Desenvolvimento e caracterização de cereal matinal extrudado de mandioca enriquecido com concentrado protéico de soro de leite

Development and characterization of an extruded breakfast cereal from cassava enriched with milk whey protein concentrate

Desenvolvimento e caracterização de cereal matinal extrudado de mandioca enriquecido com concentrado protéico de soro de leite

Development and characterization of an extruded breakfast cereal from cassava enriched with milk whey protein concentrate

Priscilla Andrade Silva^I; Glaucy Takeda Assis^I; Ana Vânia CarvalhoII, ^*; Marilda Garcia Simões^III

^IAluna do Curso de Tecnologia Agroindustrial Universidade do Estado do Pará - CCNT Belém-PA - Brasil E-mail: [e-mail], [e-mail]

^IIPesquisadora da Embrapa Amazônia Oriental Av. Dr. Enéas Pinheiro, s/n - Marco 66095-100, Belém, PA - Brasil E-mail: [e-mail]

^IIIProfessora do Curso de Tecnologia Agroindustrial Universidade do Estado do Pará - CCNT Belém-PA - Brasil E-mail: [e-mail]

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar um cereal matinal extrudado de mandioca enriquecido com concentrado protéico de soro de leite. O extrudado foi formulado adicionando-se 15% de concentrado protéico de soro de leite à farinha de mandioca. As matérias primas e o cereal matinal obtido foram analisados quanto às características físico-químicas. Para o cereal matinal desenvolvido, avaliaram-se também suas características microbiológicas e sensoriais. O extrudado estudado apresentou índice de expansão de 11,49 e densidade aparente de 0,21g.cm^-3. Quanto à análise sensorial, o cereal matinal avaliado obteve notas médias de aceitação, para todos os atributos avaliados, situadas no intervalo de 7,63 a 8,05 que corresponde às categorias "gostei moderadamente" e "gostei muito". Para a intenção de compra, 91,70% dos provadores opinaram que certamente ou possivelmente comprariam o produto. O emprego de mandioca e concentrado protéico de soro de leite é uma alternativa para a elaboração de cereal matinal extrudado, obtendo-se um produto final com boas características sensoriais e nutricionais.

Palavras-chave:Manihot esculenta Crantz; extrusão termoplástica; caracterização físico-química; análise sensorial.

SUMMARY

The objective of this study was to develop and characterize an extruded cassava breakfast cereal enriched with milk whey protein concentrate. The extruded product was formulated by adding 15% of milk whey protein concentrate to cassava flour. The raw materials and the cassava flour breakfast cereal obtained were analyzed for their physicochemical characteristics. The breakfast cereal was also evaluated for its microbiological and sensory characteristics. The extruded product presented an expansion index of 11.49 and apparent density of 0.21g.cm^-3. With respect to the sensory analysis, the breakfast cereal obtained hedonic ratings in the range from 7.63 to 8.05 for all the attributes evaluated, corresponding to the categories "I liked moderately" and "I liked a lot". For purchase intention, 91.70% of the panelists said they certainly or possibly would buy the product. The use of cassava and milk whey protein concentrate represents an alternative for the production of an extruded breakfast cereal with good sensory and nutritional characteristics.

Key words:Manihot esculenta Crantz; thermoplastic extrusion, physicochemical characteristics, sensory analysis.

1. Introdução

O processo de extrusão vem ganhando destaque e expansão na indústria de alimentos por ser uma importante técnica que, além de aumentar a variedade de alimentos processados, apresenta muitas vantagens quando comparado a outros sistemas tradicionais de processamento de alimentos como versatilidade, custo relativamente baixo, alta produtividade, produtos de alta qualidade e por representar um processo ambientalmente seguro, sendo uma tecnologia catalogada como limpa (CARVALHO, 2000; GUY, 2001). A tecnologia de extrusão permite o emprego de matérias primas para transformação em alimentos industrializados prontos para o consumo, convenientes, de maior vida útil e de grande aceitação pelo público consumidor, como é o caso dos snacks e cereais matinais.

As matérias primas mais utilizadas na formulação de cereais matinais extrudados são o arroz, o trigo, a aveia e o milho. Nas formulações destes produtos podem ser usadas misturas destes cereais, na forma de farinha, grits, farinhas integrais, assim como podem ser misturados com outros ingredientes, para variar a aparência, textura, sabor, aroma e outras características dos produtos (DANDY e DOBRASZCZYK, 2001).

A mandioca (Manihot esculenta Crantz) se destaca como uma das principais cul-turas do Brasil, considerado o segundo maior produtor mundial, sendo que a maior parte da sua produção destina-se à fabricação de farinha de mandioca e o restante divide-se em extração do amido e consumo final (CEREDA e VILPOUX, 2003). Embora seja a forma mais ampla de aproveitamento industrial da mandioca, a farinha não é um produto muito valorizado, o que torna interessante seu aproveitamento para processamento de produtos mais elaborados e de maior valor agregado como é o caso dos cereais extrudados.

O soro de leite é um subproduto da indústria de laticínios que vem despertando o interesse de inúmeros pesquisadores em todo o mundo devido à sua potencialidade nutricional, funcional e econômica. O soro de leite, na forma de concentrado protéico, vem sendo aplicado pela indústria de alimentos na confecção de produtos dietéticos, nos quais agem como substituinte da gordura e modificam as propriedades de textura dos produtos aos quais é aplicado (ANTUNES et al., 2004). Porém, é a qualidade nutricional das proteínas do soro de leite que tem despertado o maior interesse em seu aproveitamento. O Índice de Eficiência Protéica (PER) e Valor Biológico (VB) dessas proteínas superam os obtidos pelas caseínas, especialmente pelas proteínas do soro de leite serem ricas em aminoácidos sulfurados (ANTUNES, 2003; SWAISGOOD, 1996). Atribuem-se também às proteínas do soro de leite possíveis atividades hipocolesterolêmica, antiinflamatória, de proteção e reparo das células entéricas, dentre outras (McINTOSH et al., 1998; MORENO, 2002; COSTA, 2004).

Para os cereais matinais é bastante comum acrescentar ingredientes que contribuem para melhorar o sabor do produto final, como por exemplo, chocolate e baunilha. A canela é outro ingrediente responsável por conferir sabor característico ao alimento que pode ser utilizado com bons resultados para cereais matinais.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um cereal matinal de mandioca enriquecido com concentrado protéico de soro de leite e determinar as características físico-químicas, microbiológicas e sensoriais do produto obtido.

2. Material e métodos

2.1 Matéria-prima

Utilizaram-se farinha de mandioca adquirida no mercado local da cidade de Belém-PA, concentrado protéico de soro de leite (Alibra Ingredientes LTDA, Brasil), sacarose refinada comercial (União, Brasil) e canela em pó (Mariza e Comércio da Amazônia LTDA, Brasil).

A farinha de mandioca utilizada apresentava cerca de 62% das partículas com granulometria entre 2 e 0,85 mm.

2.2 Processamento por extrusão

As formulações testadas foram preparadas adicionando-se 15% de concentrado protéico de soro de leite, 12% de açúcar refinado e 0,7% de canela em pó à farinha de mandioca, sendo as amostras condicionadas para o teor de umidade de 13%.

A formulação testada foi processada em extrusora mono-rosca, da marca INBRAMAQ, modelo Labor PQ30 (Ribeirão Preto, Brasil), de configuração e parafuso intercambiáveis, com controle de temperatura nas diferentes zonas de aquecimento e velocidade do parafuso regulável por meio de regulador de freqüência. As condições de extrusão foram fixadas com base em testes preliminares, sendo adotados os seguintes parâmetros fixos: temperatura nas zonas do extrusor (Zona 1 = 40ºC; Zona 2 = 60ºC; Zona 3 = 80ºC), velocidade do parafuso de 177rpm, matriz circular de 3,85mm e sistema de corte na saída da matriz. Após a extrusão dos cereais matinais foi aspergida sobre os mesmos uma solução de sacarose a 60°Brix na proporção de 14% (14g de solução de sacarose para cada 100g de cereal matinal). Em seguida os extrudados foram secos em estufa com circulação de ar à 60ºC até obter-se umidade final de 6%, base úmida. O produto seco foi mantido em embalagem flexível laminada (BOPPmetalizado/PE/BOPP) até o momento das análises.

2.3 Caracterização físico-química das matérias-primas e do cereal matinal

Com relação à caracterização físico-química da farinha de mandioca, realizaram-se análises de pH (CUNNIFF, 1997), umidade (CUNNIFF, 1997), cinzas (CUNNIFF, 1997), proteínas (CUNNIFF, 1997), lipídios (BLIGH e DYER, 1959) e fibras (método de detergência, segundo Goering e Van Soest, 1970). Para o concentrado protéico de soro de leite realizaram-se análises de cinzas, proteínas e lipídios.

O formulado de cereal matinal sabor canela foi analisado quanto à umidade, cinzas, proteínas, lipídios e fibras, de acordo com metodologias respectivas, citadas anteriormente, além das análises de atividade de água (medição direta em analisador de atividade de água marca DECAGON, modelo Pawkit, Pullman, EUA, de acordo com manula do fabricante), carboidratos (calculado pela diferença entre 100 e a soma das porcentagens de água, proteína, lipídios e cinzas), açúcares totais (segundo método do Instituto Adolfo Lutz, 1985) e valor energético total (mediante a Equação 1).

na qual C: carboidratos, A: proteína total e B: extrato etéreo (USDA, 1963).

2.4 Caracterização tecnológica do cereal matinal

Para a caracterização tecnológica do cereal matinal sabor canela foram realizadas as análises de índice de absorção de água (IAA) e índice de solubilidade em água (ISA) (ANDERSON et al., 1969), densidade aparente (RAMÍREZ e WANDERLEI, 1997) e índice de expansão radial (IE) (ALVAREZ-MARTINEZ et al., 1988).

2.5 Avaliação microbiológica do cereal matinal

Realizaram-se análises de coliformes a 35°C e 45°C de acordo com Vanderzant e Splittstoesser (1992). Os resultados foram avaliados segundo os parâmetros estabelecidos pela resolução RDC n° 12 de 02 de janeiro de 2001(BRASIL, 2001).

2.6 Análise sensorial do cereal matinal

A avaliação sensorial do cereal matinal desenvolvido foi realizada por 60 provadores não treinados, de ambos os sexos, com faixa etária de 18 a 60 anos. Empregou-se o teste de aceitação com escala hedônica estruturada de 9 pontos (9 = gostei muitíssimo; 1 = desgostei muitíssimo) (STONE e SIDEL, 1993). Inicialmente, cada provador recebeu a amostra, a qual foi servida em prato descartável, e um copo de leite líquido gelado (50mL), de modo que o provador pudesse avaliar o cereal matinal misturado ou não com leite, de acordo com sua preferência. A amostra foi avaliada quanto à aparência, textura, sabor, impressão global e intenção de compra. Para a intenção de compra utilizou-se escala estruturada de cinco pontos (1 = certamente não compraria; 5 = certamente compraria), empregando-se os procedimentos descritos por Meilgaard et al. (1991).

3. Resultados e discussão

3.1 Caracterização físico-química das matérias primas

Na Tabela 1 estão apresentados os resultados obtidos para a caracterização físico-química da farinha de mandioca e do concentrado protéico de soro de leite.

Para o concentrado protéico de soro de leite, os resultados da caracterização físico-química estão próximos aos relatados em certificado de análises da empresa Alibra Ingredientes LTDA, fornecedora do produto, que observou valores de 78,50% de proteínas, 3,30% de lipídeos, pH de 6,43, umidade de 4,49% e 2,40% de cinzas.

Os resultados da caracterização físico-química encontrados para a farinha de mandioca estão de acordo com a literatura consultada (BRASIL, 1995; CHISTÉ et al., 2006; CHISTÉ et al., 2007), que relata teores variando de 0,38 a 0,93% de cinzas, 0,11 a 1,91% de lipídeos e 0,53 a 2,58% de proteínas. Para o teor de fibras, o valor encontrado neste trabalho está também próximo aos relatados por Dias e Leonel (2006), variando de 0,57 a 2,44% em seu estudo sobre a caracterização de farinhas de várias regiões do Brasil. Em relação aos valores de umidade, cinzas e amido observou-se que a amostra analisada está de acordo com os padrões estabelecidos pela legislação brasileira para farinhas de mandioca, Portaria nº 554 de 30 de agosto de 1995 do Ministério da Agricultura, do Abastecimento e Reforma Agrária (BRASIL, 1995), a qual determina valores máximos de 13% de umidade, base úmida, 1,5% de cinzas e o mínimo de 70% de amido para farinhas do grupo seca.

3.2 Caracterização físico-química do cereal matinal

Na Tabela 2 estão apresentados os valores médios da caracterização físico-química do cereal matinal sabor canela.

Para a atividade de água, o resultado encontrado de 0,47 atribui boa estabilidade ao extrudado estudado frente às possíveis alterações causadas pelos microrganismos e outras reações químicas (SILVA e MARSAIOLI, 2003). Valores próximos foram observados por Carvalho et al. (2009), ao estudarem produtos extrudados fritos de mandioca com pupunha, os quais relatam atividade de água variando de 0,23 a 0,24.

A concentração de componentes protéicos em cereais matinais é um fator atrativo para o público-alvo desses produtos, particularmente crianças e jovens, pois as proteínas são utilizadas na regeneração de tecidos e funcionam como catalisadores nas reações químicas que ocorrem nos organismos vivos e que envolvem enzimas ou hormônios (BOBBIO e BOBBIO, 2003). Neste estudo, observou-se que o valor protéico obtido para o cereal matinal elaborado com farinha de mandioca e concentrado protéico de soro de leite foi considerável, passando de 1,46% de proteínas na farinha de mandioca pura para 8,38% de proteínas no produto final.

De acordo com a Tabela 2, o teor médio de lipídios do cereal elaborado, 0,75%, expressa o menor conteúdo entre os macronutrientes energéticos. Comparando este valor aos encontrados por Souza e Menezes (2008), de 12,37 a 12,74%, em trabalho com cereal matinal extrudado doce de castanha-do-Brasil com mandioca, e por Takeuchi et al. (2005), de 1,17 a 3,21%, em trabalho com cereal matinal utilizando diferentes fontes amiláceas, observa-se que o teor de lipídios do extrudado do presente trabalho se mostrou inferior, um fator relevante para a escolha do consumidor que procura produtos com elevado valor nutricional e baixo teor de lipídeos.

As fibras pertencem ao grupo de compostos biologicamente ativos atualmente conhecidos, sendo seu consumo de fundamental importância para a saúde. Os percentuais de fibras alimentares de alguns cereais matinais são reportados por Menezes et al. (2001): cereal matinal "All Bran" 21,53%; cereal matinal de aveia, amêndoa e mel 4,90%; cereal matinal de milho "Corn Flakes" 3,57%; cereal matinal de milho, trigo, aveia 2,15%. O valor de fibras encontrado no cereal matinal deste trabalho, 2,93%, mostrou-se próximo dos cereais matinais comercializados no mercado, com exceção do "All Bran", que já é rotulado e comercializado como um produto basicamente de fibras. Além disso, o teor de fibras observado neste trabalho está próximo de alimentos considerados como fonte de fibras (>3g de fibras.100g^-1 de alimento), de acordo com a Portaria nº 27 de 13 de janeiro de 1998, do Ministério da Saúde.

3.3 Caracterização tecnológica do cereal matinal

Os resultados da caracterização tecnológica do cereal matinal sabor canela estão apresentados na Tabela 3.

O índice de absorção de água está relacionado com o grau de intumescimento ou gelatinização do amido, porque somente grânulos de amido gelatinizados conseguem absorver água em temperatura ambiente, aumentando a viscosidade (MERCIER et al., 1998). O resultado do índice de absorção de água (IAA) para o cereal matinal sabor canela, de 5,80g de gel.g^-1 de matéria seca, está próximo aos encontrados por Schmiele (2009), que relata valores variando de 6,49 a 9,44g de gel.g^-1 de matéria seca em extrudados expandidos utilizando farinha de milho com diferentes granulometrias. Carvalho et al. (2010) também encontraram valores parecidos (5,01 a 6,48 g de gel.g^-1) ao estudarem extrudados fritos, obtidos a partir da mistura de mandioca e pupunha.

O índice de solubilidade em água está relacionado com a quantidade de moléculas solúveis, como resultado de uma dextrinização, ou seja, mede o grau de danificação do amido (MERCIER et al., 1998). Para o índice de solubilidade em água do cereal matinal sabor canela (37,06%), observou-se valor inferior ao encontrado por Camargo et al. (2008), que verificaram variações de 23,17% a 29,23% para biscoitos extrudados de polvilho azedo e fibras.

O resultado obtido para o índice de expansão radial, de 11,49, foi superior ao encontrado por Schmiele (2009), que observou índices variando de 2,08 e 4,44 para os extrudados expandidos utilizando de farinha de milho com diferentes granulometrias e também por Leoro (2007), que encontrou valores variando de 1,02 e 4,11 para o cereal matinal extrudado orgânico à base de farinha de milho e farelo de maracujá. Segundo Alvarez-Martínez et al. (1988) e Ding et al. (2006), a expansão é inversamente proporcional à umidade do material a ser extrudado, pois esta age como plastificante para materiais amiláceos, reduzindo sua viscosidade e a dissipação da energia mecânica no extrusor, resultando, assim, em produtos mais densos, cujas bolhas têm a taxa de seu crescimento reduzida (MERCIER et al., 1998; LEORO, 2007).

A densidade é um dos parâmetros importantes utilizados na especificação de embalagem, transporte e armazenamento. Para a densidade aparente do cereal matinal sabor canela, observou-se que o produto não apresentou densidade elevada (0,21 g.cm^-3), estando próximo aos valores relatados por Martins (2009), 0,16 g.cm^-3, em estudo com snack de farinha de mandioca e camarão regional do Pará.

3.4 Avaliação microbiológica do cereal matinal

A ANVISA, por meio da Resolução nº 12 de 2 de janeiro de 2001, regulamenta os padrões microbiológicos para alimentos e estabelece para cereais matinais e produtos extrudados valores inferiores a 1 UFC.g^-1 para coliformes a 45ºC. Os valores encontrados para a análise microbiológica de cereal matinal estudado foram inferiores ao estabelecido na legislação citada, estando o produto apto para ser consumido e indicando boas condições higiênicas durante todo o processamento.

3.5 Análise sensorial do cereal matinal

Os resultados do teste de aceitação realizado para a avaliação da formulação de cereal matinal sabor canela estão apresentados na Tabela 4.

O cereal matinal avaliado obteve médias de aceitação elevadas, com notas situadas no intervalo de 7,63 a 8,05 correspondendo às categorias "gostei moderadamente" e "gostei muito", valores estes acima da faixa de 3,52 a 7,19, relatada por Souza e Menezes (2008), ao estudarem a aceitação global em cereal matinal de mandioca com castanha do Brasil sob condições aproximadas de processamento. Por outro lado, Carvalho et al. (2009) obtiveram médias de aceitação variando de 6,70 a 7,50, ao avaliarem snacks obtidos através da incorporação de farinha de pupunha à farinha de mandioca nas proporções de 15, 20 e 25%.

Na Tabela 5 observa-se o resultado da intenção de compra do cereal matinal sabor canela pelos potenciais consumidores.

Verifica-se, pela Tabela 5, que 91,7% dos provadores relataram que "certamente ou possivelmente comprariam o produto se o encontrassem no mercado", reforçando a grande aceitação do cereal matinal estudado. Esses valores são superiores aos obtidos em estudo sobre snack de mandioca e camarão regional, cujos resultados indicaram 30% de intenção de compra (MARTINS, 2009).

4. Conclusões

A adição de concentrado protéico de soro de leite propiciou a obtenção de um cereal matinal com alto teor protéico, com um incremento de proteínas de 574% quando comparado ao teor de proteínas presente na farinha de mandioca.

O produto final apresentou teor considerável de fibras (2,93%), ficando próximo de alimentos considerados como fonte de fibras (>3%), de acordo com a legislação vigente.

A umidade de 13% permitiu a expansão do produto final na saída da matriz, resultando em graus elevados de gelatinização e, consequentemente, valores relativamente altos ou intermediários de ISA e IAA.

A análise sensorial indicou boa aceitabilidade para o cereal matinal, sendo que 91,7% dos provadores relataram que certamente ou possivelmente comprariam o produto se o mesmo estivesse à venda no mercado.

O emprego de mandioca e concentrado protéico de soro de leite é uma alternativa para a elaboração de cereal matinal extrudado, obtendo-se um produto final com boas características sensoriais e nutricionais.

Agradecimentos

Os autores agradecem à Embrapa Amazônia Oriental, pelo apoio financeiro, e à Universidade do Estado do Pará; aos assistentes de pesquisa Solange Branches, Ana Lúcia Fé e Gilberto, da Embrapa Amazônia Oriental, pela compreensão e apoio incondicionais em todos os momentos desta pesquisa.

Recebido em: 20/01/2010

Aprovado em: 16/06/2011

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Autor Correspondente | Corresponding Author

Datas de Publicação

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

Histórico

• Recebido
  20 Jan 2010
• Aceito
  16 Jun 2011