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175 SUBSTITUTOS DE GORDURA: TIPOS E APLICAÇÕES EM PRODUTOS LÁCTEOS Márcia Vannucci Silva PINHEIRO* Ana Lúcia Barretto PENNA* 1. Departamento de Engenharia e Tecnologia de Alimentos - Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas – UNESP - 15054-000 - São José do Rio Preto – SP - Brasil. RESUMO: As gorduras desempenham diversas e importantes funções no organismo e na formulação dos alimentos. Elas contribuem para o sabor, cremosidade, aparência, aroma, odor e sensação de saciedade após as refeições, além de outros atributos sensoriais altamente desejáveis como maciez e suculência. Entretanto, o consumo de altas quantidades de gordura está relacionado à incidência de obesidade e de alguns tipos de doenças crônicas. A retirada da gordura é muito complexa, pois compromete importantes propriedades sensoriais dos alimentos. Nenhum ingrediente sozinho pode substituir a gordura em todas as aplicações, uma vez que há uma grande variedade de atributos para imitar, sendo difícil decidir qual é o melhor substituto para uma situação particular. A formulação de alimentos com baixos teores de gordura ou sem gordura necessitam de reformulações do produto tradicional, algumas vezes com diferentes ingredientes. A potencialidade dos efeitos dos substitutos pode ser alcançada pela utilização de misturas, proporcionando maior funcionalidade para aplicações específicas. A escolha é determinada pelo custo, qualidade, inocuidade e pelo desempenho dos substitutos de gordura. Este trabalho apresenta as funções das gorduras no organismo e nos alimentos, sua terminologia, a classificação dos diferentes tipos de substitutos de gordura disponíveis no mercado e as aplicações de substitutos de gordura em produtos lácteos. PALAVRAS-CHAVE: Substitutos de gordura; produtos lácteos. Introdução As gorduras desempenham diversas e importantes funções no organismo como: prover energia, manter a temperatura do corpo constante, proteger os órgãos vitais, facilitar a absorção das vitaminas lipossolúveis A, D, E e K, e promover o esvaziamento lento do estômago, resultando na sensação de saciedade, devido a sua alta densidade energética (9cal/g), eliminando a fome. Talvez a mais importante característica é que a gordura contribui para o apelo sensorial dos alimentos, sendo determinante para a textura dos alimentos. Elas também emulsificam, absorvem gordura, estabilizam espumas, aeram massas, transferem calor e carregam pigmentos e compostos aromáticos 31. São importantes fontes de calorias, sendo que cada grama contribui com nove calorias, mais do que duas vezes a energia fornecida por grama de proteínas e carboidratos. Os ácidos linoléico, -linolênico, e quando o ácido linoléico não está disponível o araquidônio, são ácidos graxos essenciais que exercem papéis funcionais em todos os tecidos. A adequada ingestão de ácidos graxos essenciais estão situadas entre 5 e 10% da energia total da dieta. Sintomas de deficiência podem ser prevenidos quando 1 a 2% da energia da dieta é derivada de ácidos graxos -6 e 1% de ácidos graxos -3 31. As gorduras são derivadas de várias fontes e geralmente exibem diferentes propriedades funcionais. As gorduras animais apresentam aroma e propriedades de derretimento próximas a 31ºC. As gorduras vegetais usualmente apresentam temperaturas de fusão próximas a 25ºC. Óleos vegetais de soja, algodão, amendoim e milho e os hidrogenados, que são preparados a partir de misturas, permanecem líquidos em uma ampla faixa de temperatura. Devido às suas propriedades físicas, a gordura tem importância na formulação de diversos alimentos. É considerada um ingrediente chave para os aspectos sensoriais e fisiológicos dos alimentos, contribuindo para o sabor, cremosidade, aparência, aroma, odor e sensação de saciedade após as refeições 38, além de outros atributos sensoriais altamente desejáveis como maciez e suculência 55. Por causa destes atributos, geralmente relacionados à presença coletiva de múltiplos ácidos graxos no produto, é improvável que todos serão repostos com um único composto, natural ou sintético. Entretanto, o consumo de altas quantidades de gordura está relacionado com o aumento do risco da obesidade e de alguns tipos de câncer, sendo que a ingestão de ácidos graxos saturados está associada ao aumento do colesterol sangüíneo e às doenças coronarianas 1. Esforços adicionais são necessários para a redução do consumo de gorduras e os substitutos de gordura podem facilitar o atendimento deste objetivo 31. O objetivo da redução da gordura é reduzir a Alim. Nutr., Araraquara, v. 15, n. 2, p. 175-186, 2004 176 incidência de obesidade e certas doenças crônicas, como hipertensão e resistência à insulina. Reduções do colesterol total e de baixa densidade, e como conseqüência, dos riscos de doenças das coronárias do coração são notados quando a ingestão de gorduras saturadas é restrita 31. O segundo propósito pode ser a redução do consumo total de energia para melhorar a saúde e acentuar a aparência física e auto- crítica. A terceira opção vincula o uso de substitutos de gordura para aumentar a quantidade de alimentos palatáveis que podem ser consumidos sem aumento da ingestão de gordura ou energia 31. As empresas de ingredientes têm trabalhado direcionando-se para desenvolver produtos que apresentem alguns dos atributos das gorduras. No entanto, é muito difícil substituir a função das gorduras nos alimentos, uma vez que sua retirada compromete tanto o sabor, quanto importantes propriedades sensoriais do produto 16. Nenhum produto sozinho pode substituir a gordura em todos as aplicações, uma vez que há uma grande variedade de atributos para imitar, sendo difícil decidir qual é o melhor substituto para uma situação particular. Os substitutos de gordura podem oferecer uma maneira segura, efetiva e factível de manter a palatabilidade de alimentos com quantidades controladas de gordura e/ou energia. Há inúmeras possibilidades de novos produtos lácteos “light” com substitutos de gordura, como queijo Minas Frescal, Mussarela, queijo Prato, além da vasta linha de iogurtes com sabores, bebidas e sobremesas, leites saborizados, cremes para salada e sorvetes. A formulação de alimentos com baixos teores de gordura necessitam de reformulações do produto tradicional, algumas vezes com diferentes ingredientes. Outras características físicas do alimento, como a cor dourada dos produtos de panificação ou viscosidade dos molhos de salada, também devem ser reformuladas. Adicionalmente, atributos sensoriais como o grau de coesividade, firmeza e suculência devem também ser considerados. Quando a gordura é removida e substituída por água e outros ingredientes, a formulação resultante deve reconstruir completamente as propriedades desejadas no alimento, conferindo características sensoriais de cremosidade e maciez. O corpo, interação e firmeza são desenvolvidos com a adição de maltodextrinas, xaropes de milho ou gomas. Os emulsificantes são incorporados para interagir com os carboidratos e proteínas e para modificar a maciez, reduzir a contração e promover lubrificação. Os aromas são adicionados para substituir o perfil de aromas fornecido pelos óleos e gorduras, que podem ou não ser solúveis em óleo. A cobertura de óleo na língua tende a diminuir ou reduzir a percepção de aromas em alguns casos e aumentar em outros. O aumento da umidade em um alimento irá acelerar a percepção dos gostos salgado, ácido, doce e amargo 55. A potencialidade dos efeitos dos substitutos pode ser alcançada pela utilização de misturas, proporcionando maior funcionalidade para aplicações específicas. A escolha é determinada pelo custo, qualidade, inocuidade e pelo desempenho dos substitutos de gordura 13. Para ser utilizado como substituto de gordura, um ingrediente deve ser livre de efeitos tóxicos, não deve produzir metabólitos diferentes daqueles produzidospela gordura convencional, ou deve ser eliminado completamente do organismo e seus produtos devem ser reconhecidos amplamente como seguros, GRAS - “generally recognized as safe” pela Administração de Alimentos e Medicamentos dos Estados Unidos - Food and Drug Administration, FDA. Para a substituição de gordura, os fabricantes levam em conta uma série de fatores que vão das diferenças de temperatura às quais os alimentos serão submetidos às condições de estocagem. Terminologia e classificação dos substitutos de gordura (Fat replacers) Durante anos, diferentes termos têm sido usados para os ingredientes desenvolvidos especificamente para substituir a gordura em produtos alimentícios, criando confusão com a terminologia empregada para os substitutos de gordura. Além disso, na Legislação Brasileira, não existe, até o presente momento, uma terminologia adequada para a tradução das palavras normalmente usadas em inglês. Inicialmente o termo substituto de gordura (“fat substitute”) era usado para todos os ingredientes desconsiderando-se o quanto eles eram adequados para substituir a gordura. Posteriormente, o interesse foi direcionado na descoberta de um ingrediente ótimo, capaz de substituir a gordura completamente, em todos os sistemas alimentícios. Para ser um ingrediente ideal, necessitaria ter estrutura química e propriedades físicas similares à gordura, além de ser resistente à hidrólise pelas enzimas digestivas, tendo preferivelmente valor calórico zero ou muito baixo. Na segunda metade dos anos 80, os únicos ingredientes capazes de preencher estas necessidades foram os sintéticos 44. A principal diferença entre estes compostos sintéticos e outros ingredientes lançados com o propósito de substituir a gordura é que somente o primeiro foi capaz, por definição, de substituir a gordura em base peso por peso. Por outro lado, todos os outros ingredientes, necessitam de água para alcançar a imitação das propriedades físicas e sensoriais associadas à gordura no alimento. Então, o termo imitador de gordura (“fat mimetic”) tem sido usado para distinguir este grupo de ingredientes 44. Além disso, outros termos foram introduzidos por fabricantes de ingredientes, como o extensor de gordura (“fat extender”), usado para descrever um sistema composto por uma mistura de ingredientes contendo gorduras ou óleos padrões, que são emulsões contendo gordura. Por outro lado, ingredientes que são gorduras verdadeiras, mas com composição diferente da gordura-padrão, desenvolvidos para promover poucas calorias podem ser designados de gordura de baixa caloria (“low-calorie fat”). Assim, em resumo, os cinco termos usados para descrever ingredientes que podem Alim. Nutr., Araraquara, v. 15, n. 2, p. 175-186, 2004 177 substituir a gordura podem ser definidos como segue 44: - repositor ou substituto de gordura (“fat replacer”) - termo coletivo que descreve qualquer ingrediente para ser usado no lugar da gordura; - substitutos de gordura (“fat substitute”) – composto sintético desenvolvido para repor a gordura na base peso por peso, tendo, usualmente, uma estrutura química similar à da gordura, mas resistente à hidrólise pelas enzimas digestivas; - imitadores de gordura (“fat mimetic”) – composto utilizado para imitar as características da gordura que necessita de alto conteúdo de água, mas resiste à hidrólise por enzimas digestivas; - gorduras de baixas calorias (“low-calorie fat”) – triglicerídeos sintéticos combinando ácidos graxos não convencionais na cadeia de glicerol, resultando em reduzido valor calórico; - extensores de gordura (“fat extender”) – sistema de gorduras contendo uma proporção de gorduras padrões ou óleos combinados com outros ingredientes. Uma das principais características dos ingredientes usados para repor a gordura é a falta de similaridade entre eles em termos de estrutura física e química específica. Diferentes tipos de substitutos de gordura (“fat replacers”) estão disponíveis no mercado e sua classificação está baseada, principalmente, na natureza química e na origem do produto juntamente com seu valor energético 49. Amidos modificados e proteínas promovem boa emulsificação ou propriedades de gel com baixo valor energético. Ligações ésteres que foram modificadas, como glicerol ésteres, pseudo-gorduras e ésteres de ácidos graxos de carboidrato promovem propriedades similares às da gordura e sem calorias 50. O Quadro 1 apresenta um resumo da classificação dos substitutos de gordura (“fat replacers”) incluindo algumas informações técnicas 31. O número e variedade de substitutos de gordura continuam crescendo. Quadro 1 – Classificação dos substitutos de gordura, exemplos e aplicações. Tipo Marca comercial Propriedade funcional Aplicações À base de carboidratos Polidextrose Litesse TM , Sta-Lite Retenção de umidade, agente de volume, texturizante Produtos lácteos, molhos, sobremesas, biscoitos, gelados comestíveis e iogurtes Amido Amalean, N-Lite, Stellar, Sta-Slim, OptaGrade, Purê-gel Geleificante, espessante, estabilizante e texturizante Carne processada, molhos para salada, enchimentos, sobremesas congeladas e produtos lácteos Maltodextrinas CrystaLean, Oatrim Maltrin, Lycadex, Star- Dri, Paselli Excell, Rice- Trim Geleificante, espessante, estabilizante e texturizante Produtos de panificação, produtos lácteos, molhos, carnes processadas e sobremesas congeladas Dextrinas N-Oil, Stadex Geleificante, espessante, estabilizante e texturizante Molhos para salada, pudins, produtos lácteos, sobremesas congeladas, produtos cárneos e sopas Fibras à base de grãos Betatrim, Opta, Oat fiber, Snowite, TrimChoice, Fibrim Geleificante, espessante, estabilizante e texturizante Produtos de panificação, carnes, produtos extrusados e espalháveis Gomas Guar, Carragena e Xantana Kelcogel, keltrol, Viscarin, Gelcarin, Fibrex, Novagel, Rohodigel, Jaguar Retenção de água, texturizante, espessante, amaciante e estabilizante Molhos para salada, carnes processadas, sorvetes e sobremesas congeladas Pectina Grindsted, Slendid, Splendid Geleificante, espessante e amaciante Produtos de panificação, sopas e molhos Celulose, carboximetil celululose, celulose microcristalina Avicel, cellulose gel, Methocel, Solka-Floc, Just fiber Retenção de água, texturizante, estabilizante e amaciante Produtos lácteos, molhos e sobremesas congeladas À base de proteínas Proteínas de leite e ovo Simplesse, Dairy-Lo, K- Blazer, Veri-Lo, LITA, Trailblazer, Ultra-Bake, Supro Amaciante Gelados comestíveis, iogurte, creme fermentado, tortas, queijos e manteigas espalháveis, bolos e coberturas para bolos. Gorduras e outros compostos sintéticos Poliéster de sacarose Olestra, Olean, Benefat, Dur-Em Amaciante Queijos, sorvetes, chocolates, produtos de panificação e batatas fritas. Dialquil di-hexadecil malonato DDM Amaciante Queijos, sorvetes, chocolates, produtos de panificação e batatas fritas. Adaptado de Tamime et al. 50 e Mattes 31. Alim. Nutr., Araraquara, v. 15, n. 2, p. 175-186, 2004 178 Por causa do rápido avanço neste campo, as informações são rapidamente desatualizadas. 1 - Proteínas do soro do leite como substitutos de gordura (“fat replacers”) Dentre os substitutos de gordura existentes no mercado estão as proteínas microparticuladas, derivadas do soro do leite. São encontradas na forma de partículas uniformes e esféricas, permitindo o deslizamento de uma sobre as outras e oferece, durante a degustação, a sensação de cremosidade semelhante à da gordura. Quando hidratadas, fornecem apenas 1 a 2 calorias por grama, permitindo grande redução no consumo de gordura e conseqüentemente de colesterol 11. A vantagem de se utilizar ingredientes à base de proteínascomo substitutos de gordura é que as proteínas se ligam bem aos componentes aromáticos, mas geralmente não podem ser utilizados quando o processamento exige um elevado tratamento térmico, pois causaria a desnaturação das mesmas 2. Nenhum outro ingrediente apresenta flexibilidade e adaptabilidade semelhantes às do soro, justificando o fato dele ter se tornado ingrediente comum em um número tão grande de alimentos processados. Além disso, apresenta a vantagem adicional de ser um produto 100% natural, o que torna a composição do produto mais atraente ao consumidor, preocupado cada vez mais com a saúde 27. Atualmente os componentes do soro podem ser modificados, conforme as necessidades especiais de cada aplicação, sobretudo quanto ao teor de proteínas, o qual pode ser ajustado a qualquer valor entre 12 e 90% dos sólidos, oferecendo uma ampla gama de possibilidades e opções para o desenvolvimento de produtos alimentícios 27. A composição de aminoácidos das proteínas do soro ultrapassa os níveis de todos os aminoácidos essenciais da proteína de referência da “Food and Agriculture Organization” - FAO 42, mostrando claramente o seu alto valor biológico. Estes aminoácidos essenciais apresentam boa digestibilidade e um Índice de Eficiência Protéica (IEP= PER = Protein Efficiency Ratio) maior que 3,0. Além disso, os produtos de soro são também ricos em vitaminas, tais como a tiamina, riboflavina, ácido pantotênico, B6 e B12 27. As alternativas de utilização dos constituintes do soro têm aumentado a cada ano. Devido às suas propriedades funcionais, as proteínas do soro podem ser usadas em ampla faixa de formulações, como na produção de queijos e correlatos, concentrado protéico de soro (CPS), panificação e produtos similares, alimentos infantis, produtos dietéticos para ganho ou redução de peso, sopas, sucos de frutas fortificadas com proteínas, bases para molhos, iogurtes, bebidas fermentadas, chocolates e sorvetes 20. As proteínas do soro proporcionam numerosas vantagens funcionais ao serem usadas em alimentos: são muito nutritivas, criam viscosidade devido à sua capacidade de reter água, formam géis, emulsificam, retêm e incorporam gordura, facilitam o batimento, formação de espuma e aeração, realçam a cor, o sabor, a textura, além de vários benefícios nutricionais 52. As proteínas do soro são altamente solúveis, especialmente quando comparadas ao caseinato de sódio e à proteína de soja, sendo esta solubilidade uma importante propriedade funcional em produtos fluidos e semi-fluidos. A desnaturação e pequena perda de solubilidade ocorre quando são submetidas à temperaturas superiores a 60ºC e valores de pH na faixa de 4,6 a 6,0 52. Sob condições específicas, as proteínas de soro formam um gel não reversível, cujas características dependem da concentração protéica, pH da solução e concentração de íons cálcio e sódio. Estes géis aprisionam grandes quantidades de água e de compostos não-protéicos, originando excelentes propriedades funcionais que auxiliam na formação de produtos com teor reduzido de gordura. As proteínas do soro funcionam ainda como emulsificantes, estabilizando emulsões pela criação de uma membrana na interface água-lipídio que reduz a tensão interfacial e a tendência dos glóbulos formados por água e gordura coalescerem. A estabilidade de emulsões de proteína de soro pode ser aumentada pela adição de gomas ou por meio do aquecimento do sistema para a formação de um gel protéico. Além disso, as propriedades de retenção de gordura dos produtos de soro estão diretamente ligadas às suas propriedades de emulsificação. Ambas são resultantes da presença simultânea de grupos hidrofílicos e hidrofóbicos 27. Em vários países vem sendo incrementada a utilização de CPS em produtos alimentícios, como sorvetes, iogurtes, bebidas lácteas e achocolatados, preparados aromatizados para café, produtos à base de queijo, misturas para panificação, balas, confeitarias, “snacks”, produtos nutricionais e bombons. Os processos obtidos nos últimos anos na manipulação e no processamento de soro de leite possibilitam oferecer grande variedade de produtos capazes de conferir propriedades desejáveis e adequadas a cada aplicação específica, sem acarretar prejuízos de sabor. O soro em pó com baixo teor de lactose é empregado principalmente em queijos processados, carnes industrializadas como alternativa para o soro em pó, nos casos em que são desejadas reduzidas concentrações de lactose e mais elevadas de proteínas, e nos quais o teor mais alto de minerais conferem efeitos positivos. Os isolados protéicos de soro (IPS) são concentrados com teor de proteínas acima de 90% que possuem excelentes propriedades de geleificação, aeração, emulsificação, retenção de água e incorporação de gordura 30. As principais aplicações de IPS incluem produtos lácteos, de panificação e de confeitaria, “snacks”, aperitivos e carnes processadas. 2 - Carboidratos como substitutos de gordura (“fat replacers”) Há um grande número de substitutos de gordura à base de carboidratos, incluindo celulose, gomas, dextrinas, fibras, maltodextrinas, amidos e polidextrose. Quando adicionados aos alimentos, proporcionam as propriedades Alim. Nutr., Araraquara, v. 15, n. 2, p. 175-186, 2004 179 de corpo e espessamento, produzindo assim uma percepção sensorial similar à da gordura 31. Estes ingredientes têm sido utilizados há vários anos em muitos alimentos substituindo a gordura parcial ou totalmente. Carboidratos que são absorvidos, como amidos modificados e dextrinas, fornecem 4 cal/g, enquanto aqueles que não são absorvidos pelo organismo contêm poucas calorias 1. Estes ingredientes não podem ser utilizados em frituras 31. 2.1 - Polidextrose É um polímero de condensação da dextrose produzido em altas temperaturas por ácido cítrico (catalisador) e sorbitol (agente plastificante) na respectiva proporção de 89:10:1, proporcionando aumento de volume e corpo ao produto final com reduzido conteúdo calórico 2, 13. Pode substituir o açúcar, a gordura ou o amido e em quantidades de aproximadamente 90g por dia, porém pode causar efeitos laxativos em humanos. A polidextrose pode ser usada como um agente de volume, transportador de sabor, redutor do ponto de congelamento, melhorando a textura e a viscosidade, é solúvel e de fácil aplicação, além de umectante. Repõe a quantidade de sólidos do açúcar nos iogurtes, permitindo uma redução calórica de até 75% 4. A polidextrose é parcialmente metabolizada, e no máximo 1% da quantidade ingerida passa através da membrana intestinal. Aproximadamente 50% é eliminada com as fezes, 30% é metabolizada em ácidos voláteis e dióxido de carbono 13, resultando em uma utilização calórica de 1 cal/g. Ela é solúvel em água e seu ponto de fusão é de 130ºC. Em uma solução a 10% tem valor de pH de 2,5 a 3,5. A polidextrose apresenta viscosidade em solução maior que a da sacarose, proporcionando propriedades de sabor e consistência, e evita a perda de umidade do alimento durante períodos prolongados 41 . Os limites de uso indicado para bebidas lácteas são de 4 a 10% quando utilizados como substituto do açúcar e de 2 a 5% como substituto do gordura 37. 2.2 - Amido O amido é o hidrocolóide alimentício mais comumente usado devido à ampla faixa de propriedades funcionais que ele pode promover em suas formas natural e modificada, e também devido ao seu baixo custo. O amido contém dois componentes que contribuem para sua estrutura molecular: amilose e amilopectina. A amilose é o componente que contribui para as características de geleificação. Então, amidos com variados conteúdos de amilose proporcionam diferentes texturas aos alimentos. Amilopectina é uma porção não geleificante do amido e geralmente contribui para uma consistência gomosa ou pegajosa, devido à sua solubilidade 29. Na indústria de alimentos, as modificações comumente aplicadosao amido são hidrólise, oxidação, ligações cruzadas ou substituição. Estas podem ser usadas individualmente ou em combinações, visando oferecer uma ampla faixa de características funcionais necessárias para os diversificados alimentos processados. Uma vez modificado, o amido substitui a gordura, dando a mesma sensação de lubrificação e confere várias propriedades desejáveis aos produtos, como viscosidade, textura, sensação ao paladar e aumento na estabilidade. O grau de modificação leva em conta a temperatura, forças de cisalhamento e o valor de pH da solução, além de considerar as fases de estocagem do alimento até a mesa do consumidor. O objetivo é evitar o efeito de retrogradação, quando as cadeias de amilose e amilopectina que formam o amido, se aproximam, causando a perda de água 15. Muitos fornecedores oferecem aos fabricantes uma linha variada de amidos modificados para aplicação em diversos produtos, incluindo amidos resistentes, que suportam altas temperaturas utilizadas em processos de ultra alta temperatura (UHT) e amidos de fácil cozimento para utilização em processos mais simples. Através da hidrólise química do amido podem ser obtidas as maltodextrinas com baixo equivalente de dextrose - DE 21, as quais, em sua maioria, são apropriadas para uso como substitutos parciais de gordura em produtos de panificação como bolos, “muffins” e “cookies” 39. Além da natureza do amido e de sua concentração, o valor de pH e a presença de açúcar, proteínas, gorduras e sais influem na formação e na dureza dos géis de amido. No iogurte e nas sobremesas lácteas, o amido age como estabilizante, espessante e texturizante, formando uma textura cremosa, melhorando a palatabilidade, reforçando o sabor natural do produto sem tornar perceptível o gosto do cereal. Em sorvetes, substituem o leite em pó, tanto na calda, quanto no pré-mistura, realçando a cremosidade e aumentando o rendimento. Nos produtos derivados de queijo, sua função é texturizante e espessante, conferindo maior estabilidade e cremosidade ao produto final. Embora os carboidratos forneçam 4 cal/g, os substitutos de gordura derivados do amido utilizados em soluções de 25 a 50% contribuem com 1 ou 2 cal, representando uma redução significativa no consumo calórico, quando comparado com o valor energético das gorduras. Apresentam poucas restrições de ordem toxicológica, sendo ingredientes reconhecidos amplamente como seguros - GRAS. 2.3 - Hidrocolóides Hidrocolóides, também conhecidos por gomas, são polímeros de cadeia longa, de alto peso molecular, extraídos de plantas marinhas, sementes, exsudados de árvores e de colágeno animal, sendo alguns produzidos por síntese microbiana e outros por modificação de polissacarídeos naturais 17. Estes polímeros se dissolvem ou dispersam-se em água para dar um espessamento ou efeito de aumento de viscosidade. As gomas não são usadas diretamente como substitutos de gordura, mas para efeitos secundários Alim. Nutr., Araraquara, v. 15, n. 2, p. 175-186, 2004 180 incluindo estabilização da emulsão, suspensão de partículas, controle da cristalização, inibição de sinérese, encapsulação e formação de filmes. Poucas gomas formam gel. A grande vantagem do seu uso é que não há necessidade da aprovação do FDA, uma vez que são reconhecidas amplamente como seguras- GRAS 14. Nos alimentos têm sido usadas em concentrações de 0,1 - 0,5%, com adição de água na formulação. As gomas podem ser agrupadas em três categorias principais (Quadro 2): gomas naturais; modificações das naturais ou semi-sintéticas, baseadas em modificações químicas das gomas naturais ou materiais semelhantes às gomas; e gomas sintéticas, preparadas por síntese química total 17. 3 - Gorduras sintéticas Estes substitutos são resistentes ao calor, não são absorvidos diretamente pelo intestino, são emulsificados e hidrolisados pela ação das lipases no intestino, resultando em ácidos graxos e monoglicerol, não contribuindo no valor calórico dos alimentos 12, porém estão associados ao sangramento anal e diminuição das vitaminas lipossolúveis e são considerados não nutritivos. Os componentes graxos não calóricos apresentam propriedades sensoriais e funcionais similares às das gorduras, porém não são metabolizadas pelo homem. Elas são denominadas gorduras análogas 2. Os primeiros trabalhos de modificação gorduras envolveram a esterificação de alguns álcoois e ácidos e seu uso foi na indústria de plástico e tecelagem. Existem vários exemplos deste tipo de moléculas, entre elas, a molécula de poliéster da sacarose (SPE), conhecida comercialmente como Olestra . Os poliésteres de sacarose são estáveis ao calor e não são absorvidas pelo organismo. Inicialmente o FDA aprovou o produto Olestra para uso em “snacks”, batatas fritas ou cereais matinais 12. Outro tipo de gordura sintética, a qual foi estudada por 40 anos é o “acetin fats”, que foi introduzida em moléculas de triglicerídeos por interesterificação 9. Pesquisas envolvendo estes compostos esterificados no sangue verificaram que estes não apresentam toxicidade Quadro 2 - Classificação dos hidrocolóides Gomas Naturais Gomas Modificadas ou Semi Sintéticas Gomas Sintéticas 1. Exsudado de plantas: Arábica Tragacante Karaya Ghatti Derivadas de celulose: Carboximetilcelulose Metilcelulose Hidroxipropilmetilcelulose Metiletilcelulose Hidroxipropilcelulose Polímeros vinílicos: Polivinilpirrolidina (PVP) Polivinilálcool (PVA) Polímero carboxivinil (Carbopol) Polímeros de óxido de etileno: Polyox 2. Extraídas de plantas: Pectina Arabinogalactana Pectina de baixa metoxilação 3. Semente de plantas moídas: Locusta Guar “Psyllium” “Quince” Gomas de fermentação microbiana: Dextrana Goma xantana 4. Extratos de algas marinhas: Ágar Alginato Carragena Furcelarana Alginato de propileno glicol 5. Amido de cereais Amido de grãos Milho Trigo Arroz Milho ceroso Sorgo Sorgo ceroso Amido de tubérculos Batata Araruta Fécula de mandioca Amidos pré-gelatinizados Amidos modificados: Carboximetil amido Hidroxietil amido Hidroxipropil amido 6. Animal: Gelatina Albumina Caseína 7. Vegetais: Proteína de soja Alim. Nutr., Araraquara, v. 15, n. 2, p. 175-186, 2004 181 nem digestibilidade. São usados para substituir gorduras em cremes diversos, frituras e outros. O sabor e textura foram avaliados com resultados satisfatórios comparando com as gorduras normais. Aplicações de substitutos de gordura em produtos lácteos 1 – Queijos As propriedades funcionais de interesse para os queijos incluem derretimento, oleosidade, aparência e capacidade de filagem. Estas propriedades são amplamente influenciadas pelo micro-ambiente do queijo, incluindo a composição total e extensão da proteólise 25, 26. Queijos com teor reduzido de gordura, especialmente os tipos duros são comumente caracterizados por textura borrachenta ou elástica e aromas atípicos comparados aos tipos correspondentes elaborados com gordura integral. As propriedades funcionais dos queijos com teor reduzido de gordura também não são adequadas. Variedades macias e não maturadas tem maior sucesso comercial. Estas limitações apresentam interessantes desafios para os fabricantes de queijos com teor reduzido de gordura 36. Quando o conteúdo de gordura é reduzido, o conteúdo de umidade aumenta, reduzindo o conteúdo de sal na fase aquosa, assim, a proteína desempenha um papel fundamental no desenvolvimento da textura. Esta mudança no micro-ambiente é amplamente responsável pelas mudanças nas características funcionais e sensoriais do queijo 36. Queijos maturados com teor reduzido de gordura geralmente apresentam aroma atípico para a variedade. A falta de sabor e um desequilíbrio tem sido associado com baixos níveis de ácidosgraxos, como o butanóico e hexanóico, e metil cetonas 6. Outro fator para a falta de sabor é a interação entre as células bacterianas e os glóbulos de gordura do leite. O desenvolvimento de sabor amargo durante o processo de maturação é um defeito comum nos queijos com teor reduzido de gordura, parcialmente devido ao baixo conteúdo de sal e alta umidade. Este defeito pode ser minimizado aumentando-se o conteúdo de sal na fase aquosa do queijo para > 4,5% para controlar a atividade microbiana, porém resultando num queijo mais duro 35. A gordura do leite contém ácidos graxos de cadeia curta que, liberados através da atividade de lípase, contribui para o sabor global do queijo. Quando o teor de gordura é reduzido, estes ácidos graxos estão presentes em menor quantidade e o queijo pode ser considerado com falta de sabor. O simples ato de lavar a coalhada durante a fabricação para aumentar o conteúdo de umidade e remover a lactose irá também levar a um sabor suave 36. O desenvolvimento da textura no queijo ocorre devido à quebra da s1-caseína durante a maturação. A gordura promove uma maciez típica aos queijos integrais por estarem distribuídos na matriz de caseína do queijo. A caseína é a única responsável pela formação da rede tridimensional. Quando a gordura é removida, há maior interação proteína-proteína e, portanto a estrutura do queijo se torna relativamente mais firme e elástica em função do aumento e intensidade das ligações. A gordura, que não desempenha nenhum papel na rede e está somente aprisionada mecanicamente, ao ser removida, permite uma maior interação das proteínas. A extensão da hidrólise depende do conteúdo de sal e de umidade do queijo. Procedimentos desenvolvidos para fabricação de queijos com teor reduzido de gordura envolvem três fatores que incluem: técnicas de processamento, seleção de culturas e uso de aditivos como estabilizantes e substitutos de gordura 36. Os primeiros parâmetros que podem ser manipulados incluem temperatura de tratamento da massa, tempo de duração do tratamento, pH durante o corte e nível de salga 22. Maiores valores de pH do soro durante a dessoragem e temperaturas mais baixas no tratamento da massa levam a menores retenções de quimosina no queijo e atividade de plasmina. Esta é parcialmente a razão para uma menor extensão da quebra da proteína durante a maturação do queijo Cheddar 35. Outro resultado destas condições de fabricação é o nível relativamente mais alto de retenção de cálcio no queijo, que proporciona firmeza ao queijo. Outro método para aumentar a retenção de umidade resulta da inclusão de proteínas de soro e leitelho doce no queijo. As proteínas do soro desnaturadas em altas temperaturas (>80ºC) possuem aumentada capacidade de retenção de água e têm sido usadas na fabricação de queijos Havarti 28 e Edam com baixo teor de gordura 46. A cultura láctica desempenha um papel importante na fabricação dos queijos devido à sua contribuição na proteólise e melhoria da textura e desenvolvimento do sabor. As culturas selecionadas para a fabricação de queijos com baixo teor de gordura precisam ser capazes de suportar a autólise em baixas temperaturas de tratamento da massa e alto conteúdo de umidade 3. É também desejável ter culturas com baixa atividade proteolítica, mas alta atividade peptidolítica. Culturas auxiliares não somente tem o papel no desenvolvimento do sabor nos queijos maturados, mas também são usadas para realçar a funcionalidade de queijos com baixo conteúdo de gordura. Por exemplo, a atividade proteolítica do L. casei ssp. casei é também útil no desenvolvimento das propriedades funcionais da Mussarela com baixo teor de gordura 34. Vários aditivos são aplicados na fabricação de queijos com baixo teor de gordura com o objetivo de repor o vazio deixado pela gordura em termos de características sensoriais e funcionais. Estes aditivos incluem vários substitutos de gordura disponíveis comercialmente, assim como misturas de estabilizantes que ajudam na retenção de umidade. McMahon et al. 33 fabricaram queijos Mussarela com baixo teor de gordura (< 6%) usando substitutos de gordura à base de carboidratos (Simplesse D100 e Dairy Lo™) e de proteínas (Stellar 100X e Novagel RCN 15) para aumentar o conteúdo de umidade e para melhorar as Alim. Nutr., Araraquara, v. 15, n. 2, p. 175-186, 2004 182 propriedades funcionais dos queijos. A viscosidade aparente dos queijos não foi significativamente afetada pela adição de substitutos de gordura, mas houve um significante efeito no derretimento. A distribuição dos substitutos de gordura no queijo foi influenciada pela extensão da microparticulação, tamanho das partículas do substituto de gordura e pelas etapas do processamento que causam uma interação entre o substituto de gordura e as caseínas no leite. Stevens & Shah 48 avaliaram as propriedades de textura e de derretimento de Mussarela fabricada com dois níveis do substituto de gordura Maltrin® M100 (Maltodextrina). Valores de dureza e elasticidade foram significativamente maiores nos queijos sem gordura comparados com os integrais, com decréscimo durante a estocagem. Houve uma melhora nas propriedades de derretimento em todos os queijos durante a estocagem. Os queijos contendo 2,5% de Maltrin® mostraram as melhores propriedades de derretimento entre os queijos sem gordura, sugerindo que a adição de substitutos de gordura podem melhorar o derretimento dos queijos sem gordura. A umidade final e índices de maturação, definido como a relação entre nitrogênio solúvel em pH 4,6 e nitrogênio total, dos queijos com baixos teores de gordura e fabricados com substitutos de gordura (Dairy-lo™) foram maiores do que queijos sem o aditivo. Todos os queijos tiveram bom comportamento de derretimento 56. Bhaskaracharya & Shah 10 estudaram a textura e microestrutura de queijos Mussarela fabricados com leite desnatado, usando dois tipos de maltodextrinas (M) e dois tipos de amido de batata modificado (ABM) como substitutos de gordura. Queijos controle foram elaborados com leite desnatado e sem substitutos de gordura. Os conteúdos de umidade dos queijos desnatados e dos fabricados com maltodextrina foram similares, enquanto os queijos elaborados com ABM apresentaram valores de umidade significativamente mais baixos. Os teores de proteínas dos queijos com substitutos de gordura foram significativamente menores do que os queijos controle. Em geral, todos os queijos fabricados usando substitutos de gordura apresentaram menor coesividade e elasticidade do que os queijos controle, enquanto a adesividade foi maior. A incorporação de substitutos de gordura resultou no aumento da abertura da massa dos queijos, e grandes canais de soro (maiores do que 0,1 mm de diâmetro) foram observados. Queijos com maltodextrina apresentaram maior abertura do que os elaborados com amido de batata modificado. O efeito do uso de substitutos de gordura à base de proteínas (Dairy Lo™ e Simplesse ) e à base de carboidratos (Novagel e Stellar ) na estrutura de queijos Cheddar foi estudado por Aryana & Haque 5. Queijos elaborados com Simplesse e Novagel amoleceram os queijos Cheddar com baixos teores de gordura pela descontinuidade na matriz de caseína. Os substitutos de gordura Dairy Lo™ e Simplesse parecem amolecer os queijos pelo menor número de camadas que conferem resistência ao esmagamento na interface proteína-gordura. Durante o estágio inicial da maturação, os voláteis predominantes foram ácido octanóico, acetoína e 2,3 butanodiona. Os substitutos de gordura atenuaram os odores voláteis relacionados à estocagem inicial do queijo Cheddar com baixo teor de gordura comparado ao controle e esta influência varia dependendo do tipo de substituto de gordura utilizado 18. Romeih et al. 45 estudaram o efeito do uso de 1% de Simplesse D-100 e 0,125% de Novagel™ NC-200em queijos brancos durante 90 dias de estocagem. Todos os produtos com baixo teor de gordura apresentaram valores reduzidos de extrato seco desengordurado (ESD) e rendimento, comparado com o integral, enquanto o teor de umidade e proteínas aumentou significativamente. Os queijos contendo substitutos de gordura tiveram maiores valores de umidade e rendimento do que o controle (sem substituto). A extensão da proteólise e lipólise nos queijos com substitutos de gordura aumentou significativamente comparado ao queijo controle. Para os queijos com substitutos de gordura os valores médios da análise do perfil de textura (TPA) foram significativamente menores do que nos queijos controle, demonstrando melhora na textura do queijo quando os substitutos de gordura foram incluídos. Os queijos integrais apresentaram-se mais elásticos, menos salgados e tiveram maior intensidade de aroma e odor do que todos os queijos com baixos teores de gordura. 2 – Sorvetes Os sorvetes são bastante ricos em gorduras e extrato seco total, tratando-se portanto, de produtos bastantes nutritivos e saudáveis podendo ser consumido em qualquer época do ano. A gordura é o ingrediente mais importante no sorvete e normalmente constitui entre 28 e 38% dos sólidos totais na mistura, dependendo da formulação. A gordura contribui para uma maior riqueza do produto dando-lhe cremosidade e sabor, assim como a sensação de estomago cheio. A gordura contribui para o desenvolvimento de uma textura suave, além de melhorar o corpo do produto e aumentar sua resistência a fusão (derretimento). Ela auxilia na estabilidade do sorvete de creme, reduzindo a necessidade de estabilizantes. A gordura influi um pouco na retenção de ar, que é afetada pela quantidade de proteína (ela não produz a estrutura, mas é retida nela). A gordura aumenta a viscosidade do produto e não influi sobre o seu ponto de congelamento, pois encontra-se em suspensão. Na formulação, quanto maior a quantidade de gordura menor a quantidade de água, contribuindo para retardar o derretimento do produto. Sorvetes de chocolate contendo substitutos de gordura apresentaram maiores concentrações de substâncias voláteis comparados aos elaborados com gordura de leite ou manteiga de cacau, apesar das pequenas diferenças nos aromas voláteis 53. Prindiville et al. 43 compararam dois substitutos de gordura à base de proteínas (Simplesse e Dairy Lo™) na elaboração de sorvetes de chocolate e observaram que Alim. Nutr., Araraquara, v. 15, n. 2, p. 175-186, 2004 183 sorvetes contendo gordura de leite apresentam aroma de cacau menos intenso e foram mais resistentes à mudanças de textura em função do tempo quando comparados com outros tipos de sorvete. O Simplesse foi mais similar à gordura de leite do que o Dairy Lo™ nos efeitos de cor marrom, aroma de cacau, característica de cacau e estabilidade de textura, mas foram menos similares em termos de espessamento e cobertura. As características sensoriais e físicas de sorvetes contendo gordura ou substitutos foram estudadas por Ohmes et al. 40. As avaliações sensoriais descritivas demonstraram que sorvetes contendo 4,8% de qualquer substituto de gordura no lugar de gordura láctea não tiveram efeito sobre o aroma de baunilha, mas aumentaram a intensidade do aroma de soro, xarope e leite aquecido. Comparado com cada substituto, a gordura láctea reduziu significativamente os aromas de xarope, soro e leite aquecido e aumentou o aroma de leite fresco e creme no sorvete. Os resultados enfatizam a importância da gordura como um modificador de aroma e a importância de certos substitutos como auxiliar na melhoria da textura. 3 – Leites fermentados Os iogurtes desnatados ou semi desnatados de baixas calorias, também seguindo a tendência de alimentos dietéticos e funcionais, ganharam popularidade. A qualidade destes produtos depende da textura e do corpo, pois a quantidade de sólidos é muito baixa, assim é comum o uso de estabilizantes para melhorar a textura e reduzir a separação do soro. Outros métodos para aumentar o conteúdo de sólidos totais é a adição de caseinatos e concentrados protéicos de soro. Iogurtes de baixas calorias podem ser obtidos pelo uso de um ou a combinação dos seguintes métodos: (a) diminuindo o conteúdo de gordura, (b) substituindo o açúcar por um adoçante intenso, (c) reduzindo os sólidos não gordurosos e usando fibra ou agentes de volume como estabilizante e (d) usando substitutos de gordura no lugar da gordura. Este último método imita as propriedades funcionais e sensoriais das gorduras sem as calorias. Para a produção de iogurtes “light” ou sem gordura, um substituto de gordura é indicado para conferir a sensação de saciedade. Tamime et al. 50 estudaram as diferenças na microestrutura dos iogurtes preparados com gordura anidra de leite, com proteínas de soro e o com substituto de gordura Simplesse® 100. Após a homogeneização, pasteurização e fermentação, ambos, gordura do leite e Simplesse® tornaram-se parte da matriz protéica do iogurte, contudo, as microestruturas foram diferentes. Kalab 23 observou que a microestrutura do iogurte contendo gordura apresenta o glóbulo de gordura envolvido na estrutura protéica enquanto os microrganismos da cultura láctea produzem substâncias que parecem estar ligadas pelos filamentos da matriz de caseína. Tamime et al. 51 afirmam que o uso de substitutos de gordura à base de polissacarídeos, hidrocolóides e/ou amidos podem influenciar as propriedades reológicas dos produtos lácteos. Géis de curdlan ou muitos tipos de estabilizante apresentam diferentes microestruturas. As condições de processamento, como aquecimento ou neutralização com solução alcalina, devido à sua associação molecular, influenciam a microestrutura, resultando em forma globular ou de bastonetes 19. De modo oposto, substitutos de gordura à base de amido podem interagir diferentemente com a proteína do leite, podendo afetar a estrutura do iogurte 51. Barrantes et al. 7 utilizaram os atributos: aparência e cor, corpo e textura, sabor e aroma e aceitabilidade geral e uma escala hedônica de 5 pontos para avaliar nove amostras de iogurtes de baixa caloria, frescos e estocados durante 20 dias a 5°C. Os provadores consideraram regulares (valor 3) a maioria dos iogurtes e consideraram que os substitutos de gordura não afetaram a qualidade do produto. Barrantes et al. 8 estudaram as propriedades reológicas de 9 tipos de iogurtes com diferentes substitutos de gordura. Os autores encontraram similaridade nas propriedades reológicas de todos os iogurtes, concluindo que os substitutos de gordura não afetam as propriedades reológicas dos iogurtes, demonstrando que estes substitutos podem ser utilizados em iogurtes de baixas calorias. Winterton & Meiklejohn 54 utilizaram amido modificado como estabilizante para produção de iogurte de fruta de baixo custo. A concentração de 0,03 % de amido modificado foi a mais adequada para aplicações comerciais. McGlinchey 32 comparou iogurtes elaborados com leite desnatado contendo 16,5% de sólidos e 12,5% de sólidos acrescidos de amido modificado. O amido apresentou comportamento eficiente, estabilizando e proporcionando a textura adequada ao iogurte, tanto nos testes quantitativos quanto sensoriais, comparável ao produto controle. Tamime et al. 51 estudaram o efeito de diferentes substitutos de gordura à base de amido em iogurtes firmes. Decréscimo na sinérese do soro e aumento na firmeza em todos os iogurtes foram observados durante 20 dias de estocagem a 5 C. O iogurte elaborado com P-fiber 150 (amido obtido de ervilha, Danisco Ingredients Ltd.) teve a menor sinérese. O iogurte elaborado com Lycadex 100 (maltodextrina, Roquette UK Ltd.) apresentou-se mais poroso e teve espaços ligeiramente maiores preenchidos com soro lácteo. O uso de maiores concentrações de substitutos de gordura (5%) aumentama firmeza, mas prejudicaram o sabor e a sensação de maciez dos iogurtes. Sivieri & Oliveira 47 estudaram o efeito da adição de 0,50, 1,50 e 2,50% de “fat replacers” (Litesse® e Dairy-Lo®) durante 28 dias da vida de prateleira de bebidas lácteas. As bebidas foram preparadas pela mistura de iogurte e soro em quantidades suficientes para atingir 10% de sólidos totais. Os autores verificaram que a utilização de diferentes concentrações dos substitutos de gordura não influenciou o comportamento físico-químico das bebidas lácteas estudadas. Quando foi utilizado 1,5% de cada um dos substitutos, obteve-se o melhor sabor, consistência e aparência após 28 dias de estocagem. Alim. Nutr., Araraquara, v. 15, n. 2, p. 175-186, 2004 184 O uso de diferentes substitutos de gordura (à base de proteínas e de carboidratos) em um tipo específico de leite fermentado, o zabady, foi estudado por Kebary & Hussein 24. Os autores observaram aumento da acidez durante a estocagem, enquanto os sólidos totais, carboidratos e valor de pH decresceram. A sinérese diminuiu, enquanto a viscosidade e atributos sensoriais aumentaram pela adição de substitutos de gordura. O zabady elaborado com 2% de gordura e adicionado de 2% de Simplesse® recebeu os maiores valores na escala sensorial, seguidos pelo zabady controle (feito com 4% de gordura) e zabady fabricado com leite desnatado e adicionado de 4% de Simplesse®, enquanto o desnatado recebeu a avaliação mais baixa. Considerações finais Um dos grandes obstáculos ao desenvolvimento de produtos com baixos teores de gordura é obter importantes características como sabor, corpo e textura, assim como propriedades funcionais simultaneamente, uma vez que a melhoria de uma única característica pode não ser adequado sob o ponto de vista de aceitabilidade do consumidor. Segurança e uso efetivo de produtos contendo substitutos de gordura pode ser facilitado através de esforços para melhorar o entendimento das informações de rotulagem dos produtos, da importância das práticas de preparação dos alimentos, do tamanho das porções e freqüência de consumo, e relação entre energia gasta e balanço energético total. Isto irá permitir a determinação do nível adequado de substituto de gordura para uma pessoa no contexto de sua dieta total. PINHEIRO, M.V.S.; PENNA, A.L.B. Fat replacers: type and applications in dairy products. Alim. Nutr., Araraquara, v. 15, n. 2, p. 175-186, 2004. ABSTRACT: Fats perform several and important functions in the body and in the formulation of foods. They contribute to flavor, creaminess, appearance, aroma, smell, and mouthfeel after meals, besides other highly desirable sensorial properties such as softness and juiciness. However, consumption of high amounts of fat is related to the incidence of obesity and of some types of chronic diseases. Removing fat from foods is very complex because it damages important sensory properties. No ingredient alone can replace fat in all its applications, as there are a lot of properties to imitate, and it is difficult to decide which is the best replacer in a particular situation. Low fat or fat-free food formulations require a reformulation of the traditional product, sometimes with different ingredients. The potential effect of replacers may be achieved by the use of mixtures, which promote greater functionality for specific applications. Fat replacer selection is determined by cost, quality, harmlessness, and performance. This paper presents the functional properties of fat in the body and in foods, its terminology, the classification of the different types of fat replacers available on market, and the applications of fat replacers in dairy products. 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