Caracterização química de cariopses de aveia (Avena sativa L) da cultivar UPF 18

Chemical characterization oat caryopses of the UPF 18 cultivar

Caracterização química de cariopses de aveia (Avena sativa L) da cultivar UPF 18

Chemical characterization oat caryopses of the UPF 18 cultivar

Fernanda Hart Weber^I; Luiz Carlos Gutkoski^II; Moacir Cardoso Elias^III

^ICurso de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia Agroindustrial- UFPel. Av. Buarque de Macedo 1011, CP 33. CEP 13075-000, Campinas, SP

^IICEPA- Universidade de Passo Fundo. Cx. Postal 611, CEP 9900-970, Passo Fundo, RS

^IIIDCTA- Universidade Federal de Pelotas Cx. Postal 354, CEP 96010-900, Pelotas, RS

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

O presente trabalho teve por objetivo caracterizar quimicamente uma nova cultivar de aveia, a UPF 18, recomendada pela Comissão Brasileira de Pesquisa de Aveia. Grãos de aveia da safra agrícola de 1999 foram descascados, as cariopses moídas em granulometria inferior a 0,250mm e a farinha avaliada quanto à composição centesimal, composição em aminoácidos, composição em ácidos graxos, índice de solubilidade de nitrogênio, digestibilidade da proteína in vitro, escore químico e energia metabolizável. A cultivar estudada apresentou alto teor de proteínas (15,07%). Os teores de fibra alimentar solúvel e insolúvel foram relativamente altos (5,59 e 7,73%), respectivamente, e, conseqüentemente, o teor de amido foi baixo (41,00%). A composição em aminoácidos foi semelhante ao padrão teórico da FAO, sendo a lisina o primeiro aminoácido limitante. A cultivar apresentou altas concentrações de ácidos graxos insaturados, onde o linoléico, oléico e palmítico representam 96,06% do total. A digestibilidade da proteína in vitro foi de 98,86%, o escore químico de 52,20%, o índice de solubilidade de nitrogênio de 20,24% e a energia metabolizável foi de 326,56kcal/ 100g.

Palavras-chave: aveia; composição química; ácidos graxos; aminoácidos.

SUMMARY

This research was aimed to determine the chemical characteristics of the new oat cultivar UPF 18, which became recommended by the Brazilian Oat Research Committee in 1999. Oat grains from the 1999 cropping season were dehulled, the caryopses ground to a granulometry below 0.250mm, and the resulting flour evaluated regarding its composition, amount of amino and fatty acids, index of solubility in nitrogen, in vitro protein digestibility, chemical score, and metabolizing energy. The cultivar UPF 18 presented a high protein content (15.07%). The levels of soluble (5.59%) and insoluble (7.73%) dietary fiber were also high, making the amount o starch low (41%). The amino acid composition was similar to the FAO theoretic standard in most of the amino acids, where lysine was the first limiting. This cultivar also showed high levels of unsaturated fatty acids, with linoleic, oleic, and palmitic acids representing 96.06% of the total. The in vitro protein digestibility reached 98.86%, the chemical score 52.2%, and the metabolizing energy 326.56 kcal/100g.

Keywords: Oats; chemical characterization; fat acids; amino acids.

1 – INTRODUÇÃO

A aveia (Avena sativa L) é um cereal de excelente valor nutricional. Destaca-se entre os outros cereais por seu teor e qualidade protéica, que varia de 12,40 a 24,50% no grão descascado, e por sua maior porcentagem de lipídios, que varia de 3,10 a 10,90%, distribuídos por todo o grão e com predominância de ácidos graxos insaturados [31]. Além disso, é constituída de 9-11% de fibra alimentar total, responsável pelos efeitos benéficos à saúde humana [29].

A aveia é rica em lipídios, os quais são fonte de energia maior que os carboidratos. Segundo MORRISON [25], a porcentagem de lipídios no grão de avia varia entre 5,0 e 9,0%, sendo superior às porcentagens encontradas em trigo (2,1-3,8%), arroz (1,83-2,5%), milho (3,9-5,8%), cevada (3,3-4,6%) e centeio (2,0-3,5%). A composição dos lipídios é favorável devido ao alto conteúdo de ácidos graxos insaturados [28]. Os ácidos palmítico, oléico e linoléico são os mais encontrados, representando em torno de 95% do total [12].

Em relação ao teor protéico, a aveia também é superior aos demais cereais, sendo 18% o maior valor encontrado [28]. Em trabalho de caracterização química de cultivares de aveia, ASP, MATTSON, ONNING [5] encontraram 15,9% em média de proteínas. As proteínas de aveia são de alta qualidade, apresentando composição aminoacídica de acordo com os padrões exigidos pela FAO/OMS [17]. Porém, assim como nos demais cereais, o primeiro aminoácido limitante é a lisina, seguido da treonina [29].

Entre os carboidratos, o amido é o constituinte em maior abundância na aveia, com teores médios entre 43,7 e 61,0% [26]. Porém, se comparados a outros cereais como centeio, cevada e trigo, o amido da aveia pode ser considerado baixo, devido à elevada concentração de proteínas, lipídios e fibras.

O consumo de farinha e farelo de aveia afeta de maneira benéfica a saúde humana devido à elevada concentração de fibras, situada em torno de 11% [28], podendo alcançar valores de até 13,86%, verificados em cultivares da região Sul do Brasil [15]. A fibra alimentar pode ser classificada em solúvel e insolúvel em água. A fibra alimentar solúvel da aveia é composta por pectinas, beta-glicanas, mucilagens, algumas hemiceluloses e amido resistente. Os principais componentes das fibras insolúveis são a celulose e as hemiceluloses [35].

Segundo SÁ et al. [31], as b-glicanas, moléculas lineares compostas de ligações glicosídicas b-1,3 e b-1,4 são componentes das fibras solúveis presentes em grande quantidade na aveia. A cariopse de aveia contém entre 3,91 e 6,82% de b-glicanas e o farelo entre 5,81 e 8,89% [36]. Estes componentes têm importante ação na redução do colesterol sangüíneo em indivíduos com hipercolesterolemia.

Os produtos contendo fibra de aveia reduzem o risco de doenças cardiovasculares, diabetes, hipertensão e obesidade [3]. Além disso, diminuem as concentrações séricas de colesterol total, lipídios totais e triglicerídios de forma significativa e aumentam a fração de colesterol-HDL, conhecido como o colesterol benéfico. Devido a essas propriedades a aveia é considerada um alimento funcional [11].

Os diferentes constituintes químicos do grão de aveia permitem a utilização diferenciada desse cereal pela indústria de alimentos [34]. Dessa forma, é extremamente necessária a caracterização química das cultivares de aveia lançadas no mercado para identificar o potencial tecnológico de cada uma delas.

O programa de melhoramento genético de aveia da Universidade de Passo Fundo já desenvolveu dezenove cultivares, tendo como meta geral selecionar genótipos com alto potencial produtivo e que apresentem boas características agronômicas e qualidade industrial [6]. O trabalho de melhoramento está fundamentado nos germoplasmas introduzidos anualmente dos Estados Unidos e nas hibridizações realizadas na própria Universidade.

Com o presente trabalho objetivou-se caracterizar quimicamente uma nova cultivar de aveia, a UPF-18, recomendada pela Comissão Brasileira de Pesquisa de Aveia.

2 – MATERIAL E MÉTODOS

2.1 – Matéria-prima

Para a realização do presente trabalho, utilizaram-se grãos de aveia (Avena sativa L), cultivar UPF-18. Esta cultivar foi desenvolvida e selecionada pela Universidade de Passo Fundo a partir da linhagem UPF 90H400-2, tendo sido lançada no mercado em 1999.

A aveia, oriunda do campo experimental da Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária da UPF e colhida na safra agrícola de 1999; foi submetida às operações de pré-limpeza, secagem e armazenamento em silos. Os grãos de aveia foram classificados em peneiras de 2mm, descascados (descascador Imack), acondicionados em sacos de polietileno e armazenados a -18ºC. Para a realização das análises, as cariopses foram moídas (moinho de rotor dentado, modelo MA-021, marca Marconi) em granulometria inferior a 0,250mm.

2.2 – Análises

2.2.1 – Composição centesimal aproximada

Os lipídios totais foram determinados em aparelho Soxhlet pelo método 30.20 da AACC [1]. Umidade e cinzas foram determinadas de acordo com os métodos 44-15A e 8-12 da AACC [1]. A proteína bruta (Nx6,25) foi determinada pelo método Kjeldahl, conforme procedimento 46-12 da AACC [1]. Fibra Alimentar, solúvel e insolúvel, foi determinada segundo o método 991.43 da AOAC [4]. Amido foi determinado através do método polarimétrico 76-20 da AACC [1]. Os carboidratos foram estimados por diferença, diminuindo-se de 100 o somatório de proteínas, lipídios, cinzas, umidade e fibra alimentar total. Os resultados foram expressos em g/100g. As análises foram realizadas em duplicata.

2.2.2 – Composição em aminoácidos

A composição qualitativa e quantitativa em aminoácidos da aveia foi determinada pelo método de SPACKMANN, SETEIN, MOORE [33], através de hidrólise com HCl 6N a 110ºC por 22h. O triptofano foi determinado no hidrolisado alcalino com LiOH 4N, segundo metodologia proposta por LUCAS & SOTELLO [19]. Os resultados foram expressos em g AA/16gN. As análises foram realizadas em duplicata.

2.2.3 – Composição em ácidos graxos

A extração do óleo da farinha de aveia foi realizada pelo método 30.20 da AACC [1] em aparelho Soxhlet. A transformação em ésteres metílicos foi feita segundo MAIA & RODRIGUEZ-AMAYA [20], adaptado de HARTMANN & LAGO [16]. As amostras foram saponificadas e os ácidos graxos metilados com o reagente esterificante constituído por cloreto de amônio (10g), ácido sulfúrico (15mL) e metanol (300mL). A composição de ácidos graxos foi determinada usando cromatógrafo Varian Star 3400 CX, com integração automática, operando nas seguintes condições: coluna DB-Wax 30m x 25mm x 0,25mm, temperatura inicial da coluna 130ºC (0 minutos), rampa de aquecimento 2ºC/min, temperatura final 210ºC (10 minutos). O gás de arraste utilizado foi H₂ ultra puro, temperatura do injetor de 220ºC e do detector 230ºC, injetor tipo splitless e foi injetada alíquota de 1mL. A identificação dos ácidos graxos foi feita com padrão Supelco FAME Mix C8-C24, n^º 18918.

2.2.4 – Índice de solubilidade de nitrogênio

A dispersibilidade de nitrogênio foi determinada de acordo com o método 46-23 da AACC [1] através da pesagem de 5g de amostra finamente moída (< 80mesh), dispersão em 200mL de água destilada aquecida a 30ºC e agitação mecânica com o agitador Fisatron a 120rpm por 120 minutos. Durante a agitação, a temperatura foi mantida a 30ºC pela imersão do béquer em banho-maria. Uma alíquota do material, após decantação e centrifugação, foi usada para a determinação de nitrogênio pelo método micro-Kjeldahl da AACC [1], sendo o índice de solubilidade expresso em porcentagem, através da relação entre nitrogênio solúvel em água e nitrogênio total da amostra.

2.2.5 – Digestibilidade da proteína in vitro

Foi realizada de acordo com a metodologia proposta por AKESON, STAHAMANN [2], através da digestão das amostras com pepsina (Kin Master-50.1004.02-OR) por 3 horas e posteriormente com pancreatina (Kin Master-50.1003.01-OR) por 24 horas. O hidrolisado foi separado da fração não digerida (sólida) por precipitação com ácido tricloroacético (TCA) a 30% e posterior centrifugação. O mesmo processo foi utilizado para obter o branco da enzima e da amostra. A porcentagem da digestibilidade da proteína foi calculada pela relação entre o nitrogênio hidrolisado (ou digerido) e o conteúdo de nitrogênio da amostra testada (obtidos por micro-Kjeldahl), AACC [1].

2.2.6 – Escore químico

O escore químico (EQ) foi estabelecido pela relação de cada um dos aminoácidos essenciais da proteína em estudo com o aminoácido correspondente do padrão de referência da FAO/WHO/UNU [10] para crianças de 2 a 5 anos.

2.2.7 – Energia metabolizável

A energia metabolizável foi calculada a partir dos dados de composição centesimal aproximada, de acordo com PORTARIA DO MINISTÉRIO DA SAÚDE [30]. No cálculo, foram usados os fatores de conversão de 4kcal para carboidratos e proteínas e de 9kcal para lipídios. Os valores foram expressos em kcal/100g. A energia metabolizável dos carboidratos foi obtido pela diferença entre 100 e a soma do conteúdo de proteína, lipídios, fibra alimentar, umidade e cinzas.

3 – RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1 – Composição química

A composição química da cariopse de aveia, em termos de proteínas, lipídios, umidade, cinzas, fibras alimentares total, solúvel e insolúvel, carboidratos e amido está apresentada na Tabela 1.

A concentração de proteínas na cariopse de aveia foi de 15,07%, valor próximo à média de 15,01% encontrada por PEDÓ & SGARBIERI [29] ao caracterizar 4 cultivares de aveia. O teor de proteína do grão de aveia varia consideravelmente entre cultivares, bem como no mesmo cultivar quando exposto a diferentes locais de cultivo [14]. Em estudo de 25 diferentes genótipos de aveia cultivados em diferentes ambientes do Sul do Brasil, o conteúdo de proteínas encontrado nos genótipos variou entre 12,7 e 16,9% [21].

O teor de lipídios encontrado foi de 7,04%. Este teor está de acordo com os resultados obtidos por PEDÓ & SGARBIERI [29], que foram de 6,33% para a cultivar UfFRGS 14, 7,18% para a cultivar UPF 16, 7,50% para a cultivar UPF 15 e 7,45% para a CTC 03. GUTKOSKI, EL-DASH, PEDÓ [13], em estudo de caracterização química da cariopse e de frações de moagem de granulometrias superior e inferior a 532mm, da cultivar UPF 16, verificaram valores ainda mais altos, de 8,90%, na fração de granulometria superior a 532mm, 8,0% na cariopse e 7,27% na fração de granulometria inferior a 532mm. SÁ, FRANCISCO, SOARES[32], estudando a variação da composição química da aveia após tratamento térmico, encontraram valores de 9,47% de lipídios na aveia in natura e 8,67% na aveia tratada termicamente. Essa alteração, no entanto, não foi estatisticamente significativa ao nível de 5% de probabilidade.

A cultivar em estudo apresentou 1,95% de cinzas e 11,89% de umidade. Com relação a cinzas, o teor encontrado ficou próximo aos 2,00% verificados por PEDÓ & SGARBIERI [29].

A fibra alimentar da aveia apresenta propriedades hipocolesterolêmicas e hipoglicêmicas e está presente em altas concentrações no grão. A cultivar UPF 18 apresentou 13,32% de fibra alimentar total, sendo 5,59% solúvel e 7,73% insolúvel. Deste total, 41,96% correspondeu à fração fibra solúvel, o que é importante, pois é nesta fração que se encontram as beta-glicanas, responsáveis pelos efeitos benéficos à saúde humana. GUTKOSKI & TROMBETTA [15], avaliando os teores de fibra alimentar solúvel, insolúvel e total de cultivares de aveia recomendadas pela Comissão Brasileira de Pesquisa de Aveia, verificaram que UPF 17, UPF 13 e UPF 14 apresentaram os maiores teores de fibra alimentar insolúvel. Os maiores teores de fibra alimentar solúvel foram verificados nas cultivares UFRGS 7, CTC 13, UPF 16 e CTC 2. A cultivar UPF 16 apresentou o maior teor de fibra alimentar total que foi de 13,86%, seguida da UFRGS 7 com 13,50% e da CTC 13 com 13,18%.

Na aveia, assim como nos demais cereais, o amido é o componente químico presente em maior quantidade. O teor de amido encontrado foi de 41,00%, valor próximo aos 46,06% encontrados por DALLEPIANE [8], apesar do uso de métodos diferentes de determinação. No presente trabalho utilizou-se o método polarimétrico 76-20 da AACC [1] e DALLEPIANE [8] utilizou os métodos 8.019 e 31.034 da AOAC [4], baseados na hidrólise ácida e quantificação de açúcares. Novos métodos de determinação de amido estão sendo estudados devido às dificuldades apresentadas pelo método polarimétrico oficial da AACC [1]. O referido método requer vários cuidados, pois pode ocorrer perda de amostra durante o aquecimento pela formação de espuma, desenvolvimento de coloração que prejudica a leitura da amostra e, principalmente, a dificuldade na obtenção de um polarímetro eficiente.

McCLEARY, GIBSON, MUDGFORD [22], desenvolveram um método de quantificação de amido utilizando a enzima amyloglucosidase-a-amylase e concluíram que o método enzimático proposto é conveniente e preciso na quantificação do amido nos produtos cereais. Foram determinados os teores de amido de vários cereais e seus produtos, encontrando-se o valor de 38,5% de amido para o farelo de aveia.

3.2 – Composição em aminoácidos

A composição em aminoácidos da matéria-prima estudada e o padrão da FAO/WHO/UNU [10] encontram-se na Tabela 2. Os aminoácidos valina, isoleucina, leucina, treonina, histidina, lisina e triptofano ficaram abaixo do recomendado [10].

A cultivar apresentou um balanço de aminoácidos essenciais inferior ao encontrado por GUTKOSKI & PEDÓ [14]. Como nos demais cereais, a cultivar teve como primeiro aminoácido limitante a lisina, semelhante ao verificado por ZARCADAS, YU, BURROWS [37]. A concentração de lisina foi de 3,03g/16g N, ficando acima dos 2,77g/16g N encontrados no trigo [23], e dos 2,95g/16g N do milho [27].

O conteúdo de aminoácidos sulfurados (metionina + 1/2 cistina) foi de 2,95g/16g N, ficando acima dos 2,5g/16g N recomendados pela FAO/WHO/UNU [10]. EGGUM, GULLORD [9] e GUTKOSKI & EL DASH, PEDÓ [13] encontraram uma concentração de 4,0g/16g N e 3,32g/16g N, respectivamente, de aminoácidos sulfurados totais em aveia.

3.3 – Composição em ácidos graxos

A composição em ácidos graxos obtida para o óleo de aveia da cultivar estudada encontra-se na Tabela 3.

O total de ácidos graxos insaturados encontrado foi de 80,95%, sendo atribuídos 38,21% ao oléico, 40,99% ao linoléico e 1,75% ao linolênico. Os ácidos graxos saturados representam os 19,05% restantes, sendo o ácido palmítico o maior representante, com 16,86% do total, seguido do ácido esteárico com 2,0% e do ácido mirístico com 0,19%. Os ácidos palmítico, oléico e linoléico representam 96,06% do total de ácidos graxos. Esses resultados estão de acordo com os encontrados por MOLTEBERG et al. [24], GUTKOSKI, EL-DASH, PEDÓ [13] e PEDÓ & SGARBIERI [29].

Os valores encontrados no presente trabalho são semelhantes aos verificados por ZHOU et al. [38], ao avaliar as cultivares de aveia australianas Yarran e Mortolock. Os teores de ácidos graxos saturados palmítico e esteárico foram de, respectivamente, 16,6% e 2,0%, para a cultivar Yarran, e 18,2%, e 1,5% para a cultivar Mortolock. Os ácidos graxos insaturados oléico, linoléico e linolênico apresentaram, respectivamente, teores de 45,0%, 33,6% e 0,9% na cultivar Yarran, e 39,4%, 38,4% e 1,0% na cultivar Mortolock.

ZHOU et al. [38], estudando o efeito do ambiente sobre a composição dos ácidos graxos, avaliou oito cultivares de aveia provenientes do Norte, Centro e Sul da Austrália. Foram quantificados 13 ácidos graxos, com os ácidos palmítico, oléico e linoléico compreendendo 95% do total de ácidos graxos em todas as cultivares, aparecendo em menor proporção os ácidos mirístico, esteárico e linolênico. As maiores concentrações dos ácidos graxos oléico e linoléico foram de 37,9%-42,6% e 35,9%-39,9%, respectivamente. O palmítico foi o ácido graxo saturado em maior quantidade, variando entre 17,0%-19,3%. Os autores concluíram que o ambiente exerce influência sobre o conteúdo dos ácidos graxos e o fator varietal contribui com mais de 70% da variação dos ácidos graxos nas diferentes cultivares.

3.4 – Digestibilidade da proteína, escore químico, índice de solubilidade de nitrogênio e energia metabolizável

O valor nutritivo de uma proteína depende sobretudo de sua capacidade de fornecer nitrogênio e aminoácidos, em quantidades adequadas, para suprir as necessidades do organismo. Assim, em teoria, a abordagem mais lógica para avaliar a qualidade protéica é comparar o conteúdo de aminoácidos de um alimento com as necessidades humanas através do escore químico [7]. O valor do escore químico encontrado em relação a lisina foi de 52,20%, acima dos relatados em trigo, 44,3%, e milho, 50,8% [27]. Porém, ficou abaixo dos 68,96% da cultivar UPF 15, 62,4% da UPF 16, 60,68% da CTC 03 e 70,68% da UFRGS 14 encontrados por PEDÓ & SGARBIERI [29].

Na Tabela 4, encontram-se os valores da digestibilidade da proteína in vitro, escore químico, índice de solubilidade de nitrogênio e energia metabolizável.

Com relação à digestibilidade da proteína, fator que também avalia seu valor nutritivo, a cultivar apresentou 98,86% de digestibilidade, valor superior ao encontrado por GUTKOSKI, EL-DASH, PEDÓ [13] que foi de 86,12% para a cultivar UPF 16.

A determinação do índice de solubilidade de nitrogênio (ISN) é mais uma forma de avaliar as propriedades funcionais de produtos protéicos [18]. O teor foi de 20,24%, próximo aos 24,01% determinado por GUTKOSKI & PEDÓ [14].

A cariopse de aveia estudada apresentou 326,56 kcal/1000g de energia metabolizável, este teor está próximo aos encontrados por PEDÓ & SGARBIERI [29].

4 – CONCLUSÕES

Os resultados obtidos permitem concluir que a cultivar de aveia UPF 18 possui alto conteúdo de proteínas. Os teores de fibra alimentar solúvel e insolúvel estão dentro do esperado e o valor encontrado para o amido é baixo. A composição em aminoácidos é adequada na sua maioria quando comparada ao padrão teórico da FAO, tendo como primeiro aminoácido limitante a lisina. Apresenta alto conteúdo de ácidos graxos insaturados, sendo que linoléico, oléico e palmítico somam 96,06% do total de ácidos graxos. O escore químico ficou abaixo dos valores comumente encontrados em aveia (52,20%), enquanto a digestibilidade da proteína foi relativamente elevada (98,86%).

A cultivar UPF 18 mostrou-se similar às demais cultivares brasileiras de aveia já caracterizadas quimicamente.

5 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

6 – AGRADECIMENTOS

À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul- Fapergs, pelo apoio financeiro. Ao Centro de Química de Proteínas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, pela análise de composição em aminoácidos.

Recebido para publicação em 27/04/01.

Aceito para publicação em 10/10/01

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Endereço para correspondência

Fernanda Hart Weber

Curso de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia Agroindustrial, UFPel

Av. Buarque de Macedo 1011, CP 33

CEP 13075-000, Campinas, SP

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  23 Abr 2003
• Data do Fascículo
  Jan 2002

Histórico

• Aceito
  01 Out 2001
• Recebido
  27 Abr 2001