% e Silveira (2000) obteve, como resultado, analisando farinhas de caroço de jaca das variedades dura e mole 4,80% e 3,57%, respectivamente. Santos (2009) encontrou, estudando a caracterização da farinha da semente de jaca, 1,53% para o teor de cinzas. Tabela 1. Composição físico-química de grãos de jaca das variedades mole e dura. Variáveis Variedade Mole Dura % Semente na fruta 12,22a 13,32a % Umidade 40,93a 38,40b % Proteína 6,11a 4,67b % Gordura 0,22b 0,39a % Cinzas 1,43b 1,49a % Amido 31,73a 30,93a % Fibra Bruta 1,44a 0,91b Acidez* 2,54 2,00 pH 5,09 5,29 *(mL NaOH 1N/100g) Médias seguidas da mesma letra na mesma linha, não diferem entre si (P > 0,05), pelo teste Tukey Efeito dos métodos de extração na composição, rendimento e propriedades da pasta do amido obtido da semente de jaca Santos et al. 259 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.15, n.3, p.255-261, 2013 A variedade de jaca dura é a que mais se adequou ao processo de extração de amido apresentando maior teor de matéria seca e menores teores de proteína, quando comparada com a variedade de jaca mole. Na Tabela estão apresentadas as médias das características físicas do amido de jaca extraído por diferentes métodos. Observou-se que os métodos M1 e M2 apresentaram valores semelhantes quanto à massa do produto obtido, percentagem de amido extraído e quanto ao rendimento prático de extração sendo esses valores diferentes dos encontrados para o método M3. Entretanto se obteve, para o teor de amido no produto extraído, com os métodos M1 e M3, um produto com maior pureza quando comparado ao obtido pelo método M2; esses fatos deixam em evidência que os métodos M1 e M2 podem ser aplicados quando se deseja um rendimento maior enquanto os métodos M1 e M3, maior grau de pureza do amido obtido. Tabela 2. Balanço de massa do processo de extração Variável Método de extração M1 M2 M3 Peso da matéria-prima (kg) 3,00 3,00 3,00 Umidade (%) 59,05 59,05 59,05 Matéria seca inicial (kg) 1,23 1,23 1,23 Amido na matéria seca (kg) 1,09 1,09 1,09 Massa do amido extraído da matéria seca (g) 340,18a 344,45a 245,03b Massa de amido puro (g) 281,94a 272,55a 205,24b Pureza do amido “extraído” de jaca (%) 82,88a 79,13b 83,76a Amido extraído da matéria seca (%) 25,96a 25,10a 18,90b Rendimento prático (%) 11,34a 11,48a 8,17b Médias seguidas da mesma letra, na mesma linha não diferem entre si (P > 0,05), pelo teste de Tukey. O percentual de amido extraído, também chamado índice de aproveitamento das sementes de jaca, pode ser considerado baixo se comparado a outras matérias-primas amiláceas, como a mandioquinha salsa, jacatupé (Pachyrhizus erosus L.) e feijão (Phaseolus vulgaris L.) similar quando comparado (O %?) ao da mandioca e alto (O %?) quando comparado ao do inhame que possuem, respectivamente, os seguintes índices de extração: 98,78%, 46,15%, 33,5%, 25 a 28% e 5 a 15% (Cereda, 2002, Leonel e Cereda, 2002, Leonel et al., 2003). Com relação ao rendimento prático de extração em comparação com outras matérias-primas amiláceas observa-se que os valores aqui encontrados são inferiores aos constatados para inhame (13 a 22%), mandioca (22 a 27%) e mandioquinha salsa (5 a 23%) e superiores quando comparados aos valores encontrados para o jacatuapé (4,28%) (Cereda, 2002, Leonel et al., 2003). De maneira geral, esses baixos valores, tanto no índice de extração quanto no rendimento prático de extração, demonstram a necessidade de ajustes aos processos de extração aplicados. A melhoria do processo de extração de amido é um problema bastante discutido entre industriais e pesquisadores, os quais buscam soluções eficientes e de baixo custo. A granulometria da massa da semente de jaca é um fator que influencia no processo de extração do amido de vez que se verifica, quanto maior o número de células rompidas, um aumento na disponibilidade dos grânulos de amido. Outro fator que merece ser levado em consideração é o pigmento marrom tijolo, presente no tegumento da semente que tem sido fator limitante na determinação do tempo e na quantidade de trituração. É provável que o descascamento químico das sementes com NaOH, seja suficiente para ajustar este fator, uma vez que se observou, dentre todos os métodos avaliados, que aquele que usou NaOH, o M3, apresentou pigmentação marrom tanto no “leite de amido”, quanto no produto 260 Efeito dos métodos de extração na composição, rendimento e propriedades da pasta do amido obtido da semente de jaca Santos et al. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.15, n.3, p.255-261, 2013 obtido, servindo como indicativo da solubilização deste corante em solução álcali. Os resultados das análises da caracterização dos amidos obtidos apresentados na Tabela 3 sinalizam que apenas o M1 obteve teor de fibras inferior a 0,59%, valor este que, de acordo com Cereda e Vilpoux (2003) restringe seu uso, visto que teores elevados de fibras podem influenciar negativamente as características de absorção de água do gel. Foram encontrados, no material em estudo, grânulos de tamanhos variados o que, segundo Leonel e Cereda (2004) pode estar relacionado à organização histológica da planta que apresenta diferenças no tipo e distribuição dos câmbios vasculares levando a uma heterogeneidade maior no tamanho mas esta variação também pode estar relacionada ao ponto de maturidade das frutas, o que pode ter sido um fator que tenha influenciou na variação do tamanho dos grânulos neste estudo. CONCLUSÕES O método de Schoch e Maywald foi o mais eficiente dentre os métodos de extração avaliados, de vez que apresentou maior rendimento e amido de maior pureza. Os grânulos do amido da semente de jaca possuem forma tetraédrica, hemisférica e apresenta tamanho menor que os grânulos de outras fontes botânicas conhecidas. Os métodos de extração avaliados podem ser modificados com o intuito de separar melhor a película parda que envolve os grãos de jaca, o que melhoraria a eficiência na extração do amido. 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