Pão sem gluten enriquecido com a microalga Spirulina platensis

Elaboration of gluten-free bread enriched with the microalgae Spirulina platensis

Pão sem gluten enriquecido com a microalga Spirulina platensis

Elaboration of gluten-free bread enriched with the microalgae Spirulina platensis

Felipe da Silva FigueiraI, ^*; Tainara de Morais Crizel^II; Camila Rubira Silva^II; Myriam de las Mercedes Salas-Mellado^II

^IUniversidade Federal do Rio Grande (FURG) Escola de Química e Alimentos (EQA). Rua Engenheiro Alfredo Huch, 475 - Centro. 96.201-900 - Rio Grande/RS - Brasil e-mail: [e-mail] ^IIUniversidade Federal do Rio Grande (FURG) Escola de Química e Alimentos (EQA). Rio Grande/RS - Brasil e-mail: [e-mail], [e-mail], [e-mail]

RESUMO

Com a finalidade de oferecer pão sem glúten para consumidores com síndrome celíaca, em razão da intolerância ao glúten, elaboraram-se produtos com farinha de arroz em substituição à farinha de trigo. Para aumentar o conteúdo proteico dos pães adicionou-se a microalga Spirulina platensis seca, na faixa de 2 a 5% (base farinha). Os pães foram avaliados pelo volume específico, dureza do miolo uma e 24h após o forneamento e a cor do miolo. Verificou-se que o volume específico e a dureza dos pães não sofreram alteração com a adição de até 4% da alga, porem mostraram redução de 22% nos valores de volume e aumento de 113% na dureza quando se adicionou-se 5% (em base de farinha). Quando comparados ao pão não enriquecido, a adição de Spiriulina platensis provocou uma melhoria da qualidade nutricional dos pães, confirmada pelo aumento significativo de 39,04% do conteúdo protéico, alem de vários aminoácidos essenciais (treonina, metionina, isoleucina e leucina). Com relação a cor, os pães com Spirulina apresentaram redução de luminosidade com o aumento de adição de microalga, sendo também observada tendência de aumento de tonalidade verde. Na avaliação sensorial, não se verificou diferença significativa quanto a preferência entre os pães adicionados com 3% e 5% de Spirulina na formulação.

Palavras-chave: Síndrome celíaca, Spirulina platensis, enriquecimento protéico.

SUMMARY

With the objective of offering a product for people with celiac disease, due to their gluten intolerance, gluten-free bread made with rice flour was elaborated, in substitution of the wheat flour. To increase the protein content of the bread, dried Spirulina platensis, a microalga, was added to the products in the range from 2 to 5% (flour basis). The bread samples were evaluated according to their specific volume (V/W), crumb hardness, measured with a texturometer, and the crumb color. It was shown that the specific volume and crumb hardness were not affected by the addition of up to 4% of alga, but a decrease of 22% in the volume and an increase of 113% in crumb hardness of the bread were noted with the addition of 5%. The addition of Spirulina resulted in products with improved nutritional quality, with a significant increase of 39.04% in the protein content as well as of some essential amino acids (threonine, methionine, isoleucine and leucine), when compared to bread without the addition of the alga. With respect to color, the bread with Spirulina showed a decrease in luminosity with increase in the addition of the alga and a displacement of the hue angle towards a green color. With respect to the sensory evaluation, no significant difference was found between the bread with 3 and 5% of Spirulina in the formulation.

Keywords: celiac, Spirulina platensis, protein enrichment.

1. Introdução

A doença celíaca (DC) é uma intolerância permanente,tendo como proteínas deletérias as gliadinas do trigo e as prolaminas do centeio (secalinas) e cevada (hordeinas) (DICKE et al., 1953; BAKER e READ, 1976; RUBIN et al., 1960 apud MURRAY, 1999). A reação à ingestão de glúten pelos portadores da doença celíaca é a inflamação do intestino delgado levando à má absorção de vários nutrientes importantes, incluindo ferro, ácido fólico, cálcio e vitaminas lipossolúveis (FEIGHERY, 1999; KELLY et al., 2004). O único tratamento eficaz para a doença celíaca é a estrita adesão à dieta isenta de glúten durante toda a vida do paciente, que resultará em recuperação clínica e das mucosas intestinais (KOTZE, 2006).

A dificuldade de se manter uma alimentação isenta de glúten pode ser atribuída principalmente à falta de alimentos prontos alternativos sem glúten, já prontos, no mercado brasileiro (SDEPANIAN et al., 2001). Acelbra, (2009) informa que o produto sem glúten que os celíacos desejariam encontrar mais facilmente é o pão (47%), seguido de bolachas e biscoitos (21%), macarrão (21%) e pizza (11%). Na produção de pão comum, glúten de trigo é o ingrediente-chave responsável pela retenção dos gases de fermentação de leveduras e faz o pão crescer. Ao fazer pão sem glúten, este é substituído por uma pasta de amido (FAO, 1989).

Além da farinha ser um co-produto do arroz, o que resulta em menor custo por ser produzida a partir do arroz quebrado proveniente do processo de beneficiamento, possui características especiais que permitem que sua aplicação torne-se mais competitiva em relação ao trigo. Não é alergênico, existem variedades com ampla faixa de teor de amilose (1-33%) (TECHAWIPHARAT, 2008), não é tóxico para portadores de doença celíaca, o tamanho dos grânulos de amido produz textura extremamente suave com o cozimento e sabor brando, contém baixos níveis de sódio e alta proporção de amidos facilmente digeríveis pelas enzimas digestivas. (DEOBALD, 1972; POLANCO et al., 1995 e TORRES et al., 1999 apud NABESHIMA e EL-DASH, 2004).

A utilização de hidrocolóides, como a hidroxipropilmetilcelulose (HPMC), como substitutos do glúten permite obter pães com maior volume, é uma das melhores alternativas devido a sua capacidade de reter gás e suas propriedades estruturantes (NISHITA et al., 1976; GUJRAL et al., 2003). Outra alternativa é o uso de enzimas para melhorar a qualidade destes produtos, como a transglutaminase (GUJRAL e ROSELL, 2004; ROSELL e COLLAR, 2007), que forma ligações intra e intermoleculares entre as proteínas possibilitando assim a formação de uma rede proteica.

Pelo ao fato de que produtos sem glúten geralmente não são enriquecidos/fortificados, e frequentemente são feitos de farinha refinada, amido ou fécula,eles podem não conter os mesmos níveis de nutrientes que os produtos originais com substituição do glúten (GALLAGHER et al., 2004). a dieta baseada em produtos sem glúten é muitas vezes caracterizado por um baixo teor de alguns componentes nutricionais, como proteínas e componentes minerais, bem como componentes não nutricionais, mas fisiologicamente importantes, como fibra dietética (WRONKOWSKA et al., 2008).

Muitos estudos têm sido desenvolvidos para obtenção de proteínas através de microrganismos com propósito alimentício. Várias espécies de microalgas são cultivadas comercialmente em alguns países e a biomassa produzida tem sido utilizada como fonte de produtos para aplicação na indústria de alimentos (DERNER et al., 2006). Segundo Pulz e Gross (2004), o mercado de alimentos funcionais, utilizando microalgas em massas, pães, iogurtes e bebidas, apresenta rápido desenvolvimento em vários países, como França, Estados Unidos, China e Tailândia.

A Spirulina platensis é uma microalga com composição apropriada para uso como complemento alimentar, podendo ser empregada no combate à desnutrição (FOX, 1996). Em sua composição em base seca destacam-se os altos teores de proteínas (64 - 74%), ácidos graxos poliinsaturados e vitaminas (COHEN, 1997), além de compostos antioxidantes (COLLA et al., 2007). Essa microalga é classificada como GRAS pelo FDA, o que garante seu uso como alimento sem riscos à saúde (MORAIS et al., 2006).

O objetivo da pesquisa foi avaliar as características físico-químicas, tecnológicas e sensoriais de pães sem glúten, produzidos com farinha de arroz enriquecidos com a microalga Spirulina platensis.

2. Material e métodos

2.1. Matéria-prima, aditivos e ingredientes

A farinha de arroz (FA) utilizada foi a farinha Cerealtec, tratada termicamente para inativação enzimática, cedida pela Cerealle Indústria e Comércio de Cereais Ltda., localizada na cidade de Pelotas-RS. O hidrocolóide hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) Methocel A4M^® foi cedido pela Tovani Benzaquen.A enzima transglutaminase (TGase) Activa WM^® foi cedida pela Ajinomoto Co.A microalga Spirulina platensis em pó foi fornecida pelo Laboratório de Engenharia Bioquímica, da Universidade Federal do Rio Grande.A levedura Sacharomyces cerevisae seca foi a da marca Fleischmann. O ácido (L+) ascórbico P.A., foi da marca Vetec. O sal, o açúcar e o óleo de soja, adquiridos no comércio local. A composição química da Spirulina platensis é apresentada na Tabela 1.

2.2. Elaboração dos pães

A formulação dos pães pode ser visualizada na Tabela 2. A formulação básica seguiu a sugerida pela FAO (1989) com modificações. O fermento biológico fresco foi substituído proporcionalmente pelo fermento seco. Foram adicionados ao pão quantidades de HPMC e TGase conforme resultados de Figueira (2010). Elaborou-se 5 tipos de pães: controle (sem adição de Spirulina) e contendo 2, 3, 4 e 5% de biomassa seca de Spirulina. Todos os tratamentos foram realizados em triplicata.

A farinha de arroz, o sal, o açúcar, o fermento seco e o óleo vegetal foram pesados em balança de precisão (Marte, modelo AS200).O ácido ascórbico, a HPMC, a enzima TGase e a microalga Spirulina platensis foram pesados em balança analítica (modelo FA2104N, Bioprecisa).

Os ingredientes secos foram colocados em batedeira ("Stand Mixer" 300 Watts) e misturados por 1 minuto em velocidade baixa, em seguida adicionou-se a água e o óleo e misturou-se por mais 9 minutos na velocidade baixa, as frações de 175g de massa foram colocadas em formas próprias para pão de forma com 13,3 x 5,5 cm de base (comprimento e largura do fundo), 15,5 x 7,4 cm de topo (comprimento e largura superior) e altura de 4,5 cm, sendo levadas para fermentação por 115 minem estufa (Biopar, modelo S150BA) à 30°C e em seguida, assadas a 200°C por 20 minutos em forno elétrico (Fischer, modelo Diplomata). Após a retirada das formas, os pães foram esfriados à temperatura ambiente por uma hora, sendo então encaminhados para as análises específicas.

2.3. Composição química e perfil de aminoácidos

Foram realizadas as seguintes análises físico-químicas: umidade, pelo método nº 44-15A (AACC, 2000); cinza de acordo com o método nº 08-01 (AACC, 2000), sendo empregado o tempo de quatro horas a 600°C, em mufla, proteína, de acordo com método de Kjeldahl nº 46-13 (N x 5,95) (AACC,2000); lipídios, pelo método de Soxhlet, nº 30-20 (AACC, 2000) e carboidratos totais estimado por diferença. Foi determinado o perfil de aminoácidos nos pães que apresentaram os melhores resultados de volume especifico e de firmeza. Amostras de pão seco e desengordurado em extrator Soxhlet, foram moídas e submetidas a análise de aminoácidos em duplicata, por hidrólise ácida. Foram quantificados os aminoácidos lisina, histidina, arginina, ácido aspártico, treonina, serina, ácido glutâmico, prolina, glicina, alanina, cisteína, valina, metionina, isoleucina, leucina, tirosina e fenilalanina (MOORE et al., 1958), pelo método de Spackman et al. (1963), utilizando-se analisador de aminoácidos (Nicolas V, Ribeirão Preto) (ALONZO e HIRS, 1968).

2.4. Avaliação tecnológica

a) Volume específico

O volume específico (VE) (mL.g^-1) dos pães foi obtido pela razão entre o volume aparente (mL) e a massa do pão (g) após assado e resfriado. O volume aparente foi determinado pelo método de deslocamento de sementes de painço (PIZZINATTO e CAMPAGNOLLI, 1993).

b) Dureza do miolo do pão fresco e 24 horas após forneamento

Para verificar o grau de maciez do miolo em cada pão foi realizada análise de dureza do miolo em analisador de textura da marca Stable Micro System, modelo TA.XTplus, utilizando o software Exponent, segundo metodologia da 74-09 da AACC (2000) que consiste em colocar duas fatias de 25 mm de espessura no centro da plataforma do analisador de textura e comprimir com probe cilíndrico de 36mm de diâmetro nas seguintes condições de trabalho: velocidade de pré-teste: 1,0 mm.s^-1; velocidade de teste: 1,7 mm.s^-1; velocidade de pós-teste: 10,0 mm.s^-1; compressão:40%; trigger force: 5g.

c) Cor do miolo

As análises de cor foram determinadas no miolo dos pães, em colorímetro marca Minolta^®, modelo CR400, seguindo o sistema de cor no espaço L*a*b* ou CIELab, definido pela CIE (Comissão Internacional de Iluminação) em 1976, avaliando os valores L* (luminosidade), a* e b* (coordenadas de cromaticidade). Foram calculados também o valor do croma ou C* e h_ab ou ângulo de tonalidade, referidos como sistema de cor CIELCh, de acordo com Minolta (1993) por meio das Equações 1 e 2.

2.5. Avaliação sensorial

A avaliação sensorial selecionada foi análise de preferência de pães adicionados com dois níveis de S. platensis, previamente selecionados pelas melhores características químicas e tecnológicas. O teste consistiu na apresentação de duas amostras cortadas com 2 cm de arestas e codificadas com três dígitos, em cabines individuais com luz vermelha. Os julgadores assinalavam qual a amostra preferida. A análise foi realizada com 36 julgadores não-treinados de diferentes faixas etárias que afirmaram consumir pão frequentemente.

2.6. Análise estatística

As diferenças entre os valores das características químicas, tecnológicas e nutricionais dos pães foram avaliadas por análise de variância (ANOVA), sendo consideradas significativas aquelas com p < 0,05. A comparação entre as médias foi feita mediante teste de Tukey. As análises foram realizadas através do software Statistica 6.0 (STATSOFT). A análise sensorial foi avaliada por comparação pareada - preferência bicaudal ao nível de 5% de significância, analisando os resultados com a utilização da tabela Roessler, de acordo com Dutcosky (1996).

3. Resultados e discussão

3.1. Composição química dos pães

Na Tabela 3 estão apresentados os resultados da composição proximal dos pães de farinha de arroz adicionados de Spirulina platensis. Todas as análises correspondem a triplicatas.

Os pães que apresentaram maior valor de umidade foram os pães controle e com 2 e 3% de microalga. A redução com o aumento na concentração de microalga ocorreu possivelmente devido à adição de Spirulina na forma de biomassa seca, o que aumentou o conteúdo de ingredientes secos na formulação em relação a água adicionada.

O aumento da concentração de Spirulina resultou em aumento significativo da quantidade de proteína presente nos pães. Conforme Cohen (1997) a biomassa de Spirulina contém entre 64 e 74% de proteína, porém Morais et al. (2009) já encontraram teores de até 86% em base seca.

Em pães sem glúten elaborados com farinha de amaranto em substituição à amido de milho encontrou-se aumento de 32% no teor de proteínas para uma substituição de 10%, sem alteração na qualidade sensorial (GAMBUS et al., 2002 apud GALLAGHER et al., 2004). Centenaro et al. (2007) adicionaram 3 e 5% de polpa seca de pescado à pães de farinha de trigo e encontraram aumento de 35 e 41%, respectivamente, na quantidade de proteína.

Krupa-Kozak et al. (2011) e Wronkowska et al. (2008) obtiveram pães com teor protéico de 7,51% e 9,3% respectivamente com a adição de farinha de trigo sarraceno em pães sem glúten elaborados com amido de milho e de batata encontrando valores até 7 vezes maiores que os encontrados nos pães controle.

A quantidade de lipídios e de carboidratos foi reduzida com a adição de Spirulina, devido à menor quantidade destes componentes na biomassa da microalga em relação às quantidades presentes no pão controle que reflete diretamente na concentração destes no produto final.

3.1.1. Perfil de aminoácidos

A qualidade nutricional de uma proteína é determinada basicamente pelo teor, proporção e disponibilidade dos seus aminoácidos (BECKER, 2007). O elevado teor de proteínas da Spirulina sp. a torna um complemento altamente nutritivo, contendo aminoácidos essenciais apresentando um aminograma muito semelhante ao da gema de ovo, que é considerado o padrão pela FAO (MONDRAGÓN, 1984). Além disto, pode se afirmar que as proteínas presentes nesta microalga são de fácil digestão e metabolismo, ajudando no tratamento da desnutrição (RAMIREZ-MORENO e OLVERA-RAMÍREZ, 2006).

Na Figura 1 está apresentado o perfil de aminoácidos do pão controle e do pão adicionado de 3% de Spirulina.

É possível observar que houve aumento significativo na concentração dos aminoácidos, ácido aspártico, treonina, serina, ácido glutâmico, prolina, alanina, cistina, metionina, isoleucina, leucina e tirosina no pão enriquecido com S. platensis em relação ao pão controle. Nos aminoácidos lisina, histidina, glicina, valina e fenilalanina não houve alteração significativa das concentrações com a adição da microalga ao pão. Já para a arginina verificou-se redução na concentração. Dos 11 aminoácidos onde houve aumento, quatro são essenciais, a treonina, a metionina, a isoleucina e a leucina. Mesmo sendo conhecido que a Spirulina contem quantidade reduzida de metionina e cistina (FALQUET, 1997), foi verificado que houve aumento significativo de concentração destes aminoácidos com o acréscimo de microalga. Marco et al. (2008) obtiveram massa de pão de arroz enriquecida de proteínas e com melhor balanço de aminoácidos ao substituírem 5% da quantidade de farinha de arroz por isolado protéico de soja.

O aumento dos valores de concentração de aminoácidos essenciais - treonina, metionina, isoleucina e leucina - colocou o pão enriquecido com 3% de Spirulina ao nível do pão feito com farinha de trigo (ABDEL-AAL e HUCL 2002) e proteína dos valores correspondentes ao padrão FAO, WHO, UNU (1985).

3.2. Volume específico e dureza dos pães controle e enriquecidos com Spirulina

Na Tabela 4 observam-se os valores determinados de volume específico (VE), dureza do miolo uma e 24 horas após o forneamento dos pães controle e adicionados de Spirulina platensis.

É possível observar pelos dados da Tabela 3, que a adição de até 4% de S. platensis não causou diferença significativa no volume específico dos pães, mas a adição de 5% reduziu o volume. A enzima transglutaminase é capaz de introduzir ligações cruzadas covalentes entre proteínas (NONAKA et al., 1989), o que leva indiretamente a conversão de proteínas solúveis em polímeros protéicos insolúveis de alto peso molecular, através da formação de ligações covalentes de dissulfeto (LARRE et al., 2000). O nível de formação da rede depende da fonte de proteína disponível para a enzima. Sakamoto et al. (1994) apud Moore et al., (2006) relataram que o grau e a natureza das ligações, assim como as condições de reação variaram de acordo com a fonte de proteína. Os resultados da pesquisa sugerem que com a maior quantidade de S. platensis adicionada, houve aumento na quantidade de proteína disponível para a TGase formar rede, o que, de acordo com Gujral e Rosell (2004) e Moore et al. (2006) pode causar formação excessiva de ligações cruzadas nas proteínas que a enzima catalisa, o que torna a massa muito rigida dificultando a expansão das células de gás reduzindo o volume específico.

Na dureza medida após uma hora de forneamento, também não houve diferença significativa entre o pão controle e os adicionados de 2, 3 e 4% de S. platensis. Como já foi relatado por Moore et al. (2006) e Mezaize et al. (2009), há forte correlação positiva entre o VE e a dureza dos pães justificada pela maior compactação das células de gás existente nos pães com menor volume específico, que causa aumento na resistência à deformação destes pães resultando em maior dureza do miolo. Na dureza medida 24 horas após o forneamento, os pães que apresentaram maiores valores foram o pão controle e o adicionado de 5% de S. platensis. Os pães com 2, 3 e 4% de microalga apresentaram valores menores de dureza, o que comprova que o fornecimento de proteínas para ação da TGase em quantidades moderadas pode melhorar as características tecnológicas dos pães.

3.3. Cor do miolo dos pães controle e adicionados de Spirulina platensis

Na Tabela 5 estão demonstrados os parâmetros de cor avaliados no pão controle e nos pães adicionados de Spirulina platensis.

É possível observar na Tabela 4 que os pães tiveram redução em seus valores de luminosidade (L*) com a adição e aumento na concentração de S. platensis, demonstrando que houve escurecimento do pão com as maiores concentrações de microalga. Os valores de a* e b* são utilizados para calcular os valores de croma (C*) e o ângulo hue (h_ab). Verifica-se que a adição de S. platensis aumentou o valor de C*, indicando aumento na intensidade da cor dos pães, porém essa intensidade reduziu com o aumento das concentrações de S. platensis adicionada dando aos pães uma aparência mais "fosca". Analisando o ângulo "hue" identifica-se que o pão controle está mais próximo do ângulo de 90º, que indica coloração amarela. Quanto mais o ângulo se direciona para 180º mais a superfície tende ao verde, que é o que se observa nos pães adicionados de S. platensis (Figura 2).

Por meio da análise química observou-se que o pão que apresentou maior conteúdo protéico foi o adicionado de 5% de S. platensis tendo sido este selecionado para avaliação sensorial. Foi selecionado o pão com 3% de S. platensis para comparação sensorial com o de 5%, por ter apresentado melhores valores de luminosidade que o adicionado de 4% de microalga e maior conteúdo protéico do que o adicionado de 2% de S. platensis e não ter apresentado diferença significativa no VE, na dureza e na dureza após 24 horas em relação aos pães adicionados de 2 e 4% de Spirulina.

3.4. Avaliação sensorial

Dos 36 julgadores que avaliaram os pães adicionados de 3 e 5% de Spirulina platensis, 22 deles selecionaram o pão com adição de 3% como preferido. Ao fazer a análise estatística deste resultado, verificou-se que não há diferença significativa ao nível de 5% de probabilidade entre os pães avaliados, chegando-se a conclusão que não houve uma amostra preferida.

4. Conclusões

Concluiu-se que os pães sem glúten elaborados com farinha de arroz com adição de 2 a 5% de S. platensis, apresentaram maior teor protéico (aumentos de 15,59 e 39,04% em pães com 3 e 5% da microalga, respectivamente) e melhor composição em aminoácidos em relação ao controle, sem microalga (aumentos significativos em 11 aminoácidos, sendo destes quatro essenciais(treonina, metionina, isoleucina e leucina), enquanto que os teores de lipídios e carboidratos diminuíram e os de cinzas foram variáveis. Em relação aos pães controle, os pães sem glúten com adição de até 4% da microalga não diferiram em volume especifico e em dureza, mas elaborados com 2 a 5%, apresentaram cor do miolo mais escura e com tendência a cor verde proporcional a adição da microalga. Pela análise sensorial, o pão sem glúten adicionados de 5% de S. platensis não diferiu do pão com adição de 3% quanto a preferência. Sugere-se o emprego de S. platensis para o enriquecimento de pães sem glúten de farinha de arroz, empregando na formulação HPMC e TGase, sendo a concentração de microalga sugerida de 3%, podendo esta ser usada por pacientes celíacos.

Recebido em: 07/07/2010

Aprovado em: 04/08/2011

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Autor Correspondente | Corresponding Author

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  30 Jan 2012
• Data do Fascículo
  Dez 2011

Histórico

• Recebido
  07 Jul 2010
• Aceito
  04 Ago 2011