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Consultar: Programa de Pós-Graduação em Ciência de Alimentos

Título [PT]: Produção de manteiga na presença de lípase microbiana visando a intensificação do aroma
Autor(es): Marcia Alves Chaves
Palavras-chave [PT]:

Lipases. Aroma. Ácidos Graxos. Hidrólise enzimática. Manteiga. Cadeia curta. Brasil.

Lipases. Aroma. Fatty Acids. Hydrolysis. Brazil.

Flávio Faria de Moraes [Orientador] - UEM Rita de Cássia Bergamasco Grasiele Scaramal Madrona

Resumo: O uso de enzimas em processos biotecnológicos tem grande importância na produção de compostos aromáticos, sendo as lipases capazes de atuar em substrato lipídico e catalisar as reações de hidrólise conferindo maior intensidade de aroma em produtos lácteos. Considerando este campo de atuação, o objetivo deste trabalho foi desenvolver formulações de manteiga adicionadas de lípases microbianas de Thermomyces lanuginosus e Rhizopus oryzae e verificar a hidrólise de ácidos graxos de cadeia curta (com até 10 carbonos) na intensificação do aroma. Utilizou-se um Planejamento Fatorial Completo (22) para cada lípase a fim de determinar as variáveis, concentração enzimática e tempo de hidrólise na manteiga. O creme de leite foi refrigerado a 5 ± 1 ºC por um período de 6 horas, sendo submetido ao processo de bateção até a inversão de fases e formação dos grãos de manteiga a qual passou pelas etapas de lavagem, malaxagem, pesagem, salga e divisão da massa. Os tratamentos de manteiga foram adicionados da solução enzimática de acordo com a concentração proposta para cada lípase microbiana, sendo o produto posteriormente acondicionado em embalagens estéreis e incubado a temperatura de 20 ºC com hidrólise enzimática de acordo com o tempo estipulado no planejamento fatorial. Os tratamentos foram encaminhados à análise de cromatografia a gás sendo posteriormente submetidos à análise de efeitos das variáveis sobre a hidrólise enzimática e análise estatística para verificar a concentração de ácidos graxos de cadeia curta (mg/g de lipídios) obtidos nos tratamentos de manteiga. Com base nesses resultados selecionou-se o tratamento de manteiga hidrolisada e o ensaio padrão para serem realizadas as análises físico-químicas, instrumental, microbiológica, sensorial e para fins de comparação, realizaram-se as avaliações em uma amostra de manteiga maturada de marca comercial. As lípases foram analisadas quanto à atividade hidrolítica e concentração de proteínas, o creme de leite, o leitelho e as formulações de manteiga, denominadas de padrão/controle, hidrolisada/lipolisada e maturada/comercial foram submetidas às análises físico-químicas de acidez total titulável, pH, umidade e voláteis, sólidos totais, sólidos não gordurosos, resíduo mineral fixo, densidade, proteínas, ácidos graxos livres, teor de lipídios totais, cloretos, índice de peróxidos, índice de saponificação, índice de iodo, diacetil e atividade de água. Procederam-se as análises instrumentais de ácidos graxos, textura e cor e análises microbiológicas para atestar a qualidade da manteiga elaborada. Para avaliação sensorial, as três amostras foram avaliadas pelos testes de Escala Hedônica e Comparação Múltipla por julgadores não-treinados e selecionados, respectivamente. Os dados foram submetidos à análise de variância e ao Teste de Tukey studentized ao nível de 5 % de probabilidade. Os resultados demonstraram que, o creme de leite e o leitelho apresentavam composição satisfatória para o processamento da manteiga. Com relação ao planejamento fatorial da lípase de Rhizopus oryzae, o tratamento utilizando concentração de 45 mg/ml durante 8 horas de hidrólise foi o único capaz de reproduzir os efeitos esperados, diferindo da amostra padrão na somatória dos ácidos graxos de cadeia curta. A concentração enzimática apresentou efeito positivo sobre a liberação de ácidos graxos voláteis, indicando que a passagem do nível inferior para o nível superior resultou em um aumento de 9,78 mg/g lipídio. Para o fator tempo, observou-se um efeito negativo (-2,53 mg/g) sobre hidrólise do triacilglicerol, o qual influenciou na interação das variáveis, com diminuição de 7,02 mg/g de lipídio durante a lipólise. O tempo prolongado de incubação também promoveu menor atividade hidrolítica nos ensaios preliminares em azeite de oliva, observando-se valores de 344 00 U/g nos 5 minutos iniciais de reação. Quanto aos ácidos butírico e capróico, não houve diferença significativa entre os tratamentos, entretanto, observaram-se resultados distintos para os ácidos caprílico e cáprico. Para a lípase de Thermomyces lanuginosus, não foi verificado aumento significativo na quantidade de ácidos graxos de cadeia curta, porém, os tratamentos apresentaram forte odor de queijo, provavelmente pelas quantidades significativas de ácido graxo láurico hidrolisado. A análise de efeitos demonstrou que o aumento da concentração enzimática promoveu declínio na hidrolise do triacilglicerol, impedindo o aumento na concentração de ácidos graxos voláteis nos tratamentos de manteiga adicionados desta lípase. Portanto, o único ensaio selecionado foi o que apresentou concentração de 45 mg/ml e tempo de incubação de 8 horas utilizando a lípase de Rhizopus oryzae. Quanto às análises físico-químicas, as maiores médias para acidez (4,30 ± 0,03 %), ácidos graxos livres (1,71 ± 0,01 %) e proteínas (0,58 ± 0,01 %) foram observadas na amostra de manteiga lipolisada. Enquanto isso, os dados de umidade (16,55 ± 1,08 %) e cloretos (1,61 ± 0,01 %) foram superiores e o pH (5,58 ± 0,03) inferior para a amostra maturada. Já para os lipídios (83,88 ± 0,37 %), sólidos totais (83,88 ± 0,60%), sólidos não gordurosos (1,46 ± 0,24%) e cinzas (2,09 ± 0,09%), os valores apresentaram-se mais elevados para a formulação padrão. Quanto ao índice de iodo, as amostras não diferiram e para o índice de saponificação a amostra comercial (161,05 ± 0,85), apresentou dados superiores às demais. Não foi possível detectar a presença de peróxido e diacetil nas três formulações avaliadas. Com relação aos dados de atividade de água e consistência a amostra comercial foi estatisticamente diferente das demais com valores de 0,93 ± 0,01 e 3.281 gf/cm2 respectivamente, enquanto para cor, a mesma formulação apresentou tonalidade mais amarela (b*=34,69 ± 0,41). Para os ácidos graxos, a formulação adicionada de lípase apresentou quantidades superiores de ácidos graxos de cadeia curta (77,68 ± 2,71 mg/g), ácidos graxos saturados (618,76 ± 5,20 mg/g) e ácidos graxos poliinsaturados (10,36 ± 0,32 mg/g) e a formulação de manteiga maturada apresentou maior média para ácido graxo monoinsaturado (341,41 ± 5,54 mg/g), que pode ter influenciado os dados de consistência nesta mesma formulação. As amostras submetidas à análise microbiológica mostraram-se de acordo com o preconizado em lei sendo encaminhadas para a avaliação sensorial. No teste de Escala Hedônica, realizada com os julgadores não-treinados a formulação adicionada de lípase de Rhizopus oeyzae apresentou as melhores notas para sabor (7,58 ± 1,12), aroma (7,35 ± 1,26) e cor (7,52 ± 1,13), enquanto na avaliação com julgadores selecionados este mesmo tratamento apresentou notas superiores em todos os atributos quando comparado a formulação padrão, sendo estes dados um bom representativo da hidrólise dos ácidos graxos de cadeia curta na intensificação do aroma de manteiga. Concluí-se que o tratamento de manteiga adicionado de lípase de Rhizopus oryzae na concentração enzimática de 45 mg/ml e 8 horas de hidrólise, apresentou quantidade de ácidos graxos de cadeia curta superior aos da formulação padrão e maturada com maior valor atribuído a manteiga lipolisada durante a avaliação sensorial. As análises físico-químicas demonstraram boa estabilidade das formulações e as avaliações instrumentais indicaram que a manteiga maturada apresentou-se mais escura e com consistência mais amolecida, corroborando com os dados de ácidos graxos monoinsaturados desta formulação. Abstract: The use of enzymes in biotechnological processes is of great importance in the production of aromatic compounds, and the lipases are able to act on lipid substrate and catalyze hydrolysis reactions giving greater aroma intensity to dairy products. Considering this activity, the objective of this study was to develop butter formulations with the addition of microbial lipases from Thermomyces lanuginosus and Rhizopus oryzae and to check the effect of the hydrolysis of short chain fatty acids (up to 10 carbons) on aroma intensification. A 22 full factorial design was used for each lipase in order to determine enzyme concentration and time of hydrolysis. The cream was cooled to (5 ± 1) ºC for a period of 6 h and subjected to the churning process until phase inversion and formation of butter grains, which went through the steps of washing, pressing, weighing, salting, and division. The enzyme solution was added to the butter samples according to the proposed concentration for each microbial lipase. The product was subsequently packed in sterile packaging and incubated at 20 °C with enzymatic hydrolysis according to the time set in the factorial design. The formulations were sent for gas chromatography analysis and the effect of the variables on the hydrolysis process was analyzed. Statistical analysis was used to check the concentration of short chain fatty acids (mg/g of lipids) obtained in the butter formulations. Based on these results a hydrolyzed butter sample and the standard test were chosen to perform the physicochemical, instrumental, microbiological, and sensory analyses, and for comparison purposes, a commercial matured butter sample was also evaluated. Lipases were tested for hydrolytic activity and protein content. Cream, buttermilk, and butter formulations, called standard/control, hydrolyzed/lipolyzed and matured/commercial were subjected to physicochemical analyzes of total titratable acidity, pH, moisture and volatile solids, total solids, non-fat solids, ash, density, protein, free fatty acids, total lipid content,chloride, peroxide value, saponification number, iodine index, diacetyl, and water activity. Instrumental analysis of fatty acids, texture, and color and microbiological analysis were performed to certify the quality of the produced butter. For sensory analysis, the three samples were evaluated by Hedonic Scale and Multiple Comparison tests by untrained and selected judges, respectively. Data was submitted to analysis of variance and Tukey studentized range test at 5 % probability. The results showed that cream and buttermilk had suitable composition for butter processing. As for the factorial design for Rhizopus oryzae lipase, the treatment using concentration of 45 mg/mL with 8 h of hydrolysis was the only one capable of reproducing the expected effects, differing from the standard sample in the sum of short-chain fatty acids. Enzyme concentration had a positive effect on the release of volatile fatty acids, indicating that the passage from the lower to the upper level resulted in an increase of 9.78 mg/g lipid. For the time factor, a negative effect on triacylglycerol hydrolysis was observed (-2.53 mg/g), which influenced the interaction of variables, with a decrease of 7.02 mg/g lipid during lipolysis. The prolonged incubation time also led to lower hydrolytic activity in preliminary tests with olive oil, showing values of 344 00 U/g in the first 5 min. As for butyric and caproic acids, no significant difference between treatments was observed. However, differentresults were obtained for caprylic and capric acids. For the lipase from Thermomyceslanuginosus, there was no significant increase in the amount of short chain fattyacids. However, the treated samples presented a strong smell of cheese, probablydue to the significant amounts of hydrolyzed lauric acid. The analysis of effectsishowed that the increase in enzyme concentrion led to a decrease in triacylglycerolhydrolysis, preventing the increase in the concentration of volatile fatty acids in thebutter samples with this lipase. Therefore, the test with concentration of 45 mg/mLand incubation time of 8 h using Rhizopus oryzae lipase was selected. As for the physicochemical analyses, the highest averages for acidity (4.30 ± 0.03 %), free fatty acids (1.71 ± 0.01 %), and protein (0.58 ± 0.01 %) were observed for the lipolysed butter sample. Moisture content (16.55 ± 1.08 %) and chloride values (1.61 ± 0.01 %) were higher and pH (5.58 ± 0.03) was lower for the matured sample. Regarding lipids (83.88 ± 0.37 %), total solids (83.88 ± 0.60 %), non-fat solids (1.46 ± 0.24 %), and ash (2.09 ± 0.09 %), the standard formulation presented the highest values. As for iodine index the samples did not differ, but concerning saponification number the commercial sample presented the best values (161.05 ± 0.85). Peroxide and diacetyl were not detected in any of the evaluated formulations. Concerning water activity and consistency the commercial sample was statistically different from the others, with values of 0.93 ± 0.01 and 3281 gf/cm2, respectively. This sample also presented a more yellowish color (b*= 34.69 ± 0.41). Considering fatty acids, the formulation with lipase showed higher amounts of short chain fatty acids (77.68 ± 2.71 mg/g), saturated fatty acids (618.76 ± 5.20 mg/g), and polyunsaturated fatty acids (10.36 ± 0.32 mg/g). Matured butter presented higher average values of monounsaturated fatty acids (341.41 ± 5.54 mg/g), which may have influenced the consistency results of this formulation. The samples submitted to microbiological analysis proved to be in accordance with legislation requirements and were sent for sensory evaluation. In the Hedonic Scale test, performed with untrained judges, the formulation with added Rhizopus oeyzae lipase attained the highest scores for taste (7.58 ± 1.12), aroma (7.35 ± 1.26), and color (7.52 ± 1.13), while in the evaluation with selected judges this same sample had higher scores for all attributes when compared with the standard formulation. These results are a good indicative of the importance of short chain fatty acids hydrolysis in enhancing butter aroma. In conclusion, the butter sample with added Rhizopus oryzae lipase at enzyme concentration of 45 mg/mL and hydrolysis time of 8 h presented higher amounts of short chain fatty acids than the standard and matured formulations, with higher scores in the sensory evaluation. Physicochemical analyses revealed good stability of the formulations and instrumental assessments indicated that matured butter was darker and with softened consistency, in accordance with the levels of monounsaturated fatty acids found in this formulation.

Idioma: Português Data de Publicação: 2012 Local de Publicação: Maringá, PR Orientador: Prof. Dr. Flávio Farias de Moraes Instituição: Universidade Estadual de Maringá. Centro de Ciências Agrárias Nível: Dissertação (mestrado em Ciência de Alimentos)/ UEM: Programa de Pós-Graduação em Ciência de Alimentos

Responsavel: zenaide
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: MARCIA ALVES CHAVES- PPC.pdf
Tamanho: 235 Kb (240443 bytes)
Criado: 27-08-2014 13:19
Atualizado: 27-08-2014 13:47
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