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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

FACULDADE DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS

Ulliana Marques Sampaio

CEREAL MATINAL EXTRUSADO À BASE DE ARROZ COM ADIÇÃO DE CAFÉ

TORRADO E MICRONIZADO E EXTRATO DE CAFÉ CRIOCONCENTRADO

Campinas, SP

2017


CEREAL MATINAL EXTRUSADO À BASE DE ARROZ COM ADIÇÃO DE CAFÉ

TORRADO E MICRONIZADO E EXTRATO DE CAFÉ CRIOCONCENTRADO

Dissertação apresentada à Faculdade

de Engenharia de Alimentos como

parte dos requisitos exigidos para a

obtenção do título de Mestra em

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS.

Orientador: Prof. Dr. Yoon Kil Chang

Co-orientadora: Profa. Dra. Maria Teresa Pedrosa Silva Clerici

Campinas, SP

2017

ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE A VERSÃO FINAL

DA DISSERTACÃO DEFENDIDA PELA ALUNA

ULLIANA MARQUES SAMPAIO, E ORIENTADA PELO

PROF DR YOON KIL CHANG

BANCA EXAMINADORA

___________________________________________________

Prof. Dr. Yoon Kil Chang

Orientador

___________________________________________________

Profa. Dr

a. Ana Carolina Conti e Silva

Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho

Membro Titular

___________________________________________________

Dra. Magali Leonel

Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho

Membro Titular

___________________________________________________

Profa. Dr

a. Priscilla Efraim

Universidade Estadual de Campinas

Membro Suplente

___________________________________________________

Dra. Elizabeth Harumi Nabeshima

Instituo de Tecnologia de Alimentos

Membro Suplente

A ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de vida

acadêmica da aluna.

Dedico

À minha família,

pelo contínuo apoio

e carinho

AGRADECIMENTOS

À minha família pelo apoio, suporte e fé fornecidos durante esse caminho, que sempre

acreditaram na minha capacidade, que superaria as dificuldades, e que sempre haveria algo de

bom a ser conquistado.

Ao Prof. Dr. Yoon Kil Chang, pela orientação, suporte e conhecimentos transferidos.

À Profa. Dr

a. Maria Teresa, pela co-orientação, conselhos e apoio na execução do projeto.

Ao Márcio Schmiele, pelo conhecimento e treinamento fornecidos para a realização da

extrusão.

Ao Instituto de Tecnologia de Alimentos (ITAL), através do pesquisador Flávio Montenegro,

e ao laboratório de Bioaromas, através da Ana Paula e Profa. Dr

a. Gláucia, por possibilitar a

realização de parte experimental, disponibilizando recursos físicos para a consolidação desta

etapa.

Às técnicas Juliana Hashimoto e Izilda Santos, pela paciência, auxílios fornecidos durante a

execução de análises experimentais e processos administrativos.

Aos colegas de laboratório, Aline Brito, Amanda Rios, Elisa Andrade, Fernanda Ortolon,

Flávio Montenegro, Lara Brites, Mária Ferrari, Michele Scarton e em especial Thaísa Moro,

que além de colegas se tornaram amigos, participando de momentos felizes, de cumplicidade,

ansiedades, superação e conhecimentos. A todos que acompanharam e contribuíram com este

trabalho.

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pela concessão

da bolsa de mestrado. Às empresas, pela doação de matérias-primas necessárias para a

execução da pesquisa: Café Iguaçú (extrato de café), Ipanema Coffees (café verde) e SL

Alimentos (farinha de arroz).

À Universidade Estadual de Campinas, pelo suporte e estrutura institucional.

À banca examinadora pelas contribuições, permitindo um enriquecimento para a qualidade do

trabalho.

Muito obrigada!

RESUMO

Pela crescente demanda por conveniência e nutrição, o cereal matinal está

ganhando um novo conceito, pois além de nutrir, deseja-se também que traga benefícios à

saúde, que podem ser obtidos através da adição de compostos bioativos. Com o intuito de

aliar os benefícios e a tecnologia, o arroz e o café tornam-se atrativos para o desenvolvimento

de novos produtos. O arroz é um cereal hipoalergênico, sem glúten, de sabor suave e cor

branca, e o café possui cor, sabor e aroma característicos, além de compostos com capacidade

antioxidante e cafeína, que apresenta propriedade estimulante. Para a fabricação do cereal

matinal, a extrusão termoplástica é o processo mais utilizado, pois apresenta vantagens de

versatilidade para obtenção de produtos, baixo custo e alto rendimento de processo, por não

gerar efluentes. Assim, a proposta desse trabalho foi avaliar o efeito da adição de café torrado

e micronizado e extrato de café crioconcentrado, sobre as propriedades tecnológicas,

sensoriais e funcionais de cereal matinal extrusado à base de arroz. As matérias-primas foram

caracterizadas quanto à composição centesimal, e o café, também, quanto aos compostos

bioativos, fenóis totais e atividade antioxidante. Para a extrusão variou-se as quantidades de

café torrado e micronizado (CTM: 2,2, 3,0, 5,0, 8,0 e 9,2%) e extrato de café crioconcentrado

(ECC: 1,6, 2,0, 3,0, 5,0 e 5,8%), e temperatura da 3ª zona da extrusora (131,8, 140,0, 160,0,

180,0 e 188,2 °C). Os cereais obtidos foram avaliados quanto as suas propriedades físicas

(expansão, dureza, bowl-life, cor, seção transversal do extrusado) e tecnológicas (índices de

absorção e solubilidade em água, propriedades de pasta). Os ensaios selecionados para o teste

sensorial de aceitação também foram avaliados quanto ao teor de cafeína, ácido caféico e

ácidos clorogênicos, fenóis totais e a atividade antioxidante. A composição centesimal da

farinha de arroz esteve de acordo com as demais literaturas. CTM e ECC apresentaram

diferenças quanto os teores de compostos bioativos, fenóis totais e atividade antioxidante. A

farinha de arroz apresentou uma alta luminosidade (96,19), enquanto, os cafés apresentaram

coloração escura (CTM – 43,73; ECC – 20,31), devido aos processos de torrefação,

percolação e concentração. Para os cereais matinais com CTM e ECC, o comportamento foi

similar quanto às propriedades físicas e tecnológicas. A expansão, os índices de absorção e

solubilidade em água e propriedades de pasta foram reduzidos com o aumento da

concentração de CTM e ECC, como consequência da menor disponibilidade de amido e

presença de fibras. E por estes fatos a dureza aumentou e a porosidade do cereal diminui com

o aumento o número de células. A cor também foi alterada, tornando-se mais escura com a

maior concentração de café, reduzindo L* e aumentando a* e b*. Os cereais selecionados para

sensorial e determinação de compostos bioativos foram com concentrações de 2,2%, 5% e

9,2% para CTM, e 1,6%, 2,0%, 3,0% e 5,0% para ECC, apresentando teores de cafeína,

ácidos clorogênicos e ácido caféico entre 0,45-1,22 mg g-1

, 0,38-0,94 mg g-1

e 0,03-0,08 mg g-

1 para CTM, e entre 0,27-0,64 mg g

-1, 0,09-0,21 mg g

-1, 0,01-0,02 mg g

-1 para ECC,

respectivamente. A atividade antioxidante dos cereais foi maior para os cereais com maior

concentração de café tanto para CTM quanto para ECC. Para os dois tipos de cereais matinais

extrusados houve homogeneidade na aceitação dos cereais com médias acima de 5 em uma

escala hedônica de 9 pontos, sendo o mais aceito o cereal com 5% de CTM e 5% de ECC.

Concluiu-se com os dados obtidos que os dois tipos de cafés combinados com a farinha de

arroz modificaram as características tecnológicas do cereal, devido à composição das

matérias-primas e parâmetros utilizados do processo de extrusão, sendo possível à retenção de

compostos bioativos mesmo após extrusão. O café, portanto, apresentou potencial para uso

como ingrediente fonte de compostos bioativos em produtos extrusados e com boa

aceitabilidade sensorial.

Palavras-chave: extrusão termoplástica, café, extrato, compostos bioativos, cafeína, ácidos

clorogênicos

ABSTRACT

Due to the increasing demand for convenience and nutrition, breakfast cereal is

gaining a new concept of providing health benefits as well as nourishing, which can be

obtained by adding bioactive compounds. In order to combine benefits and technology, rice

and coffee have become attractive for the development of new products. For instance, rice is a

hypoallergenic and gluten-free cereal, which presents a mild flavor and white color, the

coffee, on the other hand, has a characteristic color, flavor and aroma as well as antioxidant

and caffeine compounds, which present a stimulating feature. For the cereal manufacturing,

the thermoplastic extrusion is the most utilized process, because it presents advantages such as

versatility to obtain products, low cost and high process efficiency, by not generating

effluents. Thus, the aim of this work is to evaluate the effect of the addition of both

micronized-roasted and cryoconcentrated coffee extract over the technological, sensorial and

functional properties of extruded rice cereal. The raw materials were characterized by their

centesimal composition, and the coffee, in the same manner, by the bioactive compounds,

total phenols and antioxidant activity. With regards the extrusion, the amounts of micronized-

roasted coffee (MRC: 2.2, 3.0, 5.0, 8.0 and 9.2%), cryoconcentrated coffee extract (CCE: 1.6,

2.0, 3.0, 5.0 and 5.8%), and temperature of the third zone of the extruder (131.8, 140.0, 160.0,

180.0 and 188.2 ° C) were obtained. The resulting cereals were evaluated by their physical

(expansion, hardness, bowl-life, color, a cross section of the extruded) and technological

(absorption and water solubility indexes, paste properties) properties. The samples selected

for the sensory acceptance test were also assessed by their content such as caffeine, caffeic

acid, chlorogenic acids, total phenols and antioxidants activity. The centesimal composition of

the rice flour agreed with the results obtained by other literature. MRC and CCE showed

differences in the levels of bioactive compounds, total phenols and antioxidant activity. The

rice flour presented a high luminosity (96.19), while the coffees presented dark coloration

(MRC – 43.73; CCE – 20.31) due to the roasting, percolation and concentration processes.

For the breakfast cereals with MRT and CCE, the behaviour was similar with regards the

physical and technological properties. The expansion, absorption and water solubility index

and paste properties were reduced with increasing MRC and CCE concentration as a

consequence of reduced starch availability and the presence of fibers. As a result, the hardness

increased and the porosity of the cereal decreased with the growth of the number of cells. The

color has also changed, becoming darker with the higher coffee concentration, reducing L*

and increasing a* and b*. The selected cereals for sensory and bioactive compound

determination were 2.2%, 5.0% and 9.2% for MRC, and 1.6%, 2.0%, 3.0% and 5.0% for

CCE, with caffeine, chlorogenic acids and caffeic acid contents between 0.45-1.22 mg g -1

,

0.38-0.94 mg g -1

and 0.03-0.08 mg g -1

for MRC, and between 0.27-0.64 mg g -1

, 0.09-0.21

mg g -1

, 0.01-0.02 mg g -1

for CCE, respectively. The antioxidant activity of cereals was

higher for cereals that presented higher concentrations of coffee for both MRC and CCE. For

the two types of extruded breakfast cereals there was homogeneity in the acceptance of the

cereals with averages above 5 on a hedonic scale of 9 points, being the most accepted cereal

with 5% of MRC and 5% of CCE. It was concluded from the data obtained that the two types

of coffees combined with the rice flour modified the technological features of the cereal, due

to the composition of the raw materials and parameters used in the extrusion process,

permitting the retention of bioactive compounds after extrusion. Coffee, therefore, presented a

potential for use as a source ingredient of bioactive compounds in extruded products with

good sensory acceptability.

Key-words: thermoplastic extrusion, coffee, extract, bioactive compounds, caffeine,

chlorogenic acids

LISTA DE FIGURAS

Artigo 2 - Avaliação das propriedades tecnológicas, funcionais e sensoriais de cereal matinal

extrusado com farinha de arroz e café torrado e micronizado

Figura 1 - Cor da farinha de arroz (FA), café verde (CV) e café torrado e micronizado (CTM).

.................................................................................................................................................. 60

Figura 2 - Imagem da seção transversal dos extrusados. Os números correspondem aos cereais

matinais obtidos em diferentes concentrações de CTM e temperatura. ................................... 66

Figura 3 - Propriedades de pasta da farinha de arroz (a) e dos cereais matinais (b) adicionados

de café torrado e micronizado. ................................................................................................. 69

Figura 4 - Gráficos dos loadings (a) e scores (b) de PC 1 versus PC 2 dos parâmetros de

expansão (IE), absorção em água (IAA), solublidade em água (ISA), dureza e bowl-life dos

cereais matinais com café torrado e micronizado. .................................................................... 73

Figura 5 - Gráficos dos loadings (a) e scores (b) de PC 1 versus PC 2 dos parâmetros de cor

L*, a* e b* dos cereais matinais com café torrado e micronizado. .......................................... 74


diâmetro, área, perímetro, circularidade do extrusado (CE), área da célula (AC), número de

células (NC) e circularidade da célula (CC) dos cereais matinais com café torrado e

micronizado. ............................................................................................................................. 75

Figura 7 - Gráficos dos loadings (a) e scores (b) de PC 1 versus PC 2 da viscosidade a frio

(Vfrio), viscosidade máxima (Vmax), tempo, temperatura, viscosidade mínima (Vmin),

breakdown, viscosidade final (Vfinal) e setback dos cereais matinais com café torrado e

micronizado. ............................................................................................................................. 76

Figura 8 - Ensaios selecionados para a sensorial. ..................................................................... 79

Figura 9 - Intenção de compras conforme as notas atribuídas para os extrusados C1, C5 e C9.

.................................................................................................................................................. 81

Artigo 3 – Efeito da extrusão termoplástica em cereal matinal com farinha de arroz e extrato

de café crioconcentrado

Figura 10 - Cor da farinha de arroz (FA) e extrato de café crioconcentrado. ........................ 102

Figura 11 - Imagem da seção transversal dos cereais matinais à base de arroz com extrato de

café crioconcentrado. .............................................................................................................. 107

Figura 12 - Propriedades de pasta da farinha de arroz (a) e dos cereais matinais (b) obtidos

com extrato de café crioconcentrado. ..................................................................................... 110


expansão (IE), absorção em água (IAA), solublidade em água (ISA), dureza e bowl-life dos

cereais matinais com extrato de café crioconcentrado. .......................................................... 114

Figura 14 - Gráficos dos loadings (a) e scores (b) de PC 1 versus PC 2 dos parâmetros de cor

L*, a* e b* dos cereais matinais com extrato de café crioconcentrado. ................................. 115


diâmetro, área, perímetro, circularidade do extrusado (CE), área da célula (AC), número de

células (NC) e circularidade da célula (CC) dos cereais matinais com extrato de café

crioconcentrado. ..................................................................................................................... 116

Figura 16 - Gráficos dos loadings (a) e scores (b) de PC 1 versus PC 2 da viscosidade a frio

(Vfrio), viscosidade máxima (Vmax), tempo, temperatura, viscosidade mínima (Vmin),

breakdown, viscosidade final (Vfinal) e setback dos cereais matinais com extrato de café

crioconcentrado. ..................................................................................................................... 117

Figura 17 - Ensaios selecionados para a sensorial. ................................................................. 119

Figura 18 - Gráfico de intenção de compra conforme notas atribuídas para os cereais matinais

EC1, EC2, EC5 e EC7. ........................................................................................................... 121

Apêndice A – Cromatogramas obtidos do café verde, café torrado e micronizado, do extrato

de café crioconcnetrado e dos cereais matinais

Figura 1 - Cromatograma obtido dos padrões de cafeína (C), ácido clorogênico (ACG) e ácido

cafeico (AC) nos comprimentos de ondas de 272 nm e 325 nm. ........................................... 144

Figura 2 - Cromatograma obtido da amostra de café verde (CV) nos comprimentos de onda de

272 nm e 325 nm para identificação de cafeína (C), ácido clorogênico (ACG) e ácido cafeico

(AC). ....................................................................................................................................... 144

Figura 3 - Cromatograma obtido da amostra de café torrado e micronizado (CTM) nos

comprimentos de onda de 272 nm e 325 nm para identificação de cafeína (C), ácido

clorogênico (ACG) e ácido cafeico (AC). .............................................................................. 145

Figura 4 - Cromatograma obtido da amostra de extrato de café crioconcentrado (ECC) nos

comprimentos de onda de 272 nm e 325 nm para identificação de cafeína (C), ácido

clorogênico (ACG) e ácido cafeico (AC). .............................................................................. 145

Figura 5 - Cromatograma obtido das amostras de extrusados com 2,2%, 5,0% e 9,2% de café

torrado e micronizado (CTM) nos comprimentos de onda de 272 nm para identificação de

cafeína (C). ............................................................................................................................. 146

Figura 6 - Cromatograma obtido das amostras de extrusados com 2,2%, 5,0% e 9,2% de café

torrado e micronizado (CTM) nos comprimentos de onda de 325 nm para identificação de

ácido clorogênico (ACG) e ácido cafeico (AC). .................................................................... 146

Figura 7 - Cromatograma obtido das amostras de extrusados com 1,6%, 2,0%, 3,0% e 5,0% de

extrato de café crioconcentrado (ECC) nos comprimentos de onda de 272 nm para

identificação de cafeína (C). ................................................................................................... 147

Figura 8 - Cromatograma obtido das amostras de extrusados com 1,6%, 2,0%, 3,0% e 5,0% de

extrato criocentrado de café (ECC) nos comprimentos de onda de 325 nm para identificação

de ácido clorogênico (ACG) e ácido cafeico (AC). ................................................................ 147

LISTA DE TABELAS

Artigo 1 - Adição de ingredientes funcionais no desenvolvimento de cereais matinais

extrusados – Revisão

Tabela 1 - Efeitos dos nutrientes, compostos bioactivos e características tecnológicas de

produtos obtidos pelo processo de extrusão termoplástica. ...................................................... 32

Tabela 2 - Efeito da torrefação nos grãos de café Arábica (Guatemala) em relação ao conteúdo

de ácidos clorogênicos (g kg-1). ............................................................................................... 37

Tabela 3 - Conteúdo de caféína no café em base seca. ............................................................. 38

Artigo 2 - Avaliação das propriedades tecnológicas, funcionais e sensoriais de cereal matinal


Tabela 4 - Composição centesimal da farinha de arroz (FA), café verde (CV) e café torrado e

micronizado (CTM) em base seca (g 100g-1

)1,2

. ....................................................................... 57

Tabela 5 – Compostos fenólicos e actividade antioxidante do café verde (CV) e café torrado e

micronizado (CTM) em base seca1. .......................................................................................... 58

Tabela 6 - Distribuição do tamanho das partículas da farinha de arroz (FA) e café torrado e

micronizado (CTM). ................................................................................................................. 60

Tabela 7 - Parâmetros de cor (L, a*, b*) obtidos para as matérias-primas1. ............................ 60

Tabela 8 - Dados experimentais de índices de expansão, dureza e bowl-life dos cereais

matinais com farinha de arroz e café torrado e micronizado*. ................................................. 62

Tabela 9 - Dados experimentais dos parâmetros de cor dos cereais matinais com farinha de

arroz e café torrado e micronizado1. ......................................................................................... 65

Tabela 10 - Dados experimentais para a análise de imagem da seção transversal dos cereais

matinais contendo farinha de arroz e café torrado e micronizado*. ......................................... 67

Tabela 11 - Médias dos dados experimentais de índices de absorção (IAA) e solubilidade

(ISA) em água dos cereais matinais com farinha de arroz e café torrado e micronizado*. ..... 68

Tabela 12 - Médias dos dados experimentais para a resposta das propriedades de pasta (Vfrio,

Vmax, Tempo do pico, Temperatura, Vmin, Breakdown, Vfinal e Setback) dos extrusados*. ..... 72

Tabela 13 - Composição química dos extrusados quanto aos teores de cafeína, ácidos

clorogênicos e caféico, fenóis totais e atividade antioxidante, em base seca. ......................... 77

Tabela 14 - Nota média de aceitação quanto aos atributos de aparência, aroma, sabor, textura,

cor, impressão global e intenção de compra dos extrusados. ................................................... 80

Artigo 3 – Efeito da extrusão termoplástica em cereal matinal com farinha de arroz e extrato


Tabela 15 - Composição centesimal da farinha de arroz (FA) e extrato de café

crioconcentrado (ECC) em base seca (g 100g-1)*. ................................................................ 101

Tabela 16 - Compostos química do extrato de café crioconcentrado (ECC) em base seca*. 102

Tabela 17 - Parâmetros de cor (L, a*, b*) obtidos para a farinha de arroz (FA) e extrato de

café crioconcentrado (ECC)*. ................................................................................................ 103

Tabela 18 - Dados experimentais de índices de expansão, dureza e bowl-life dos cereais

matinais à base de arroz com extrato de café crioconcentrado*. ............................................ 104

Tabela 19 - Dados experimentais de cor dos cereais matinais à base de arroz com extrato de

café crioconcentrado1. ............................................................................................................ 106

Tabela 20 - Dados experimentais para a análise de imagem da seção transversal dos cereais

matinais à base de arroz com extrato de café crioconcentrado *. ........................................... 108

Tabela 21 - Dados experimentais de índices de absorção (IAA) e solubilidade (ISA) em água

dos dos cereais matinais à base de arroz com extrato de café crioconcentrado*. .................. 109

Tabela 22 - Dados experimentais para a resposta das propriedades de pasta (Vfrio (25 °C),

Vmax (25 °C), Tempo do pico, Temperatura, Vmin (95 °C), Breakdown, Vfinal (25 °C) e

Setback dos cereais matinais à base de arroz com extrato de café crioconcentrado*. ........... 113

Tabela 23 - Composição química dos extrusados quanto aos teores de cafeína, ácidos

clorogênicos e caféico (mg g-1), fenóis totais (g ácido gálico 100 g-1

) e atividade antioxidante

(µmol Trolox g-1

)*. ................................................................................................................. 118

Tabela 24 - Nota média de aceitação quanto aos atributos de aparência, aroma, sabor, textura,

cor, impressão global e intenção de compra dos cereais matinais*. ....................................... 120

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO GERAL ......................................................................................................... 19

REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 21

OBJETIVOS ............................................................................................................................. 23

OBJETIVO GERAL ................................................................................................................. 23

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................... 23

Artigo 1. Adição de ingredientes funcionais no desenvolvimento de cereais matinais

extrusados - Revisão ................................................................................................................. 25

RESUMO.................................................................................................................................. 25

ABSTRACT ............................................................................................................................. 25

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 26

2. EXTRUSÃO TERMOPLÁSTICA ....................................................................................... 27

3. CEREAIS MATINAIS ......................................................................................................... 29

3.1 MATÉRIAS-PRIMAS........................................................................................................ 29

3.2 INGREDIENTES FUNCIONAIS EM EXTRUSADOS .................................................... 30

3.2.1 Efeitos do processo de extrusão nos compostos bioativos .............................................. 34

4. CAFÉ .................................................................................................................................... 35

4.1 COMPOSTOS BIOATIVOS DO CAFÉ ............................................................................ 36

4.1.1 Ácidos clorogênicos ........................................................................................................ 36

4.1.2 Cafeína ............................................................................................................................. 38

5. CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 38

6. REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 39

Artigo 2. Avaliação das propriedades tecnológicas, funcionais e sensoriais de cereal matinal

extrusado com farinha de arroz e café torrado e micronizado .................................................. 46

RESUMO.................................................................................................................................. 46

ABSTRACT ............................................................................................................................. 46

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 47

2. METODOLOGIA ................................................................................................................. 49

2.1 MATERIAL........................................................................................................................ 49

2.2 MÉTODOS ......................................................................................................................... 49

2.2.1 Preparo do café torrado e micronizado ............................................................................ 49

2.2.2 Caracterização das matérias-primas ................................................................................ 49

2.2.2.1 Composição centesimal da farinha de arroz, café verde e café torrado e micronizado

.................................................................................................................................................. 49

2.2.2.2 Cafeína, ácido caféico e ácidos clorogênicos .............................................................. 49

2.2.2.3 Fenóis totais ................................................................................................................. 50

2.2.2.4 Atividade antioxidante (ABTS +•) ................................................................................ 51

2.2.2.5 Tamanho de partículas ................................................................................................. 51

2.2.2.6 Cor ................................................................................................................................ 51

2.2.3 Produção do cereal matinal .............................................................................................. 52

2.2.3.1 Processo de extrusão termoplástica ............................................................................. 52

2.2.4 Caracterização do cereal matinal extrusado .................................................................... 52

2.2.4.1 Índice de expansão (IE) ................................................................................................ 53

2.2.4.2 Dureza instrumental ..................................................................................................... 53

2.2.4.3 Bowl-life........................................................................................................................ 53

2.2.4.4 Cor instrumental ........................................................................................................... 53

2.2.4.5 Análise de imagem da secção transversal do extrusado .............................................. 54

2.2.4.6 Índice de absorção em água (IAA) e índice de solubilidade em água (ISA) ................ 54

2.2.4.7 Propriedades de pasta .................................................................................................. 55

2.2.4.8 Teste afetivo de aceitação............................................................................................. 55

2.3 ANÁLISE DE DADOS ...................................................................................................... 56

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO.......................................................................................... 56

3.1 CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS ......................................................... 56

3.1.1 Composição centesimal ................................................................................................... 56

3.1.2 Compostos bioativos, fenóis totais e atividade antioxidante ........................................... 57

3.1.3 Tamanho de partículas ..................................................................................................... 59

3.1.4 Cor ................................................................................................................................... 60

3.2 CARACTERIZAÇÃO DE CEREAL MATINAL EXTRUSADO .................................... 61

3.2.1 Caracterização física e tecnológica .................................................................................. 61


3.2.1.2 Dureza intrumental ....................................................................................................... 63

3.2.1.3 Bowl-life........................................................................................................................ 63

3.2.1.4 Cor ................................................................................................................................ 64

3.2.1.5 Análise de imagem da seção transversal do extrusado ................................................ 65



3.2.2 Análise de Componente Principal ................................................................................... 73

3.2.3 Caracterização química .................................................................................................... 77

3.2.3.1 Cafeína, ácido caféico e ácidos clorogênicos .............................................................. 77

3.2.3.2 Fenóis totais e Atividade antioxidante (ABTS +•) ....................................................... 78

3.2.4 Caracterização sensorial .................................................................................................. 79

4. CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 82

5. AGRADECIMENTOS ......................................................................................................... 82

6. REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 82

Artigo 3. Efeito da extrusão termoplástica em cereal matinal com farinha de arroz e extrato de

café crioconcentrado ................................................................................................................. 91

RESUMO.................................................................................................................................. 91

ABSTRACT ............................................................................................................................. 91

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 92

2. METODOLOGIA ................................................................................................................. 93

2.1 MATERIAL........................................................................................................................ 93

2.2 MÉTODOS ......................................................................................................................... 93

2.2.1 Caracterização das matérias-primas ................................................................................ 93

2.2.1.1 Composição centesimal ................................................................................................ 93

2.2.1.2 Cafeína, ácido caféico e ácidos clorogêncios ............................................................. 94

2.2.1.3 Fenóis totais ................................................................................................................. 94

2.2.1.4 Atividade antioxidante (ABTS +•) ................................................................................ 95

2.2.1.5 Cor ................................................................................................................................ 95

2.2.2 Produção do cereal matinal .............................................................................................. 96

2.2.2.1 Processo de extrusão termoplástica ............................................................................. 96

2.2.3 Caracterização do cereal matinal extrusado .................................................................... 96


2.2.3.2 Dureza intrumental ....................................................................................................... 97

2.2.3.3 Bowl-life........................................................................................................................ 97

2.2.3.4 Cor ................................................................................................................................ 97

2.2.3.5 Análise de imagem da seção transversal do extrusado ................................................ 98



2.2.3.8 Teste afetivo de aceitação............................................................................................. 99

2.3 ANÁLISE DE DADOS .................................................................................................... 100

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................................................ 100

3.1 CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS ....................................................... 100

3.1.1 Composição centesimal ................................................................................................. 100

3.1.2 Compostos bioativos, fenóis totais e atividade antioxidante ......................................... 101

3.1.3 Cor ................................................................................................................................. 102

3.2 CARACTERIZAÇÃO DO CEREAL MATINAL EXTRUSADO .................................. 103

3.2.1 Índice de expansão (IE) ................................................................................................. 103

3.2.2 Dureza ............................................................................................................................ 104

3.2.3 Bowl-life......................................................................................................................... 105

3.2.4 Cor ................................................................................................................................. 105

3.2.5 Análise de imagem da seção transversal do extrusado .................................................. 106

3.2.6 Índice de absorção em água (IAA) e índice de solubilidade em água (ISA) ................. 109

3.2.7 Propriedades de pasta .................................................................................................... 110

3.3 ANÁLISE DE COMPONENTE PRINCIPAL ................................................................. 114

3.4 CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA ................................................................................... 118

3.4.1 Compostos bioativos, fenóis totais e atividade antioxidante ......................................... 118

3.4 CARACTERIZAÇÃO SENSORIAL ............................................................................... 119

4. CONCLUSÃO .................................................................................................................... 121

5. AGRADECIMENTOS ....................................................................................................... 122

6. REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 122

DISCUSSÃO GERAL ............................................................................................................ 127

CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS ............................................................. 127

CARACTERIZAÇÃO DOS CEREAIS MATINAIS............................................................. 128

Qualidade tecnológica ............................................................................................................ 128

Química e Sensorial ................................................................................................................ 129

CONCLUSÃO GERAL ......................................................................................................... 131

REFERÊNCIAS GERAIS ...................................................................................................... 132

APÊNDICES .......................................................................................................................... 144


de café crioconcentrado e dos cereais matinais ..................................................................... 144

Apêndice B - Aprovação do Comitê de ética ......................................................................... 148

Apêndice C - Termo de consentimento livre e esclarecido .................................................... 154

Apêndice D - Ficha sensorial .................................................................................................. 156

19

INTRODUÇÃO GERAL

Os cereais matinais apresentam alto teor de carboidratos, minerais, vitaminas e

baixo teor de gordura, tornando-se, dessa forma, uma fonte de energia, além de prática e

saudável (BERTRAIS et al., 2000). De acordo com as tendências de mercado, esse produto

será um dos mais consumidos nos próximos anos, podendo, de acordo com a sua composição,

caracterizar-se como um alimento funcional, que é uma das grandes demandas da atualidade

(ITAL, 2010). Ingredientes funcionais estão sendo introduzidos nas formulações de

extrusados, com o intuito de aliar praticidade, disponibilidade de nutrientes e maior

palatabilidade (SPENCE, 2006; ANNUNZIATA e VECCHIO, 2011).

A extrusão termoplástica é a tecnologia mais utilizada na produção de cereais

matinais. Esta tecnologia baseia-se na aplicação de altas temperaturas e baixa umidade, que

levam a modificação das características da matéria-prima, conferindo propriedades

tecnológicas e sensoriais ao produto final. Como consequência do processo, ocorre a

gelatinização do amido, desnaturação de proteínas, e perdas de parte dos compostos fenólicos

que estejam presentes na matéria-prima (MERCIER, LINKO e HARPER, 1998). Contudo, há

a formação de outros compostos resultantes das reações químicas e trabalho mecânico que

também podem contribuir para a atividade antioxidante global (RUFIÁN-HENARES e

DELGADO-ANDRADE, 2009).

Para a produção de cereais matinais tem-se como bases o trigo, aveia, milho e

arroz. As duas primeiras matérias primas são fonte de prolaminas que podem gerar problemas

digestivos em pacientes celíacos (KAGNOFF, 2005), limitando, assim, o consumo desses

produtos para esse público. O milho apesar de ideal para auxiliar na expansão de extrusados,

por apresentar uma maior proporção de amido, entre 55% e 75%, em relação aos demais

cereais, tem cor e sabor característicos (KOBLITZ, 2011). O arroz possui uma boa quantidade

de amido, baixo teor de lipídeos, sendo uma importante fonte de vitamina B1 e B2 (JULIANO

e HICKS, 1996).

Estima-se, ainda, que o Brasil possa atingir 17,1 milhões de toneladas de arroz até

2020, e que essa produção irá gerar um excedente de aproximadamente 3,5 milhões de

toneladas de arroz. Uma das propostas sugeridas foi a inserção dessa matéria-prima na

indústria, visando não somente o aumento do consumo do grão, mas também sua inclusão em

produtos (FERREIRA, 2009). Assim, há oportunidades de desenvolvimento de novos

produtos, visto que, o arroz, por suas características de sabor suave, cor branca, alta

20

digestibilidade e hipoalergenicidade, torna-se, uma matéria-prima de fácil aplicação, servindo

também como base para produtos sem glúten (SOMPONG et al., 2011).

Dois terços da população mundial têm o hábito de consumir café. E esse consumo

cresce regularmente há mais de 40 anos, com uma taxa anual de 1,6% (ICO, 2012). O grande

movimento no mercado de café está relacionado principalmente por suas características

sensoriais, efeito estimulante e seus benefícios à saúde humana pela presença de compostos

bioativos. O café é uma das principais fontes de cafeína e ácidos clorogênicos, e por isso, vem

sendo apontado como ingrediente funcional, pois a presença destes compostos na alimentação

reduz o estresse oxidativo e auxilia em um melhor desempenho intelectual (ALVES, CASAL

e OLIVEIRA, 2009; ITAL, 2010; FERREIRA et al., 2013).

O café ocupa o segundo lugar em importância de mercadoria mundial, atrás

apenas do petróleo bruto (ESQUIVEL e JIMÉNEZ, 2012). Em 2010, foram produzidos cerca

de 7 milhões de toneladas de grãos de café (ORGANIZAÇÃO PARA ALIMENTAÇÃO E

AGRICULTURA), sendo o Brasil o maior produtor e segundo maior mercado consumidor,

atrás apenas dos Estados Unidos. A expectativa é que ocorra a produção de 800 mil toneladas

de café até 2019 somente no Brasil (BMI RESEARCH, 2015).

Dessa forma, com a evolução da tecnologia da extrusão termoplástica, com o

maior objetivo de enriquecimento de produtos com diferentes ingredientes (OBRADOVIĆ et

al., 2014), deve-se compreender as influências dos parâmetros envolvidos no processo de

extrusão, tais como temperatura, umidade, velocidade da rosca e a composição centesimal da

matéria-prima, a fim de favorecer uma maior retenção de compostos, obter um produto de

qualidade nos aspectos físicos e sensoriais e determinar o comportamento tecnológico da

matéria-prima base rica em amido associada com outros ingredientes (MERCIER, LINKO e

HARPER, 1998).

21

REFERÊNCIAS

ALVES, R. C.; CASAL, S.; OLIVEIRA, B. Benefícios do café na saúde: Mito ou

realidade? Química Nova, v. 32, n. 8, p. 2169–2180, 2009.

ANNUNZIATA, A.; VECCHIO, R. Functional foods development in the

European market: A consumer perspective. Journal of Functional Foods, v. 3, n. 1, p. 223–

228. 2011.

BERTRAIS, S.; POLO LUQUE, M. L.; PREZIOSI, P.; FIUEX, B.; TORRA DE

FLOT, M.; GALAN, P.; HERCBERG, S. Contribution of ready-to-eat cereals to nutrition

intakes in French adults and relations with corpulence. Annals in Nutrition and Metabolism,

v. 44, n.1, p. 249–255, 2000.

BMI RESEARCH. Brazil Food & Drink Report Q4, 2015.

ESQUIVEL, P.; JIMÉNEZ, V. Functional properties of coffee and coffee by-

products.

Food Research International, v. 46, n. 2, p. 488- 495, 2012.

FERREIRA, C. M. Projeções do agronegócio do arroz brasileiro. 6° Congresso

Brasileiro de Arroz Irrigado. Porto Alegre, 2009.

FERREIRA, R. et al. Technological properties of precooked flour containing

coffee powder and rice by thermoplastic extrusion. Food Science and Technology

(Campinas), v. 33, n. 1, p. 7–13, 2013.

INTERNATIONAL COFFEE ORGANIZATION (ICO). Monthly coffee market

report – February 2012. Disponível em: <http://dev.ico.org/documents/cmr-0212-e.pdf>.

Acesso em: 12 de outubro de 2015.

ITAL. Instituto de Tecnologia de Alimentos. Brasil Food Trends 2020. 2010.

Disponível em: <www.brasilfoodtrends.com.br>. Acesso em: 20 de março de 2016.

JULIANO, B. O.; HICKS, P. A. Rice functional properties and rice food products.

Food Reviews International, v. 12, n. 1, p. 71–103, 1996.

KAGNOFF, M. F. Overview and pathogenesis of celiac disease.

Gastroenterology, v. 128, n. 4, Suppl 1, p. S10–8, 2005.

KOBLITZ, M. G. B. Matérias-primas alimentícias: composição e controle de

qualidade. Rio de Janeiro: GUANABARA KOOGAN, 2011. 301p.

MERCIER, C.; LINKO, P.; HARPER, J. M. Extrusion cooking. 2a ed., St. Paul:

American Association of Cereal Chemists, 1998. 471p.

22

OBRADOVIC, V. et al. Improvement of nutritional and functional properties of

extruded food products. Journal of Food and Nutrition Research, v. 53, n. 3, p. 189–206,

2014.

RUFIAN-HENARES, J. A.; DELGADO-ANDRADE, C. Effect of digestive

process on Maillard reaction indexes and antioxidant properties of breakfast cereals. Food

Research International, v. 42, n. 3, p. 394-400, 2009.

SOMPONG, R. et al. Extrusion cooking properties of white and colored rice

varieties with different amylose content. Starch – Stärke, v. 63, n. 2, p. 55-63, 2011.

SPENCE, J. T. Challenges related to the composition of functional foods. Journal

of Food Composition and Analysis, v. 19, n. 1, p. S4–S6, 2006.

23

OBJETIVOS

OBJETIVO GERAL

Produzir cereal matinal à base de arroz com a adição de café torrado e

micronizado e extrato de café crioconcentrado e avaliar as propriedades tecnológicas,

sensoriais e funcionais.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

● Caracterizar as matérias-primas quanto à composição centesimal e propriedades

físicas

● Caracterizar o café torrado e micronizado e extrato de café crioconcentrado quanto

aos teores de cafeína, ácido caféico e ácidos clorogênicos

● Produzir dois cereais matinais à base de arroz, com um contendo café torrado e

micronizado e o outro com extrato de café crioconcentrado

● Definir os melhores parâmetros do processo de extrusão em relação às

características tecnológicas

● Determinar os teores de cafeína, ácido caféico e ácidos clorogênicos nos cereais

matinais com melhores características tecnológicas

● Avaliar a aceitabilidade do cereal matinal extrusado com adição de café torrado e

micronizado e extrato de café crioconcentrado

24

ARTIGO 1

ADIÇÃO DE INGREDIENTES FUNCIONAIS NO DESENVOLVIMENTO DE CEREAIS

MATINAIS EXTRUSADOS – REVISÃO

Authors: Sampaio, U. M.; Clerici, M. T. P. S.; Chang, Y. K.

Artigo a ser submetido na revista Trends in Food Science & Technology

25

Adição de ingredientes funcionais no desenvolvimento de cereais matinais extrusados -

Revisão

Sampaio, U. M.; Clerici, M. T. P. S.; Chang, Y. K.

RESUMO

Os cereais matinais constituem uma importante fonte de energia, vitaminas e

minerais, e sua praticidade de consumo atende a versatilidade da vida cotidiana. As crescentes

pesquisas demonstrando os benefícios na saúde humana através do consumo de compostos

bioativos, movimentam o mercado e aumentam a procura por inovações. O objetivo foi fazer

uma revisão para verificar o potencial do uso de ingredientes funcionais em extrusados e os

impactos do processo de extrusão termoplástica sobre a qualidade do produto final. Através

dos trabalhos encontrados, pode-se verificar que a extrusão pode auxiliar na biodispobilidade

dos compostos bioativos, com a formação de complexos de proteína e amido com esses

compostos, ou mesmo na formação de compostos de baixa massa molecular, que irão

influenciar na atividade antioxidante. As maiores dificuldades estão no cisalhamento e altas

temperaturas do processo que diminuem a retenção desses compostos, tornando-se necessário

um controle mais efetivo com o intuito de aumentar a retenção no produto. Como exemplo, já

foram utilizados polpa de tomate, bagaço de cenoura, farinha de banana verde, dentre outros.

Outra fruta com potencial seria o café, considerando-se que ele é mundialmente apreciado por

suas características sensoriais, sendo uma das fontes mais ricas em cafeína e ácidos

clorogênicos, com ação antioxidante, e que pode auxiliar também na redução de risco de

diversas doenças.

Palavras-chave: extrusão termoplástica, cereal matinal, compostos bioativos, café

ABSTRACT

Breakfast cereals are an important source of energy, vitamins and minerals, and their

practicality of consumption meets the versatility of daily routine. Growing research

demonstrating the benefits to human health through the consumption of bioactive compounds,

move the market and increase the demand for innovations. The objective was to make a

review to verify the potential of the use of functional ingredients in extrudates and the impacts

26

of the thermoplastic extrusion process on the quality of the final product. Through the works

found, it can be verified that the extrusion can aid in the bioavailability of the bioactive

compounds, the formation of protein and starch complexes with these compounds, or even in

the formation of compounds of low molecular mass, that will influence the antioxidant

activity. The greatest difficulties are in the shearing and high process temperatures that

decrease the retetion of these compounds, becoming necessary a more effective control in

order to increase the retention in the product. As an example, tomato pulp, carrot, green

banana flour, among others, have already been used. Another fruit with potential would be

coffee, considering that it is worldwide appreciated for its sensorial characteristics, being one

of the richest sources of caffeine and chlorogenic acids, with antioxidant action, and can also

help reduce the risk of various diseases.

Key words: extrusion cooking, breakfast cereal, bioactive compounds, coffee

1. INTRODUÇÃO

O crescente consumo de cereais matinais está atribuído à conveniência, saúde e

bem-estar, combinado com o ritmo de vida mais agitado, fazendo com que os consumidores

procurem alimentos mais práticos, com baixo teor de açúcar e sódio (EUROMONITOR,

2012). Com uma maior conscientização de uma alimentação mais saudável, surge a

necessidade de torná-los produtos funcionais (ITAL, 2010).

Um exemplo que pode ser comentado é que no Brasil, as empresas estão visando à

diversificação de sabores, formatos, novos horários de consumo e produtos mais saudáveis

para aumentar o índice de vendas. Nesse cenário competitivo, as empresas Nestlé Brasil Ltda.

e Kellogg Brasil & Cia possuem maior participação no mercado. A facilidade e praticidade

dos cereais matinais, com variedade de sabores, tamanhos e porções continuam a mover a

categoria com uma expectativa de atingir 1,9 bilhões de reais em vendas em 2021

(EUROMONITOR, 2016).

Além do aporte energético, proteico e nutritivo, os consumidores também buscam

pela sensação de prazer ao se alimentarem (SOUZA e MENEZES, 2006). Isso faz com que

haja uma valorização de novos sabores e textura, influenciando no desenvolvimento de novos

produtos (ITAL, 2010), com a adição de ingredientes que agreguem funcionalidade e ao

mesmo tempo supram essas necessidades.

27

Para o desenvolvimento de cereais matinais, normalmente, utiliza-se a extrusão

termoplástica que devido a sua grande flexibilidade e versatilidade de emprego de diferentes

matérias-primas, apresenta grande potencial de inovação para a indústria alimentícia

(SERNA-SALDIVAR, 2008).

O objetivo dessa revisão foi avaliar o panorama de inserção de ingredientes

funcionais em produtos extrusados e o efeito do processo de extrusão termoplástica visando o

aumento da saudabilidade e sensorialidade destes produtos.

2. EXTRUSÃO TERMOPLÁSTICA

A extrusão é uma tecnologia eficiente, versátil e de baixo custo (KOEPPE et al.,

1987), que combina atrito, calor e umidade para misturar, gelatinizar e plasticizar o amido,

com consequente desnaturação de proteínas, inativação de enzimas, e redução de fatores

antinutricionais. Dentro do equipamento o material sólido é convertido em uma massa fluida e

ao final é forçado a sair por uma matriz, onde ocorre uma rápida expansão pela diferença de

pressão interna do equipamento e do meio que leva a evaporação instantânea da água (EL-

DASH, 1982).

Os extrusores termoplásticos podem ser divididos em mono ou dupla rosca,

apresentando variações de temperatura nas zonas de aquecimento. Os extrusores

termoplásticos mono rosca são de menor custo de investimento inicial e manutenção quanto

comparado à dupla rosca, e podem ser adiabáticos (geram calor pelo atrito), isotérmicos

(temperatura constante) ou politrópicos (a força de cisalhamento gera calor aliado também

com um sistema de aquecimento) (SERNA-SALDIVAR, 2008).

Independentemente do tipo de extrusor, o equipamento é composto basicamente

por um sistema de alimentação, canhão, rosca sem fim, matriz e sistema de corte (LOPES-

DA-SILVA, SANTOS e CHOUPINA, 2015).

O sistema de alimentação deve ser contínuo e uniforme, sendo geralmente

realizado através de uma rosca no funil de alimentação que é controlada por um sistema de

velocidade. Sem um fluxo consistente o produto não terá estabilidade o que ocasionará em

perdas na qualidade (SERNA-SALDIVAR, 2008). As paredes internas do canhão podem ser

rugosas ou apresentar rachaduras para aumentar a adesão do material nas superfícies internas

da extrusora, conferindo assim pressão ao sistema (LOPES-DA-SILVA, SANTOS e

CHOUPINA, 2015).

28

A rosca, parafuso helicoidal localizado no interior do canhão, é acionada através

de motor elétrico, que direciona o material a siar pela matriz (LOPES-DA-SILVA, SANTOS

e CHOUPINA, 2015). Ela pode ter diferentes configurações gerando diferentes produtos,

apresentando com uma das suas principais características a relação existente entre o

comprimento e diâmetro (L/D). Extrusores com roscas mais longas apresentam maior L/D

com maior tempo de residência do material, enquanto com uma rosca menor, será o inverso

(SERNA-SALDIVAR, 2008), o que implicará nas características tecnológicas e sensoriais do

produto final.

Na extrusora encontram-se 3 (três) zonas com distintas funções, que apresentam

diferentes temperaturas durante o processo, sendo a última zona com temperatura maior. A

primeira zona é responsável pela mistura e transporte do material, a segunda confere alto

cisalhamento e cozimento e a terceira confere alta pressão (FELLOWS, 2000). Durante a

extrusão têm-se, portanto, o cozimento do material, devido ao aumento da temperatura da

massa viscoelástica formada pelo cisalhamento e pressão (EL-DASH, 1981). A matriz que se

encontra no final do canhão fornecerá uma contrapressão e moldará a massa fluida. E

finalmente o sistema de corte que está localizado logo após a matriz, cortará o material em

pedaços uniformes (SERNA-SALDIVAR, 2008).

Como essa tecnologia envolve diversas variáveis, qualquer alteração seja na

composição da matéria-prima quanto no processo, influenciará diretamente no desempenho da

extrusão, na qualidade e nutrientes do produto final. Segundo Yacu (1990) as variáveis

independentes do processo, ou seja, aquelas que não dependem de outros fatores e

influenciam diretamente na qualidade do produto são representadas pela composição dos

ingredientes, umidade, tamanho das partículas, velocidade de alimentação, configuração do

parafuso e da matriz, temperatura, pressão e tempo de residência do alimento na extrusora. E

algumas variáveis dependentes, ou seja, aquelas que são influenciadas pelas independentes

são: expansão, características sensoriais, propriedades de pasta e térmicas, índices de absorção

e solubilidade em água.

A extrusão termoplástica auxilia na modificação da estrutura do material, conferindo

solubilidade, capacidade de inchamento, hidratação, viscosidade e capacidade de absorção de

água, além de aumentar o conteúdo de fibras solúveis. As aplicações específicas dos

extrusados dependem das suas propriedades funcionais adquiridas ao final do processo. Essa

tecnologia é capaz de produzir uma grande variedade de produtos de diferentes tamanhos,

texturas e sabores. Dentre alguns produtos têm-se farinhas pré-gelatinizadas, sopas, alimentos

29

infantis, proteínas vegetais texturizadas, amidos modificados, misturas para bebidas

instantâneas, snacks, cereais matinais e ração para animais (ALAM et al, 2016).

3. CEREAIS MATINAIS

3.1 MATÉRIAS-PRIMAS

Na elaboração de cereais matinais, normalmente, emprega-se como base da

formulação cereais ricos em amido, que sofrerão gelatinização com destruição parcial ou

completa da estrutura cristalina (FITZGEREALD, 2010), fornecendo características de

expansão, textura, solubilidade e absorção em água, e viscosidade de pasta, que influenciaram

no produto final.

Os cereais mais utilizados são o trigo, aveia, milho e arroz. Mas os dois primeiros

cereais são fonte de prolaminas que podem gerar problemas digestivos em pacientes celíacos

(KAGNOFF, 2005), limitando, o consumo desses produtos para pessoas com restrições

alimentares. O milho amarelo, mais utilizado pelo baixo custo tem uma alta proporção de

amido, entre 55% e 75%, em relação aos demais cereais, apresentando cor e sabor marcantes

(KOBLITZ, 2011), o que facilita seu uso sem adição de corantes artificiais, mas dificulta sua

interação com outros ingredientes coloridos.

O arroz (Oryza sativa L.) é um cereal, membro da família Poaceae, formalmente

Gramineae (CHAMPAGNE et al., 2004), cultivado ao redor do mundo, sendo um alimento

básico para grande parte da população. Contém alta concentração de amido facilmente

digerível (WALTER, MARCHEZAN e AVILA, 2008; SOMPONG et al, 2011), elementos

minerais e altos níveis de vitaminas do complexo B e tocoferóis (FITZGEREALD, 2010). O

arroz polido apresenta em média 79% de carboidratos e 7,3% de proteínas (SILVA,

ASCHERI e PEREIRA, 2007). A lisina, o aminoácido limitante mais importante, constitui

cerca de 4% de proteína, o dobro do teor em farinha de trigo ou de milho descascado (ASARE

et al., 2012).

O consumo do arroz é realizado principalmente na forma de grãos processados e

polidos (FITZGEREALD, 2010; FERREIRA et al., 2013). Além de suas características

tecnológicas, tais como cor clara, boa capacidade de expansão, textura e sabor suave após

cozimento, o arroz é um cereal não alergênico e seguro para pessoas com doença celíaca, o

que o torna uma alternativa viável para o desenvolvimento de novos produtos (FERREIRA et

30

al., 2013; WILKINSON e CHAMPAGNE, 2004). O arroz também pode resolver o alto custo

das importações de trigo nos países em desenvolvimento, valorizando as matérias-primas da

região (AWOLU et al., 2015). Portanto, o uso crescente do arroz para atender o mercado de

consimo do grão, gera subprodutos como arroz quebrado, que tem sido transformado em

farinha com novas aplicações: pães sem glúten, sopas, mingaus e cereais matinais.

3.2 INGREDIENTES FUNCIONAIS EM EXTRUSADOS

Por a extrusão termoplástica ser bastante versátil, existem inúmeros trabalhos

científicos com a utilização de diversos ingredientes, tais como, leguminosas (CARVALHO

et al., 2012; LOBATO et al., 2011; OMWAMBA e MAHUNGU, 2014), pseudocereais

(CAPRILES e ARÊAS, 2012; TAVERNA, LEONEL e MISCHAN, 2012) e mais

recentemente vegetais e frutas (SOUZA e MENEZES, 2006; SARAWONG et al., 2014;

MOUSSA-AYOUB et al., 2015; TONYALI, SENSOY e KARAKAYA, 2016; DAR,

SHARMA e KUMAR, 2014), com o intuito de maior aporte nutricional e compostos

bioativos.

Esses trabalhos (Tabela 1) demonstraram a possibilidade de enriquecer e obter um

produto com boa aceitação sensorial, bem como avaliar as influências nas características

tecnológicas dos produtos devido à adição de outros ingredientes. As investigações mais

recentes também estão se aprofundando quanto à identificação, quantificação e retenção dos

compostos de interesses presentes nessas matérias-primas e produto final, utilizando para isso

análises de determinação de antioxidantes e cromatografia líquida de alta eficiência.

O cereal matinal, normalmente, é consumido no café da manhã com leite, mas

também há a adoção do consumo de cereais sem leite, e em outros horários. Durante a

primeira refeição do dia, também, percebe-se que o café, na forma de bebida, é consumida

pela maior parte da população. No Brasil, estima-se um consumo médio de 1,5 xícaras por dia

(163 mL) (SOUSA e DA COSTA, 2015). Além das qualidades sensoriais apreciadas

mundialmente, o café também apresenta compostos bioativos e fibras, e por isso é alvo de

diversas pesquisas científicas (FARAH, 2009; RENDÓN, SALVA e BRAGAGNOLO, 2014;

SILVÁN, MORALES e SAURA-CALIXTO, 2010; COELHO et al., 2014; CAPRIOLI et al.,

2015; FUJIOKA e SHIBAMOTO, 2008; KITZBERGER, SCHOLZ e BENASSI, 2014).

Outros estudos aplicaram o café para a obtenção de novos produtos, tais como

bebidas fortificadas (RIBEIRO et al., 2014; FELBERG et al., 2010), biscoitos (RODRIGUES

31

et al., 2007; BUDRYN e NEBESNY, 2013), bolos (SILVA et al., 2009) e iogurte (TAN e

KOREL, 2007). Silva et al. (2009) ao utilizar farinha pregelatinizada de quirera de arroz e

café torrado em biscoitos e bolos, obteve uma aceitação, com nota média de 6 (gostei

ligeiramente) para os atributos de aroma, textura, sabor e impressão global, em produtos que

tiveram em sua formulação farinhas com 15% e 20% de café. Isso faz do café uma opção

atrativa para alimentos extrusados, com o intuito, de aliar a parte sensorial e o seu potencial

bioativo.

32

Tabela 1 - Efeitos dos nutrientes, compostos bioativos e características tecnológicas de produtos obtidos pelo processo de extrusão termoplástica.

Matérias-primas Condições de processo Características avaliadas Resultados Referência

Quirera de arroz e bandinha

de feijão

Mono rosca, 80 °C (3ª zona),

14% de umidade, 277 rpm,

matriz de 3,85 mm

Taninos, fitatos, vitaminas B1

e B2

↓vitaminas e taninos

fitatos constantes

Carvalho et al (2012)

Farelo de aveia, farinha de

soja e amido de milho

Mono rosca, 120 °C (3ª

zona), 70 rpm, compressão

3:1, matriz de 2 mm

Fibra e proteína

↑ conteúdo de fibra (21,6%) e

proteína (28,1%)

↑ aceitabilidade

Lobato et al (2011)

Arroz, sorgo e soja

Dupla rosca, matriz de 3 mm,

340-450 rpm, 110-150 °C,

12-14% de umidade

Aminoácidos

↑ retenção de aminoácidos

(88 e 95%)

Expansão entre 2,0 e 2,6

Omwamba e Mahungu

(2014)

Fubá e farinha integral (FIA)

e desengordura (FDA) de

amaranto

Mono rosca, L/D 4,6:1, 404

rpm, compressão 1:1, 90 °C,

matriz de 3,17 mm

Sensorial

FIA: ↓ expansão, ↑ dureza e

↓ aceitabilidade

FDA: ↑ expansão e

↑ aceitabilidade

Capriles e Arêas (2012)

Amido de mandioca e farinha

quinoa

Mono rosca, 80-120 °C, 14-

22% de umidade, 230-270

rpm, 0-20% de quinoa,

compressão 3:1, matriz de 4

mm

Tecnológica

↑ absorção de água com ↑

temperatura, ↓ umidade e ↓

concentração de quinoa

Conferência de cor escura ao

produto

Taverna, Leonel e Mischan

(2012)

Continuação

33

Continuação

Matérias-primas Condições de processo Compostos avaliados Resultados Referência

Farinha de mandioca e farinha

da castanha-do-Brasil

Mono rosca, 150 °C, 21% de

umidade, matriz de 2 mm Sensorial

↑ aceitabilidade

↑ saudabilidade Souza e Menezes (2006)

Farinha de banana verde

Dupla rosca co-rotacional, L/D

25:1, 130 °C, 15% de umidade,

matriz de 2 mm

Amido resistentes, fibras,

fenólicos e atividade

antioxidante

↑ amilose

Sem mudanças significativas na

fibra solúvel e antioxidantes

Sarawong et al (2014)

Arroz, milho e fruto de cacto

Mono rosca, 160 °C,250 rpm,

16% de umidade, compressão

4:1

Flavonoides

Não foram afetados

significativamente pela

extrusão

Moussa-ayoub et al (2015)

Gritz de milho e polpa de

tomate

Dupla rosca, 130 °C e 160 °C,

225 rpm, L/D 25:1, 30% de

umidade

Fenóis totais, licopeno,

atividade antioxidante

↓ composto bioativo

↑ biodisponibilidade in vitro do

licopeno

Tonyali, Sensoy e Karakaya

(2016)

Quirera de arroz, bagaço de

cenoura e ervilha

Dupla rosca co-rotacional, 110-

140 °C, 310 rpm, L/D 8:1,

19,23% de umidade, matriz de

4 mm

Vitamina C, β-caroteno ↓ compostos bioativos

Mudanças de cor Dar, Sharma e Kumar (2014)

Conclusão

34

3.2.1 Efeitos do processo de extrusão nos compostos bioativos

A demanda por compostos bioativos direcionou a pesquisa científica para a

incorporação desses compostos em diversos produtos, bem como em extrusados. Quando se

observa os parâmetros de extrusão, tais como, cisalhamento, temperatura, tempo de residência

e umidade, verifica-se que a concentração de compostos pode ser influenciado diretamente

pela condução do processamento térmico (BRENNAN et al., 2011).

Os efeitos biológicos dos compostos são dependentes da biodisponibilidade e não

da quantidade. O processo de extrusão termoplástica pode reduzir a degradação do composto

bioativo, através da complexação desses compostos com as proteínas e ou amido. Ao serem

ingeridos, o ser humano seria capaz de romper essa estrutura, e os compostos estariam livres

para agirem como antioxidantes (BRENNAN et al., 2011).

Como exemplo, Tonyali, Sensoy e Karakaya (2016) avaliaram o teor e

biodisponibilidade de licopeno, através da extrusão de polpa de tomate, constatou-se a

redução da atividade antioxidante e da concentração de licopeno. Entretanto, em amostras

extrusadas a 160 °C, a biodisponibilidade foi maior em relação aos extrusados a 130 °C. O

que indicou que o processo de extrusão afeta tanto a estrutura do alimento quanto a liberação

de compostos bioativos. Em trabalhos similares (DEHGHAN-SHOAR, HARDACRE e

BRENNAN, 2010; ALTAN, MCCARTHY e MASKAN, 2008), a degradação de licopeno foi

maior quando utilizado trigo, por este conter um menor teor de amido em relação ao milho e

arroz, deixando de fornecer alguma proteção ao composto. Observou-se, ainda, que a

expansão sofreu interferência da concentração de pasta de tomate e pó da pele de tomate, com

sua redução ao aumentar o conteúdo de matéria-prima na formulação.

Já na extrusão de fruto de cacto adicionado ao arroz e milho em diferentes

concentrações (0, 2, 6 e 10%), foi demonstrado não haver redução significativa nos teores de

flavonoides. E mesmo na menor concentração (2%), o conteúdo de flavonoides foi similar ao

do fruto antes do processamento (MOUSSA-AYOUB, 2015). Farinha de banana verde

extrusada levou ao aumento do teor de amilose e amido resistente, e redução de fenólicos e

solubilidade em água. Quando comparado à farinha de banana verde nativa, os extrusados

somente não sofreram alterações quanto ao conteúdo de fibras solúveis e capacidade

antioxidante (SARAWONG et al., 2014).

Dar, Sharma e Kumar (2014) extrusaram arroz com bagaço de cenoura e

verificaram reduções do teor de β-caroteno e vitamina C com aumento da dureza conforme

35

aumento da temperatura aplicada. A degradação de β-caroteno foi atribuída ao estresse

térmico e mecânico do processo. Emim, Mayer-Miebach e Schuchmann (2012) proporam que

o aumento da rotação da rosca, apesar do atrito gerado, pode aumentar a retenção dos

compostos bioativos, já que o tempo de exposição destes às altas temperaturas seria

minimizado. Isso também foi verificado por Khanal, Howard e Prior (2009), que obtiveram

uma maior retenção de antocianinas em extrusados com bagaço de uva e farinha de sorgo

branco, com o aumento da rotação (100 a 200 rpm).

Trabalhos recentes apontam a necessidade de estudos mais detalhados do

processo de extrusão termoplástica para a maior preservação dos compostos bioativos e o uso

de matérias-primas não convencionais em substituição aos corantes e flavorizantes artificiais

como nos trabalhos citados na Tabela 1. Assim como os ingredientes já citados anteriormente,

o café apresenta compostos bioativos diferenciados, como a cafeína e ácidos clorogênicos, e

cor característica que poderiam ser atribuídos ao produto final.

4. CAFÉ

O café é uma das mais importantes commodities tanto para o produtor quanto

para as indústrias. As duas espécies mais consumidas no mundo são Coffea arabica (Arábica)

e Coffea canephora (Robusta ou Conilon), sendo que a produção da primeira espécie atinge

75% da produção mundial (BERTRAND et al, 2002). O café Arábica é considerado superior

ao Robusta por suas características sensoriais, apresentando sabor e aroma mais suaves,

resultando em uma maior preço no mercado (ALONSO-SALCES et al., 2009).

Coffea arabica é um arbusto com folhas largas ou uma árvore de porte baixo com

flores brancas perfumadas e frutos vermelhos, com baixa produção de grãos. Foi inicialmente

introduzido na Arábia no século 15 e chegou ao Brasil por volta de 1723. Coffea canephora

só foi reconhecido por volta de 1895. Essa espécie é mais resistente às pragas e diferentes

condições de umidade, tem alta produtividade de grãos e apresenta maior concentração de

cafeína e sólidos solúveis, de sabor amargo (SPILLER, 1998, ABIC, 2014).

O fruto do café é basicamente composto por uma superfície externa lisa

(epicarpo), que nos frutos verdes tem cor verde, mas que fica vermelho-violeta ou vermelho

escuro nos frutos maduros; uma camada fibrosa (mesocarpo externo); uma camada

translúcida, incolor, viscosa de mucilagem (mesocarpo interno); endocarpo, película fina de

36

cor amarelada (pergaminho), e o endosperma, que constitui o grão de café (SPILLER, 1998;

ESQUIVEL e JIMENEZ, 2012).

No panorama geral, existem diversas opções de cafés comerciais, variando desde

o grau de torra e o seu preparo, dentre alguns, o expresso, em pó, descafeinado, gourmet e

solúvel, criado em razão da praticidade e exportação (ABIC, 2014).

A obtenção desses produtos de café envolve a torrefação do grão verde. Esse

processo utiliza temperaturas entre 180 e 250 °C em curtos períodos de tempo (5 a 20

minutos) dependendo do objetivo (SPILLER, 1998). Pode-se utilizar um sistema a gás ou uma

superfície metálica para o aquecimento dos grãos, ocorrendo, então, uma série de reações

endotérmicas e exotérmicas que levam a evaporação da água e de dióxido de carbono

(EGGERS e PIETSCH, 2001). No final do processo a perda da matéria seca do grão de café

pode atingir até 20%, e a cor é drasticamente alterada (SPILLER, 1998). É durante esse

processo também que é obtido o aroma e sabor característicos do café (EGGERS e PIETSCH,

2001), sendo que a intensidade do aroma passa a ser mais perceptível também após a moagem

dos grãos torrados (BHUMIRATANA, ADHIKARI e CHAMBERS, 2011).

O café é uma bebida consumida por milhões de pessoas todos os dias, que ganha

cada vez mais popularidade pela redução de risco de algumas doenças, como o diabetes tipo

2, sendo considerada por alguns como uma bebida funcional, devido à presença de compostos

bioativos, como a cafeína e ácidos clorogênicos. O teor desses compostos estão relacionados

diretamente com a composição química dos grãos de café verde, e as mudanças provenientes

da torrefação e o grau de torra aplicado (clara, média ou escura) (ESQUIVEL e JIMÉNEZ,

2012; SPILLER, 1998). Em uma torrefação média ainda é possível favorecer a presença de

quantidades elevadas de compostos bioativos, e uma quantidade considerável de fibras

(FARAH, 2009).

4.1 COMPOSTOS BIOATIVOS DO CAFÉ

4.1.1 Ácidos clorogênicos

Os ácidos fenólicos são classificados em cinco grupos, dentre os quais, quatro

correspondem aos flavonoides e o outro corresponde aos ácidos hidroxicinâmicos, da onde os

ácidos clorogênicos se derivam (NARDINI et al, 2002). Eles ocorrem de maneira natural nos

alimentos, formados principalmente pela esterificação dos ácidos quínicos, tais como ácido

37

caféico, felúrico, cinâmico ou p-cinâmico. O ácido caféico é encontrado tanto na forma livre

quanto esterificado com o ácido clorogênico nos alimentos (SPILLER, 1998; SHAHIDI e

NACKZ, 2004).

O café torrado é composto basicamente por carboidratos (38 – 42% em base seca),

melanoidinas (23%), lipídeos (11 – 17%), proteína (10%), minerais (4,5 – 4,7%), ácidos

clorogênicos (2,7 – 3,1%) e cafeína (1,3 – 2,4%) (ESQUIVEL e JIMENEZ, 2012). Os grãos

de café verde possuem 5 dos maiores grupos de ácidos clorogênicos: ácido cafeoilquínico,

dicafeoilquínico, feruoilquínico, p-coumaroilquínico e cafeoilferuloilquínico. O café arábica

pode conter entre 5 e 8% de ácidos clorogênicos considerando o fruto maduro e em base seca

(SHAHIDI e NACZK, 2004). E após a torra pode-se ter entre 3 e 56 ppm de compostos

fenólicos dependendo da variedade (CHEONG et al., 2013).

Os ácidos clorogênicos são bastante reconhecidos pelo seu papel antioxidante, que

em determinadas condições podem ser mais efetivos que α-tocoferol ou ácido ascórbico. O

extrato de café tem demonstrado ser pro-oxidante em relação ao ácido ascórbico, bem como

um super oxidante de radicais livres (SPILLER, 1998). Chegam a atingir um percentual de

2% da matéria seca do grão de café, correspondendo 1% do ácido 5-cafeoilquínico

(CLIFFORD, 1999).

O tempo e temperatura da torrefação também influenciam na produção de fenóis e

sua composição (Tabela 2). Este processo reduz significamente o conteúdo de ácidos

clorogênicos, com perdas de 60,9% para o café arábica (SHAHIDI e NACZK, 2004).

Tabela 2 - Efeito da torrefação nos grãos de café Arábica (Guatemala) em relação ao conteúdo de ácidos

clorogênicos (g kg-1).

Torrefação

Café AC Café verde Clara Média Escura

Muito

escura

Arábica

(Guatemala)

Total CQA 57,61 23,78 19,84 7,10 2,22

5-FQA 2,49 0,86 0,84 0,30 0,08

Total diCQA 8,67 2,24 1,53 0,31 0,12

TOTAL 68,77 26,88 22,21 7,71 2,42

Onde: AC – ácido clorogênico, CQA – ácido cafeiolquínico, FQA – ácido 5 feruloiquínico. Torrefação a 205 °C,

em que a clara por 7 min, escura por 13 min e muito escura por 19 min.

Fonte: Adaptado Shahid e Naczk (2004)

O efeito da torrefação sobre a atividade antioxidante vem sendo largamente

estudada, mas com resultados contraditórios (COELHO et al 2014; KITZBERGER, SCHOLZ

38

e BENASSI, 2014; LANG et al., 2013) que podem estar atribuídos aos diferentes métodos de

torrefação ou ainda pelos diferentes métodos de avaliação da atividade antioxidante (VAN

DER WERF et al., 2014).

4.1.2 Cafeína

O conteúdo de cafeína está diretamente relacionado com a qualidade da bebida

devido à contribuição do gosto amargo. Esta substância é bastante popular por aumentar o

sentido de alerta, estimulando o sistema nervoso central e aumentando a circulação sanguínea

e respiração (ESQUIVEL e JIMENEZ, 2012).

A cafeína é uma metilxantina originária de bases púricas, sendo derivados

metilados da 2,6-dioxipurina ou xantina, normalmente, detectadas entre 250 e 280 nm. Em

temperatura ambiente apresenta-se incolor e inodora, com ligeiro gosto amargo. A sublimação

ocorre em aproximadamente 180 °C, e dissolve-se com facilidade em água em ebulição, mas

em temperatura ambiente o clorofórmio tem melhor atuação (BRASIL, 2010). Em solução

aquosa, a cafeína faz associações formando dímeros e polímeros, com capacidade também de

se associar com purinas e pirimidinas (SPILLER, 1998).

A cafeína em baixas concentrações pode ter um efetivo inibidor de oxidação,

demonstrando atividade antioxidante no café torrado, moído e instantâneo nas concentrações

de 4 a 35 ppm (SPILLER, 1998). O seu conteúdo varia conforme espécies, antes e depois da

torrefação (Tabela 3) e na bebida pode ser encontrado uma variação de 29 a 176 mg de

cafeína em uma xícara.

Tabela 3 - Conteúdo de caféína no café em base seca.

Arábica Robusta

Grãos verdes secos 0,58 – 1,7% 1,16 – 3,27%

Grãos torrados 1% 2%

Fonte: Spiller (1998).

5. CONCLUSÃO

Cereais matinais obtidos por extrusão termoplástica são um bom veículo para

compostos bioativos, desde que o processo possa ser rigorosamente controlado em relação à

temperatura, umidade e velocidade da rosca. As vantagens do processo para preservação dos

39

compostos bioativos está na formação de complexos com proteínas e amido, que podem ter

ação antioxidante após a ingestão do alimento, e na formação de compostos de baixa massa

molecular que podem auxiliar no aumento da atividade antioxidante do produto. O estudo de

novos ingredientes, como o café e outros, que além do aporte funcional, já influenciam na

cor e sabor do produto, se mostra uma tendência nas pesquisas, tornando o produto com

maior apelo de saudabilidade, bem-estar, sensorialidade e prazer.

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45

ARTIGO 2

AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES TECNOLÓGICAS, FUNCIONAIS E SENSORIAIS

DE CEREAL MATINAL EXTRUSADO COM FARINHA DE ARROZ E CAFÉ

TORRADO E MICRONIZADO

Autores: Sampaio, U. M.; Pereira, A. P. A; Pastore, G. M.; Clerici, M. T. P. S.; Chang, Y. K.

Artigo a ser submetido na revista Food Research International

46

Avaliação das propriedades tecnológicas, funcionais e sensoriais de cereal matinal


Sampaio, U. M.; Pereira, A. P. A; Pastore, G. M.; Clerici, M. T. P. S.; Chang, Y. K.

RESUMO

O café, por suas propriedades sensoriais e conteúdo de cafeína e ácidos

clorogênicos, torna-se atrativo para uso em cereais matinais. O objetivo desse estudo foi

avaliar a influência da adição de café torrado e micronizado nas propriedades tecnológicas,

funcionais e sensoriais de cereal matinal extrusado à base de arroz. As matérias-primas foram

caracterizadas quanto a sua composição centesimal, e o café foi avaliado também quanto à

presença de cafeína, ácidos clorogênicos e ácido caféico, além de fenóis totais e atividade

antioxidante. Os extrusados elaborados em extrusora mono rosca com diferentes

concentrações de café (2,2 a 9,2%) e temperaturas da 3ª zona (131,8 a 188,2 °C) foram

avaliados quanto as suas características tecnológicas, sendo posteriormente selecionado três

ensaios para análise sensorial e determinação do conteúdo de compostos bioativos. O

aumento da concentração de café interferiu nas propriedades físicas e tecnológicas, com

tendências a redução da expansão, absorção em água, luminosidade e aumento da dureza. Os

cereais selecionados para sensorial com concentrações de 2,2%, 5,0% e 9,2% de café,

apresentaram teores de cafeína, ácidos clorogênicos e ácido caféico entre 0,45-1,22 mg g-1

,

0,38-0,94 mg g-1

e 0,03-0,08 mg g-1

, respectivamente. Esses cereais apresentaram nota de

aceitação sensorial entre 5 (não gostei, nem desgostei) e 6 (gostei ligeiramente) em uma

escala de 9 pontos, com maior preferência para o ensaio com 5,0% de café. O café

micronizado mostrou-se viável para produzir cereal matinal com cor, sabor, presença de

compostos bioativos e boa aceitabilidade sensorial.

Palavras-chave: extrusão termoplástica, cereais matinais, compostos bioativos, café,

propriedades tecnológicas

ABSTRACT

Coffee, for its sensory properties and content of caffeine and chlorogenic acids,

becomes attractive for use in breakfast cereals. The objective of this study was to evaluate the

47

influence of the addition of micronized- roasted coffee on the technological, functional and

sensorial properties of extruded base rice cereal. The raw materials were characterized as to

their centesimal composition, and the coffee was also evaluated for the presence of caffeine,

chlorogenic acids and caffeic acid, as well as total phenols and antioxidant activity. The

extrudates elaborated in a single screw extruder with different concentrations of coffee (2.2 to

9.2%) and temperatures of the third zone (131.8 to 188.2 ° C) were evaluated for their

technological characteristics, and three samples was choose for sensory analysis and

determination of the content of bioactive compounds. The increase of the coffee concentration

interfered in the physical and technological properties, with reductions in the expansion,

absorption in water, luminosity and increase in hardness. The cereals selected for sensorial

with concentrations of 2.2%, 5.0% and 9.2% of coffee presented caffeine, chlorogenic acid

and caffeic acid contents between 0.45-1.22 mg g-1

, 0.38-0.94 mg g

-1 and 0.03-0.08 mg g

-1,

respectively. These cereals presented sensory acceptance ratings between 5 and 6 on a 9-point

scale, most preferably for the 5.0% coffee assay. Micronized coffee was found to be viable to

produce breakfast cereal with color, flavor, presence of bioactive compounds and good

sensory acceptability.

Key words: extrusion, breakfast cereals, bioactive compounds, coffee, technological

properties

1. INTRODUÇÃO

Os cereais matinais por fornecerem aporte energético, de vitaminas e minerais são

produtos de alta praticidade, para a inserção de novos ingredientes no intuito de atender a

demanda por saudabilidade (ITAL, 2010; BERTRAIS et al., 2000) com estimativa de vendas

de 1,9 bilhões de reais em 2021 para essa categoria (EUROMONITOR, 2016).

As matérias-primas, normalmente, utilizadas como base de cereais matinais são o

trigo, aveia, milho e arroz. O arroz permite o desenvolvimento de novos alimentos sem

glúten, por não ser alergênico, e também por apresentar características tecnológicas

favoráveis, como bom teor de amido, cor neutra e sabor suave (WILKINSON e

CHAMPAGNE, 2004).

Com o desenvolvimento da extrusão termoplástica ao longo dos anos e a ênfase

em enriquecer esses produtos com ingredientes que possam contribuir e fornecer aporte de

48

proteínas, fibras ou compostos bioativos (OBRADOVIĆ et al., 2014), o número de trabalhos

com o emprego de diferentes ingredientes, principalmente leguminosas, pseudocereais e mais

recentemente frutas e verduras, foi elevado na comunidade científica.

Um produto que apresenta altas concentrações de compostos bioativos é o café. O

café é a principal fonte de cafeína e ácidos clorogênicos (CLIFFORD, 1999), que são

reconhecidos por sua atividade antioxidante in vitro e in vivo (XU, HU e LIU, 2012), e seus

teores são dependentes da matéria-prima, grau de torra e moagem (VIGNOLI et al., 2014;

ESQUIVEL e JIMÉNEZ, 2012).

Das espécies existentes de café, o café Arábica (Coffea arábica) tem maior

importância econômica (SHAHIDI e NACZK, 2004; SPILLER, 1998) por apresentar sabor e

aroma suaves e maior concentração de açúcares apreciados pelos consumidores (BERTRAND

et al., 2003; ABIC, 2014), correspondendo a uma produção mundial de 75% (BERTRAND et

al., 2002). Além das características sensoriais, outra razão que levou o aumento do consumo

de café está na disseminação da informação dos benefícios causados à saúde humana, sendo

considerado por muitos hoje como um alimento funcional devido ao seu alto conteúdo de

composto bioativos (FARAH, 2009).

A cafeína é uma metilxantina termorresistente que dissolve-se facilmente em água

em ebulição com uma concentração de aproximadamente 1% no café arábica, sem perdas

significativas após torrefação. Os ácidos clorogênicos, compostos também solúveis em água

(CLIFFORD, 1999), são sensíveis ao processo térmico, e podem atingir uma perda acima de

70% dependendo da intensidade do tratamento (SHAHIDI e NACZK, 2004). Mas a

degradação desses compostos pode elevar a atividade antioxidante, pela formação de

compostos de baixa massa molecular.

A moagem do café torrado quando passado por micronização, ou seja, redução do

tamanho de partículas para uma escala em µm, gera um produto instantâneo finamente moído,

que melhora a digestibilidade de macromoléculas e aumenta a capacidade de absorção de

água (DEEPA e HEBBAR, 2014; VANDANA et al., 2013), viabilizando uma maior extração

dos compostos (ANDUEZA, PAZ DE PEÑA e CID, 2003).

O objetivo desse estudo foi avaliar as influências da adição de café torrado e

micronizado nas propriedades tecnológicas, funcionais e sensoriais de cereal matinal

extrusado à base de arroz.

49

2. METODOLOGIA

2.1 MATERIAL

Farinha de arroz branco polido (SL Alimentos-Mauá da Serra/PR) e café verde

(Coffea arabica) (Ipanema Coffees-Alfenas/MG).

2.2 MÉTODOS

2.2.1 Preparo do café torrado e micronizado

O café verde passou pelo processo de torrefação média a uma temperatura de 180

°C por 15 minutos. Após a torra, o café foi moído para atingir granulometria de

aproximadamente 150 µm, armazenados em sacos plásticos, à vácuo, e acondicionados em

câmara fria a -18 °C.

2.2.2 Caracterização das matérias-primas

2.2.2.1 Composição centesimal da farinha de arroz, café verde e café torrado e micronizado

As matérias primas foram caracterizadas quanto a umidade, proteína bruta, cinzas

fibras, lipídeos e carboidratos. Para a farinha de arroz (FA) foram utilizados os métodos 44-

15.02 (umidade), 46-13.01 (proteína), 08-01.01 (cinzas) e 32-07.01 (fibras) da AACCI

(2010). Para o café verde (CV) e café torrado e micronizado (CTM), foram utilizados também

os métodos 968.11 (umidade) e 920.93 (cinzas) da AOAC (2006). A determinação de lipídeos

foi realizada segundo Bligh & Dyer (1959) e o teor de carboidratos disponíveis foi calculado

por diferença.

2.2.2.2 Cafeína, ácido caféico e ácidos clorogênicos

A análise foi feita por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE)

conforme Magalhães et al., (2016) com modificações. O cromatógrafo Shimadzu LC-10

(Schimadzu Scientific Instruments, Columbia, EUA) utilizado era composto por bomba LC-

50

10AT VP, forno de coluna CTO-10AS VP, detector de arranjo de diodos SPD-M20A VP e

uma interface SCL-10A, com software Class VP Workstation 6.14.

Para a extração, foram pesados 50 mg das amostras de café verde e café torrado e

micronizado em tubos de ensaio, sendo adicionados 5 mL de solução de etanol:água (60:40)

(v/v). Os tubos foram agitados por um minuto em vortex para homogeneização, e

posteriormente, colocados em ultrassom por 30 minutos. Uma alíquota de 300 µL do

sobrenadante foi diluído com 700 µL de fase móvel, sendo filtrado em membranas de nylon

(0,45 µm) para retenção de impurezas. A injeção ocorreu de forma manual através do injetor

Rheodyne modelo 7725i com loop de 20 µL.

Para a separação foi utilizada coluna Symmetry C18 (4,6 mm x 75 mm x 3,5 µm)

(Waters, Milford, USA) à temperatura de 30 °C, com eluição isocrática da fase móvel reversa

composta por tampão acetato de sódio 0,01 mol L-1

, pH 3,9 e metanol na proporção 75:25

(v/v) a 1 mL min-1

. A identificação dos compostos foi baseada pelo tempo de retenção dos

espectros obtidos. A cafeína foi detectada em 272 nm e ácidos caféico e clorogênico em 325

nm. A quantificação foi realizada por calibração externa com os padrões dos compostos em

comparação com a área do pico do componente e dos padrões.

2.2.2.3 Fenóis totais

Foram determinados com o reagente Folin-Ciocalteu, descrito por Roesler et al

(2007). O reagente Folin-Ciocalteu tem amplo uso como um indicador de capacidade

antioxidante em produtos de café, através da capacidade de redução de uma amostra. O

extrato foi preparado com 2 mg mL-1

em metanol para o café verde e 3 mg mL-1

para o café

torrado e micronizado, permanecendo por duas horas em ultrassom e posteriormente sendo

centrifugado. Retirou-se uma alíquota de 0,5 mL do líquido sobrenadante. A alíquota foi

transferida para um tubo de ensaio e posteriormente adicionado 2,5 mL de reagente Folin-

Ciocalteu (10%) e 2,0 mL de carbonato de sódio (7,5%). Essa mistura após agitação em

vortex para homogeneização foi aquecida em banho-maria à 50 °C por 5 minutos, seguida de

arrefecimento. Após 1 hora, realizou-se a leitura da absorbância a 760 nm. Para a curva

padrão foi utilizado diferentes concentrações de solução padrão de ácido gálico (10 a 90 mg

mL-1

). As medições foram realizadas em triplicata e o resultado foi expresso em g de ácido

gálico 100 g-1

de amostra em base seca.

51

2.2.2.4 Atividade antioxidante (ABTS +•)

Atividade antioxidante foi avaliada segundo o método TEAC descrita por Re et al.

(1999). Os extratos de café verde e de café torrado e micronizado foram preparado com 50

mg mL-1. A solução de ABTS radicais cátions (ABTS • +) foi preparada com 7 mM de

solução de ABTS com 140 mM de persulfato de potássio. Esta mistura, acondicionada em

frasco âmbar, permaneceu à temperatura ambiente por 16 horas e ao abrigo da luz antes de

sua utilização. A solução ABTS • + estoque foi diluída com solução salina tamponada de

fosfato (pH 7,4) para atingir uma absorbância de aproximadamente 0,7 em 734 nm. Em um

tubo de ensaio, com 10 µL de amostra ou do padrão Trolox foi adicionado 4 mL da solução

de ABTS • +. Após 6 minutos de reação, a leitura da absorbância foi realizada a 734 nm em

espectrofotômetro UV-Vis (Beckman, modelo DU600, CA, EUA). Uma solução de etanol

com concentrações conhecidas de Trolox (10 a 250 µmol L-1) foi utilizada para a calibração

da curva, sendo representada graficamente como porcentagem de inibição (%) por

concentração de Trolox. Os resultados foram expressos em µM equivalente de Trolox

(TEAC) em g 100 g-1 de amostra inicial em base seca.

2.2.2.5 Tamanho de partículas

O tamanho de partícula médio e a distribuição de tamanho de partícula da farinha

de arroz e café torrado e micronizado foram determinados num determinante de tamanho de

partícula LV-950 (Horiba, Kyoto, Japão), a 25± 0,5 °C, utilizando o método de difração a

laser e o módulo de dispersão a seco (adaptado das Notas de Aplicação AN145-HORIBA).

2.2.2.6 Cor

A cor foi determinada através de um espectrofotômetro MiniScan HUNTERLAB

CR-400 (Konica Minolta Sensing Americas), seguindo o sistema CIEL*a*b*, determinando-

se os parâmetros de L*, a* e b* (MINOLTA, 1993), em que L representa a luminosidade da

amostra, com valores entre 0 (totalmente preto) e 100 (totalmente branco). E os valores de a*

e b* representam a cor variando do vermelho (+a*) ao verde (-a*) e do amarelo (+b*) ao azul

(-b*), respectivamente. O iluminante foi D65, sendo as leituras realizadas em triplicatas, com

52

três pontos de leitura em cada uma, obtendo-se a média dos pontos. Os resultados foram

expressos pela média e desvio padrão.

2.2.3 Produção do cereal matinal

2.2.3.1 Processo de extrusão termoplástica

O cereal matinal foi produzido em extrusora mono rosca (Brabender, Duisburg,

DEU), variando-se o conteúdo de café torrado e micronizado em substituição da farinha de

arroz (CTM: 2,2, 3, 5, 8 e 9,2%) e a temperatura da 3ª zona (131,8, 140, 160, 180 e 188,2 °C).

As condições de operação da extrusora e a quantidade de matérias-primas para compor os

ensaios foram definidos pelos resultados de testes preliminares. Os parâmetros utilizados para

a extrusão foram: configuração de compressão da rosca de 3:1, diâmetro da matriz de 3 mm,

120 rpm de velocidade de rotação, 16% de umidade (base seca), temperaturas da 1ª (70 °C) e

2ª (120 °C) zonas e vazão de aproximadamente 95 g min-1

.

Previamente a extrusão, os ensaios foram ajustados quanto a umidade pela adição

de água destilada, homogeneizados em misturador planetário Stand Mixer (KitchenAid),

acondicionados em sacos plásticos de polietileno, e mantidos sob refrigeração por 24 horas a

7 °C, a fim de garantir a uniformidade da umidade, até a execução do teste. Posterior ao

processo térmico, os extrusados foram imediatamente transferidos para estufa de circulação

de ar a 50 °C por 2 horas ou até atingir umidade inferior a 6%. Os produtos foram em seguida

armazenados em embalagens metálicas com barreira de oxigênio e luz até o momento da

realização de análises.

2.2.4 Caracterização do cereal matinal extrusado

Os cereais matinais obtidos foram avaliados quanto às suas propriedades físicas e

tecnológicas, sendo realizado posteriormente a definição dos extrusados para a análise

sensorial e determinação do conteúdo de compostos bioativos (itens 2.2.2.2, 2.2.2.3 e 2.2.2.4)

através da Análise de Componente Principal desses resultados.

53

2.2.4.1 Índice de expansão (IE)

Dez amostras aleatórias de extrusado de cada ensaio foram mensurados quanto ao

seu diâmetro através de um paquímetro Craftsman. O IE foi determinado pela razão entre a

média do diâmetro das amostras e diâmetro da matriz da extrusora (MERCIER, LINKO e

HARPER, 1998).

2.2.4.2 Dureza instrumental

A textura foi determinada pelo Texturômetro Stable Micro-System, modelo TA -

XT2i (Surrey, Reino Unido). Previamente, para padronização os extrusados foram cortados

em 5 cm de comprimento. Para a execução do teste foi adotada probe Warner-Bratzler com

sonda de forma “V”, velocidade do pré-teste de 2 mm s-1

, velocidade do teste de 1 mm s-1 e

velocidade do pós-teste de 1 mm s-1

, distância de 20 mm e limiar de força de 0,05 N. O corte

foi realizado perpendicularmente ao eixo principal do extrusado até rompê-lo completamente.

As análises foram conduzidas com 15 repetições, obtendo-se como resultado a média de 10

repetições, com a exclusão dos pontos extremas, da força máxima utilizada para romper o

cereal.

2.2.4.3 Bowl-life

Quinze extrusados de cada ensaio, padronizados em 5 cm de comprimento, foram

totalmente imersos em 150 mL de leite integral a 10 °C por 3 minutos, sendo em seguida

drenados por 10 segundos com auxílio de uma peneira. Posteriormente, prosseguiu-se com a

análise da textura em leite nas mesmas condições do extrusado seco.

2.2.4.4 Cor instrumental

A cor foi analisada conforme o item 2.2.2.6. A diferença de cor (ΔE*) foi

calculada em relação a amostra controle de farinha de arroz extrusada, conforme Equação 1:

Equação 1

𝛥𝐸∗ = √(∆𝐿∗)2 + (∆𝑎∗)2 + (∆𝑏∗)2

54

Onde ∆𝐿∗, ∆𝑎∗ e ∆𝑏∗ corresponde a diferença desses parâmetros entre a amostra

controle e amostra do ensaio.

2.2.4.5 Análise de imagem da seção transversal do extrusado

Os extrusados foram cortados ao meio com uma faca Stanley, obtendo-se cinco

pedaços de cada ensaio. As imagens da seção transversal dos extrusados foram capturados

através de um scanner equipado com o software HP PrecisoScan versão Pro 3.1 (HP Scanjet

4400C, Hewlett-Packard, USA), utilizando um papel de fundo preto. As configurações padrão

para brilho (meios-tons 2.2) e contraste (destaca 240, meios-tons 2.2 e sombras 5) do software

do scanner foram utilizados para a aquisição das imagens, sendo estas salvas em JPEG.

Posteriormente, foram convertidas para 600 dpi pelo programa IrfanView 64 (Irfan Skiljan,

Áustria). As imagens foram em seguida analisadas pelo programa Image J (National Institutes

of Health, Bethesda, MD, EUA). Foram determinados área do cereal (mm2), perímetro (mm)

e circularidade (0-1). O diâmetro médio foi obtido pelo diâmetro longitudinal e transversal do

cereal. Para a análise celular, as imagens foram ajustadas para o formato de 8 bits, com

contraste de 172, intervalo de tamanho de célula definido como 0,10 - ∞ (ferramenta de

análise de partículas) e "Overlay masks" selecionado. Os dados utilizados para cada imagem

foram: número de células, área média (mm²) e circularidade média (0-1) das partículas e os

valores médios foram calculados para a análise estatística. Valor de circularidade igual a 1,0

indica um círculo perfeito (OLIVEIRA, ROSELL e STEEL, 2015).

2.2.4.6 Índice de absorção em água (IAA) e índice de solubilidade em água (ISA)

Os índices de absorção e solubilidade em água foram determinados segundo

Anderson et al (1969). Inicialmente, os extrusados foram triturados com blender até atingirem

granulometria correspondente ao mesh 60. Uma amostra de aproximadamente 2,5 g foi

suspensa em 30 mL de água destilada em tubo de centrífuga. Durante 30 minutos essa

suspensão foi agitada de forma intermitente, e após centrifugada por 10 min a 3000 x g. O

sobrenadante foi transferido para placa de alumínio para ser evaporado em estufa de

circulação de ar a 105 °C por 4 horas. O IAA correspondeu a diferença do peso do resíduo

centrifugado após remoção do sobrenadante e peso do resíduo evaporado pelo peso inicial da

amostra. E o ISA correspondeu a razão do peso do resíduo evaporado pelo peso inicial da

55

amostra representado em porcentagem. A análise foi conduzida em triplicata e os resultados

expressos em base seca.

2.2.4.7 Propriedades de pasta

Para a análise de viscosidade de pasta foi utilizado o Rapid Visco Analyser (RVA

4500, Perten Instruments, Austrália) com o software Thermocline for Windows, sendo

empregado a configuração Extrusion 1 para os extrusados e Standard para a farinha de arroz.

Foram pesados 3 g de cada amostra e ajustadas a 14% de umidade (levando-se em

consideração que a cada 3 g de amido adiciona-se 25 mL de água destilada). As cápsulas de

alumínio foram acopladas na torre do RVA dando-se início a análise. Ao final da análise foi

obtida uma curva característica de cada amostra, com os seguintes dados: tempo de

viscosidade máxima (min), viscosidade máxima (cP) – viscosidade máxima durante o ciclo de

aquecimento, viscosidade mínima (cP) – viscosidade mínima após o pico da viscosidade ,

viscosidade final (cP) – viscosidade obtida no final da análise no ciclo de resfriamento,

setback (cP) – diferença entre a viscosidade final e viscosidade mínima após o pico da

viscosidade, temperatura de pico (°C), breakdown (cP) – diferença entre viscosidade máxima

e mínima (ADEDOKUN e ITIOLA, 2010) e viscosidade a frio – viscosidade a 25 °C, no

início do aquecimento. A análise foi conduzida em triplicata e os valores obtidos foram

expressos em centipoise (cP).

2.2.4.8 Teste afetivo de aceitação

Para a análise sensorial do produto foram selecionados três produtos que

apresentaram características tecnológicas desejadas de expansão, cor e dureza. Para dar gosto

doce, os cereais foram pulverizados com solução aquosa de sacarose de 50 °brix (1:0,7), secos

em estufa de circulação de ar a temperatura de 50 °C por 1 hora. O estudo foi aprovado pelo

Comitê de Ética da Universidade Estadual de Campinas, sob o número CAAE

55950216.8.0000.5404 (Apêndice B). A análise foi realizada com 120 provadores através de

ficha sensorial (Apêndice D) com escala hedônica de 9 (nove) pontos, variando de 1 –

desgostei muitíssimo a 9 – gostei muitíssimo, em que as amostras foram avaliadas quanto à

aparência, aroma, sabor, textura, cor e impressão global. Foi utilizada escala de 5 (cinco)

pontos, variando de 1 – certamente não compraria a 5 – compraria, para a intenção de compra.

56

Antes do início da análise foi entregue aos participantes o Termo de Consentimento Livre

Esclarecido (Apêndice C). As amostras, codificadas aleatoriamente com 3 dígitos, foram

servidas uma a uma, com porção de leite pasteurizado a 10 °C, na proporção de 2 g de cereal

para 25 mL, em cabines com luz branca em ambiente condicionado a 24 °C.

2.3 ANÁLISE DE DADOS

Os resultados da composição centesimal e determinação de fenóis totais e

atividade antioxidante, quantificação de cafeína, ácidos caféico e clorogênico foram

analisados através do Teste de t de Student (p < 0,05) entre as amostras de café verde e café

torrado e micronizado. Para as análises tecnológicas e sensoriais utilizou-se análise de

variância (ANOVA), com médias comparadas pelo teste de Scott-Knott (p < 0,05), através do

software Sistema de Análise de Variância Para Dados Balanceados (SISVAR 5.6). A seleção

dos ensaios para a sensorial foi realizada através da ACP (Análise de Componente Principal)

para o agrupamento de amostras similares de acordo com as propriedades físicas e

tecnológicas através do software Pirouette 3.11 (Infometrix).

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1 CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS

3.1.1 Composição centesimal

A composição centesimal das matérias-primas em base seca encontra-se na Tabela

4. A farinha de arroz apresentou uma umidade dentro do determinado pela legislação

brasileira (BRASIL, 1978) de até 13,00 g 100g-1

. Os outros componentes estão similares com

a literatura (HAGENIMANA, DING e FANG, 2006; DING et al., 2005).

O café verde apresentou composição próxima ao encontrado por Franca,

Mendonça e Oliveira (2005) para o café arábica. O café torrado devido ao processo térmico

sofreu modificações em sua composição, o que revela que a composição final do café torrado

é dependente desse processo, além também de depender das características do café verde. Os

carboidratos são um dos mais afetados devido às mudanças de quantidade e estrutura. Isso

porque parte dos açúcares são convertidos a produtos das reações de Maillard e pirólise

57

(BRANDBURY, 2001). O teor de fibras do café foi alto e similar ao determinado na tabela

brasileira de composição de alimentos (NEPA, 2011).

Tabela 4 - Composição centesimal da farinha de arroz (FA), café verde (CV) e café torrado e micronizado

(CTM) em base seca (g 100g-1

)1,2

.

FA CV

4 CTM

4

Cinzas 0,69±0,02 4,23±0,00 4,40±0,01*

Proteína 10,28±0,18 14,19±0,49 14,63±0,15

Lipídeo 1,11±0,01 13,16±0,44 13,28±0,28

Fibra alimentar 0,00± 0,00 54,49± 0,60 56,53± 0,77

Carboidratos

disponíveis3

87,93± 0,18 13,93± 0,89* 11,17± 0,77

1Valores expressos como média ± desvio padrão.

2Umidade inicial: FA = 10,56±0,02 CV = 9,42±0,03; CTM = 1,11±0,04;

3Calculado por diferença: carboidratos = 100 – [(cinzas) – (proteína) – (lipídeo) – (fibra total)]

4Teste de t de Student entre CV e CTM

*Valores estatisticamente diferentes na mesma linha pelo teste t (p < 0,05)

3.1.2 Compostos bioativos, fenóis totais e atividade antioxidante

Os dados dos compostos estão expostos na Tabela 5 e os cromatogramas no

Apêndice A (Figuras 1, 2 e 3).

O valor encontrado para cafeína no CV está de acordo com os encontrados por

Spiller (1998) e Mussatto et al. (2011). A cafeína do CTM foi similar ao encontrado por

Kitzberger, Scholz e Benassi (2014) com média de 12,05 mg g-1

para diferentes cultivares de

café arábica torrados a 200 °C por 5 minutos. Alves et al. (2006) em torra média obteveram

13,50 mg g-1

de cafeína. Também foi verificado valores entre 10,90 mg g-1

e 16,50 mg g-1

para diferentes cafés torrados comerciais (FUJIOKA e SHIBAMOTO, 2008).

A cafeína é mais resistente às altas temperaturas do que os ácidos caféico e

clorogênico. Apesar de haver pequenas perdas da substância pura por sublimação a 178°C,

durante a torrefação não são observados perdas significativas de cafeína, o que corrobora com

o obtido neste trabalho. Isso ocorre provavelmente pelo aumento no ponto de sublimação da

cafeína, causado pelas elevadas pressões internas e uma baixa difusão de vapor do grão

(MOREIRA, TRUGO e DE MARIA, 2000).

58

O teor de ácido clorogênico total determinado para o café torrado e micronizado

foi semelhante ao encontrado por Fujioka e Shibamoto (2008), que foi entre 5,26 a 17,1 mg g-

1 em cafés torrados comerciais, e também estão de acordo com o trabalho de Cheong et al.

(2013), que encontraram valores entre de 29,32 e 30,19 mg g-1

no café verde de várias

espécies e 6,05 e 18,70 mg g-1

no café torrado. Os valores determinados para ácido caféico do

café verde e torrado foram superiores ao encontrado por Cheong et al. (2013), que ficaram

entre 0,17 e 0,57 mg g-1

e entre 0,04 e 0,40 mg g-1

, respectivamente.

Tabela 5 – Compostos fenólicos e atividade antioxidante do café verde (CV) e café torrado e micronizado

(CTM) em base seca1.

CV CTM

Cafeína (mg g-1

) 11,14±0,26 12,96±0,35

Ácido clorogênico (mg g-1

) 28,74±0,70* 14,01±0,71

Ácido caféico (mg g-1

) 2,65±0,08* 1,08±0,06

Fenóis totais (g ácido gálico 100g-1

) 3,00±0,88* 1,64±0,91

Atividade antioxidante (µmol Trolox g-1

) 88,88±1,99 160,64±0,67*


*Valores estatisticamente diferentes na mesma linha pelo teste t (p < 0,05)

Os ácidos clorogênicos são os principais compostos fenólicos não voláteis

presentes no café. Esses ácidos são formados pela esterificação de ácido quínico com o

caféico, ou o felúrico com p-cumárico, fazendo com que haja pequenas quantidades de ácidos

fenólicos livres no café verde. O conteúdo de ácidos clorogênicos totais do café torrado

depende da espécie, variedade, torra, e também da extração e método de análise (MOREIRA,

TRUGO e DE MARIA, 2000).

O processo de torrefação leva a perdas significativas do conteúdo de ácidos

clorogênicos, de aproximadamente 60,9% para o café arábica em torra clara, devido à

degradação destes compostos pela temperatura, resultando na formação de compostos voláteis

de aroma e pigmentos (melanoidinas) (SHAHIDI e NACZK, 2004). Parte do que foi perdido

pode ser encontrado na forma de ácido quínico, caféico e compostos fenólicos de baixa massa

molecular, mas também pode haver perdas dos produtos da degradação desses ácidos por

volatilização (MOREIRA, TRUGO e DE MARIA, 2000).

Os valores obtidos para fenóis totais para café verde e café torrado e micronizado

estão abaixo do encontrado por Cheong et al. (2013) que determinaram valores entre 4,31 e

59

5,38 g de ácido gálico 100 g-1

e 3,37 e 4,31 g de ácido gálico 100 g-1

, respectivamente. A

atividade antioxidante foi maior em CTM em relação a CV, com valor abaixo do encontrado

por Contreras-Calderón et al. (2016), com média de 306,8 µmol Trolox g-1

em cafés

comerciais colombianos de torra média.

A relação do processo de torra e a atividade antioxidante do café vem sendo

amplamente estudada, mas apresentando resultados contraditórios (COELHO et al., 2014;

KITZBERGER, SCHOLZ e BENASSI, 2014; LANG et al., 2013) provavelmente pelos

diferentes métodos de torrefação ou ainda pelos diferentes métodos de avaliação da atividade

antioxidante (VAN DER WERF et al., 2014). Em geral, a atividade antioxidante pode

permanecer estável ou reduzir conforme o maior tempo e temperatura da torrefação. A

redução dessa ação pode estar atribuída às perdas de compostos fenólicos durante a torra

(VIGNOLI et al., 2014). Entretanto, foi observado em torras médias um aumento da atividade

de eliminação de radicais livres em relação ao café verde, devido ao aumento das frações não

fenólicas geradas (VIGNOLI, BASSOLI e BENASSI, 2011).

3.1.3 Tamanho de partículas

Os extrusados obtidos por extrusão termoplástica requerem de matérias-primas

com menores granulometrias, visto que quanto menor a partícula haverá uma maior

estabilidade da célula gasosa de se expandir (JAMIM e FLORES, 1998; GUY, 2001).

Partículas menores favorecem uma textura mais macia, enquanto uma granulometria maior

resulta em maior crocância (GUJRAL et al., 2001). As maiores partículas serão menos

hidratadas do que as demais, podendo levar a diferentes graus de cocção do produto, por isso,

a necessidade também de uma maior homogeneização do tamanho das partículas da amostra

(HUBER, 2001).

Como exposto na Tabela 6, a farinha de arroz (FA) e o café torrado e micronizado

(CTM) possuem granulometrias diferentes, com uma maior concentração em mesh entre 635

e 200 para FA, e entre 170 e 50 para CTM. Apesar das possíveis implicações que diferentes

granulometrias podem gerar, a porcentagem de café adicionado a farinha de arroz nos ensaios

foi baixa, já que a maior concentração das formulações foi de farinha de arroz atingindo o

mínimo de 90,8% e máximo de 97,8%.

60

Tabela 6 - Distribuição do tamanho das partículas da farinha de arroz (FA) e café torrado e micronizado (CTM).

Diâmetro (µm) ASTM mesh FA (%) CTM (%)

20 a 75 635 a 200 47,10 16,38

90 a 300 170 a 50 19,16 61,05

355 a 1180 45 a 16 18,56 20,09

1400 a 4000 14 a 5 15,18 2,48

3.1.4 Cor

Na Figura 1 podem ser observadas as distintas cores das amostras usadas para o

processo de extrusão. A farinha de arroz naturalmente apresenta cor branca, e a análise de cor

confirma essa característica, com alto valor de L* (Tabela 7), corroborando com a literatura

(BECKER et al., 2014). O café verde apresentou uma luminosidade de 70,47 e valor positivo

para b* superior ao a*, manifestando dessa forma, uma tendência maior a tonalidade amarela.

Figura 1 - Cor da farinha de arroz (FA), café verde (CV) e café torrado e micronizado (CTM).

Tabela 7 - Parâmetros de cor (L, a*, b*) obtidos para as matérias-primas1.

L*² a*² b*²

FA 96,19±0,14 -0,37±0,02 5,50±0,06

CV 70,47±0,16† 3,20±0,14 21,02±0,14†

CTM 43,73±0,39 10,99±0,07† 15,42±0,12


²L*, luminosidade (0, preto; 100, branco); coordenadas cromáticas: a*, (verde (-a*) a vermelho (+a*)) e b* (azul

(-b*) a amarelo (+b*))

†Valores estatisticamente diferentes na mesma coluna pelo teste t (p ≤ 0,05)

61

Percebe-se a redução da luminosidade do grão de café após a torrefação que foi de

70,47 para 43,73, bem como o valor de b*, apresentando diferença estatística (p < 0,05) entre

essas amostras. Essa redução, além da reação de Maillard, também é caracterizada pela perda

de matéria seca, que pode chegar a atingir 20% (SPILLER, 1998), e evaporação da água do

grão, que reduziu a umidade de 9,42% para 1,11% (Tabela 5). A variação de a* depende da

cor do grão cru, variedade, idade dos grãos e outros (MOURA et al., 2007).

O processo de torrefação do grão de café verde modifica drasticamente a cor,

variando conforme a intensidade do tratamento térmico, podendo apresentar tons de canela ao

marrom extremamente escuro para preto com óleo na superfície (SPILLER, 1998). Os

polissacarídeos, proteínas e compostos fenólicos presentes no grão contribuem para a

formação de melanoidinas, que ocorre nos estágios finais da reação de Maillard, que irá

conferir cor ao grão (SILVÁN, MORALES e SAURA-CALIXTO, 2010). A cor do café

torrado também pode estar relacionada com a perda de ácidos clorogênicos, que apresentam

um decréscimo linear com a diminuição dos valores de cor. Somente a cafeína é que não

demonstra uma relação significativa com a cor gerada na torrefação (LANG et al., 2013).

3.2 CARACTERIZAÇÃO DE CEREAL MATINAL EXTRUSADO

3.2.1 Caracterização física e tecnológica


O índice de expansão dos cereais matinais variou entre 2,36 e 3,05 (Tabela 8) com

diferenças estatísticas entre as médias (p < 0,05). Os ensaios que obtiveram maiores

expansões foram C4 e C7, em temperaturas de 131,8 e 140 °C, e teores de CTM de 5 e 8%,

respectivamente, sugerindo que o aumento de CTM requer uma maior temperatura para se

obter uma maior expansão. Yeh (2004) indicou uma faixa de temperatura entre 135 °C e 150

°C para uma ótima expansão de extrusados de arroz dependendo da umidade utilizada.

Em extrusados de arroz produzidos em extrusora mono rosca foram encontrados

expansões de 3,43 a 165 °C (3ª zona) e 11,36% de umidade (ASARE et al., 2012) e expansão

média de 3 para diferentes genótipos de arroz, extrusados a 80 °C com 17% de umidade e 180

rpm (BECKER et al., 2014). Ferreira et al., (2013) obtiveram para extrusados de quirera de

arroz e café em pó uma expansão máxima (3,70) nas condições de 140 °C, 16% de umidade e

62

10% de café e 160 °C, 18% de umidade e 7% de café, identificando também que a fibra do

café influenciou na redução da expansão.

Tabela 8 - Dados experimentais de índices de expansão, dureza e bowl-life dos cereais matinais com farinha de

arroz e café torrado e micronizado*.

Ensaio CTM:FA Temperatura

(°C)

Índice de

expansão Dureza (N) Bowl-life (N)

C1 2,2:97,8 160,0 2,79±0,15b 25,28±3,11ª 25,22±2,68ª

C2 3,0:97,0 140,0 2,70±0,22b 30,43±3,96ª 22,18±2,10

b

C3 3,0:97,0 180,0 2,77±0,25b 27,06±3,62ª 22,95±2,77

b

C4 5,0:95,0 131,8 2,98±0,18ª 20,86±3,09b 14,74±1,79

c

C5 5,0:95,0 160,0 2,63±0,12b 28,60±3,99ª 25,91±2,44ª

C6 5,0:95,0 188,2 2,36±0,14c 27,70±4,89ª 26,77±3,42ª

C7 8,0:92,0 140,0 3,05±0,17ª 22,76±3,87b 21,11±2,09

b

C8 8,0;92,0 180,0 2,65±0,23b 22,77±3,23

b 22,94±3,47

b

C9 9,2:90,8 160,0 2,70±0,18b 25,94±5,80ª 24,39±2,98ª

*Valores expressos como média ± desvio padrão. Letras minúsculas diferentes na mesma coluna diferem entre si

pelo teste de Scott-Knott (p < 0,05). CTM – café torrado e micronizado; FA – farinha de arroz

A expansão é dependente da rede de amido formada durante o aquecimento e

cisalhamento da extrusão que tem a capacidade de aprisionar vapor de água em seu interior,

formando bolhas de ar ao emergir da matriz (HARPER, 1981). Outro aspecto a ser

considerado é a viscosidade da parede da bolha de ar, visto que uma baixa viscosidade,

ocasionada por uma baixa umidade permite um maior crescimento das bolhas de ar (FAN,

MITCHEL e BLANSHARD, 1996).

Apesar da expansão estar diretamente relacionada com a temperatura, a umidade

tem um efeito mais significante, podendo reduzir a expansão em alto teor de umidade,

tornando o material mais denso e duro (HAGENIMANA, DING e FANG, 2006). Com a

umidade fixa de 16%, observou-se que a variação da concentração de CTM em temperaturas

constantes resultaram em expansões semelhantes, com exceção de C7.

Outros fatores que também podem influenciar na expansão, reduzindo-a, são os

altos teores de proteínas, lipídeos e fibras presentes da matéria-prima. As proteínas acabam

por ajustar a distribuição de água através de ligações covalentes e interações não ligantes. Os

lipídeos, assim como a água, também podem ter ação lubrificante, reduzindo a dissipação da

energia mecânica, e consequentemente diminuindo a quantidade de amido gelatinizado

63

(GUY, 2001). E as fibras podem formar uma matriz com amido e água, ou levar a diluição do

amido, gerando uma menor porosidade do extrusado (ROBIN, SCHUCHMANN e PALZER,

2012; OBRADOVIĆ et al., 2014).


Os extrusados demonstraram a necessidade de uma força de compressão acima de

20 N para serem rompidos, apresentando diferenças estatísticas entre si (p < 0,05) (Tabela 8).

O extrusados com menores valores de força de compressão foram C4 e C7, que também

obtiveram maior expansão. A textura está intimamente relacionada com o índice de expansão,

pois a porosidade e uniformidade das bolhas de ar formadas na extrusão estão ligadas a

dureza do produto (COLONNA, TAYEB e MERCIER, 1989; DING et al., 2005; ANTON e

LUCIANO, 2007).

O que se percebe é uma tendência do aumento de temperatura refletir em uma

redução da dureza, pois com um maior grau de gelatinização do amido a densidade e a dureza

do material são diminuídas (MERCIER e FEILLET, 1975). Entretanto, a adição de fibras

pode levar frequentemente ao aumento da dureza, devido as interações com amido ocorridas

durante a extrusão (ROBIN, SCHUCHMANN e PALZER, 2012).

3.2.1.3 Bowl-life

Os valores de dureza variaram de 14,74 e 28,18 N (Tabela 8) para os cereais

matinais imersos em leite integral, com valor maior para o ensaio C6. A menor dureza foi

obtida com ensaio C4 com 5% a 131,8 °C, corroborando com a maior expansão, que reflete

em uma maior porosidade.

O leite absorvido pelos cereais resultou em uma redução da dureza quanto

comparado aos extrusados avaliados sem leite. Os cereais matinais quando imersos no leite

sofrem alterações na textura devido à absorção repentina de umidade (MACHADO et al.,

1998), perdendo sua textura quebradiça e tornando-se encharcados (MACHADO, OLIVEIRA

e CUNHA, 1999; SACCHETT, PITTIA e PINNAVAIA, 2005). Segundo Sacchetti, Pittia e

Pinnavaia (2005), essas alterações podem ser atribuídas ao efeito plastificante da água que

modifica a resistência mecânica dos produtos pelo amolecimento da matriz de amido e

64

proteína, e também pode estar relacionado com a porosidade do material (TAKEUCHI,

SABADINI e CUNHA, 2005).

Durante a imersão de extrusado em leite integral, Machado, Oliveira e Cunha

(1999), observaram, também, a formação de uma camada de lipídeos depositada na superfície

do cereal, que acarretou em uma menor taxa de transferência de massa quando comparado

com cereal imerso em água.

A habilidade do extrusado em se hidratar está correlacionada com o tratamento

térmico empregado, pois diferentes temperaturas refletem em diferentes graus de

gelatinização do amido, resultando em diferentes taxas de absorção de água e amolecimento

do produto. Uma maior preservação dos parâmetros de textura durante a imersão pode ser

obtida com a aplicação de uma cobertura de açúcar no cereal, apesar de aumentar a dureza

inicial do cereal (SACCHETTI, PITTIA e PINNAVAIA, 2005).

Os ensaios C1, C5 e C9 obtiveram para esses os parâmetros de expansão, dureza

e bowl-life respostas estatisticamente iguais, indicando dessa forma que se pode trabalhar

com extremos de concentração de CTM sem prejudicar essas características em uma mesma

temperatura (160 °C).

3.2.1.4 Cor

Os resultados obtidos dos parâmetros de cor encontram-se na Tabela 9. O

parâmetro L* apresentou variação entre 60,79 e 72,25, a*, entre 5,12 e 7,83, b*, entre 17,95

e 20,39, e ΔE*, entre 18,11 e 29,91. Os cereais apresentaram diferenças significativas entre

si (p < 0,05). Foi observado que o aumento da concentração de CTM leva a uma redução de

L* e o aumento de a* e b*. Quanto ao ΔE*, ao ser comparado com o controle, ficou

perceptível a diferença de cor visual dos cereais matinais, podendo também ser visível a

diferença entre eles.

A alta temperatura combinada com uma baixa umidade também favorece a reação

de Maillard, que ocorre entre açúcares redutores e os grupos amino livre, levando a

degradação de pigmentos e consequente escurecimento do produto (CHEFTEL, 1986). A

expansão do extrusado também pode influenciar na cor, pois, uma menor expansão leva a

concentração de pigmentos escuros, tornando a cor do produto mais intensa (MERCIER,

LINKO E HARPER, 1998). Aliado a isso, a coloração mais escura do café pela formação de

65

melanoidinas durante a torrefação, pode levar a uma maior distinção de cor em relação ao

padrão com o aumento da concentração de CTM.

Tabela 9 - Dados experimentais dos parâmetros de cor dos cereais matinais com farinha de arroz e café torrado e

micronizado1.


(°C) L*² a*² b*

² ΔE*²

Controle 0,0:100,0 160,0 89,11±0,10 0,26±0,01 13,09±0,26 -

C1 2,2:97,8 160,0 72,25±0,31ª 5,12±0,07g 17,95±0,08

e 18,11±0,30

f

C2 3,0:97,0 140,0 68,16±0,22c 6,32±0,09

d 19,67±0,07

b 22,78±0,33

c

C3 3,0:97,0 180,0 67,04±0,71d 6,65±0,17

c 19,57±0,20

b 23,77±0,74

c

C4 5,0:95,0 131,8 65,00±0,94e 7,35±0,26

b 20,39±0,25ª 26,08±0,91

b

C5 5,0:95,0 160,0 68,41±0,12c 6,12±0,07

e 18,85±0,07

c 22,18±0,12

d

C6 5,0:95,0 188,2 69,56±0,38b 5,81±0,07

f 18,45±0,21

d 20,92±0,43

e

C7 8,0:92,0 140,0 61,90±0,52f 7,72±0,09ª 19,34±0,25

b 28,82±0,53ª

C8 8,0;92,0 180,0 64,82±0,66e 7,09±0,20

b 19,03±0,22

c 25,83±0,70

b

C9 9,2:90,8 160,0 60,79±0,55f 7,83±0,05ª 19,43±0,16

b 29,91±0,52ª

1Valores expressos como média ± desvio padrão. Letras minúsculas diferentes na mesma coluna diferem entre si

pelo teste de Scott-Knott (p < 0,05).

²L, luminosidade (0, preto; 100, branco); coordenadas cromáticas: a*, (verde (-a*) a vermelho (+a*)) e b* (azul

(-b*) a amarelo (+b*)), ΔE, diferença de cor entre amostra e padrão

CTM – café torrado e micronizado; FA – farinha de arroz


Mudanças na estrutura dos extrusados vêm sendo estudadas utilizando-se como

técnica análise de imagem 3D com tomografias de raios-X (CHANVRIER et al., 2013;

CHANVRIER et al., 2014; CHASSAGNE-BERCES et al., 2011) ou por microscopia

eletrônica de varredura. Mas segundo Oliveira, Rosell e Steel (2014), a estrutura

macroscópica dos extrusados não havia sido notada anteriormente, mesmo que as medidas

utilizadas (diâmetro, área e perímetro) demonstrassem o impacto do processo de extrusão. As

imagens dos cortes transversais dos extrusados estão expostas na Figura 2, onde pode-se

perceber distinções na estrutura das células formadas nos diferentes ensaios.

66

Figura 2 - Imagem da seção transversal dos extrusados. Os números correspondem aos cereais matinais obtidos

em diferentes concentrações de CTM e temperatura.

Os resultados obtidos (Tabela 10) demonstraram haver poucas diferenças

estatisticamente significativas (p < 0,05) dos parâmetros analisados. A circularidade do

extrusado, área do extrusado e circularidade das células foram similares, indicando que o

aumento de CTM ou temperatura não influenciaram nesses parâmetros. Por outro lado, a

elevação da temperatura aumentou o número de células de gás quando observado em ensaios

com mesma concentração de CTM, demonstrando que a temperatura teve mais influência

nessa resposta. A circularidade do extrusado e das células ficaram próximos 1, revelando uma

circularidade quase regular quanto a essa forma.

Produtos extrusados à base de amido normalmente apresentam uma matriz porosa

como consequência da expansão do produto ao sair da extrusora. A evaporação da água e a

queda de pressão para pressão atmosférica leva a formação de bolhas. A viscosidade da

parede das bolhas acaba por se tornar um fator importante para o tamanho final da célula de

gás, pois em baixas viscosidades pode haver um maior crescimento (FAN, MITCHEL e

BLANSHARD, 1996).

Extrusados com adição de fibras também sofrem modificações na sua estrutura e

consequentemente na sua expansão. As fibras podem reduzir a porosidade (vinculada ao

tamanho da célula de gás), aumentar a dureza e a densidade do material (vinculado ao

diâmetro), conforme também o tipo de fibra presente (solúvel ou insolúvel) (ROBIN,

SCHUCHMANN e PALZER, 2012). A redução da pressão devido ao colapso das bolhas de

ar na interface de amido e fibras também limita a expansão do produto (CHANVRIER et al.,

2013; CHANVRIER et al., 2014; CHASSAGNE-BERCES et al., 2011).

67

Tabela 10 - Dados experimentais para a análise de imagem da seção transversal dos cereais matinais contendo farinha de arroz e café torrado e micronizado*.


(°C)

Diâmetro

(mm) Área (mm²) Perímetro (mm) CE

1 NC

1 AC (mm²)

1 CC

1

C1 2,2:97,8 160,0 3,67±0,11b 10,73±0,92

b 12,92±0,27

b 0,81±0,04

n.s. 32,67±4,19ª 3,75±0,62

n.s. 0,83±0,01

n.s.

C2 3,0:97,0 140,0 3,71±0,08b 11,32±0,62

b 13,78±0,84

b 0,76±0,12

n.s. 23,00±2,45

b 3,73±0,22

n.s. 0,82±0,01

n.s.

C3 3,0:97,0 180,0 3,90±0,04b 12,23±0,82

b 13,69±0,63

b 0,82±0,03

n.s. 35,00±2,00ª 3,96±0,28

n.s. 0,88±0,03

n.s.

C4 5,0:95,0 131,8 4,45±0,03ª 15,93±0,26ª 15,57±0,30ª 0,83±0,02n.s.

34,00±1,63ª 4,98±0,21n.s.

0,82±0,03n.s.

C5 5,0:95,0 160,0 3,82±0,23b 12,00±0,26

b 13,52±0,20

b 0,83±0,02

n.s. 21,00±0,82

b 4,48±0,09

n.s. 0,79±0,05

n.s.

C6 5,0:95,0 188,2 3,85±0,16b 11,94±1,07

b 13,40±0,36

b 0,83±0,05

n.s. 35,33±2,49ª 4,21±0,41

n.s. 0,86±0,02

n.s.

C7 8,0:92,0 140,0 3,34±0,02c 9,69±0,67

b 12,18±0,45

b 0,82±0,01

n.s. 21,33±2,05

b 3,44±0,57

n.s. 0,84±0,01

n.s.

C8 8,0;92,0 180,0 3,59±0,07b 10,40±1,02

b 12,81±0,82

b 0,80±0,06

n.s. 32,00±3,56ª 3,24±0,20

n.s. 0,81±0,06

n.s.

C9 9,2:90,8 160,0 3,73±0,07b 11,18±0,05

b 12,93±0,09

b 0,84±0,01

n.s. 30,00±1,41ª 4,00±0,30

n.s. 0,83±0,05

n.s.

*Valores expressos como média ± desvio padrão. Letras minúsculas diferentes na mesma coluna diferem entre si pelo teste de Scott-Knott (p < 0,05).

n.s. – não significativo

1CE – Circularidade do extrusado; NC – Número de célula; AC – Área da célula; CC – Circularidade da célula

68


Os resultados de índice de absorção e solubilidade em água estão expostos na

Tabela 11.

Tabela 11 - Médias dos dados experimentais de índices de absorção (IAA) e solubilidade (ISA) em água dos

cereais matinais com farinha de arroz e café torrado e micronizado*.

Ensaio CTM:FA Temperatura (°C) IAA ISA (%)

C1 2,2:97,8 160,0 5,86±0,05d 5,07±0,05

d

C2 3,0:97,0 140,0 7,57±0,09ª 4,36±0,41e

C3 3,0:97,0 180,0 6,19±0,03d 5,51±0,02

c

C4 5,0:95,0 131,8 6,51±0,03c 7,46±0,03ª

C5 5,0:95,0 160,0 7,10±0,07b 5,54±0,02

c

C6 5,0:95,0 188,2 5,77±0,09d 5,54±0,05

c

C7 8,0:92,0 140,0 6,40±0,56c 5,64±0,31

c

C8 8,0;92,0 180,0 5,83±0,03d 5,61±0,01

c

C9 9,2:90,8 160,0 6,00±0,03d 6,09±0,03

b



IAA variou entre 5,77 e 7,57, com diferenças estatísticas significativas (p < 0,05)

entre os cereais matinais. O maior índice foi obtido pelo cereal C2. O índice de absorção

indica o grau de degradação à integridade do grânulo de amido, refletindo a severidade do

processo térmico, ou seja, se a estrutura amilácea foi mantida ou não, aumentando ou

reduzindo a capacidade de absorção de água a temperatura ambiente pela disponibilidade de

grupos hidrofílicos para se ligarem às moléculas de água (FAUBION e HOSENEY, 1982;

GOMEZ e AGUILERA, 1983). Dessa forma, geralmente os maiores índices IAA são

atingidos com uma maior umidade. Isso reduz a degradação dos grânulos de amido,

resultando em um aumento da capacidade de absorção de água. Já em uma baixa umidade há

uma maior degradação do amido, o que reduz o IAA (COLONNA e MERCIER, 1983).

Observou-se que o aumento da temperatura reduziu a absorção dos cereais, e ao

mesmo tempo o aumento da concentração de CTM reduziu a absorção, provavelmente pela

presença de fibras e menor disponibilidade de amido. Esse comportamento também foi

observado por Ferreira et al. (2013) e Chávez et al. (2017) que constataram que o aumento da

69

concentração de café em pó levava a uma redução do índice de absorção, e que as fibras

também alteravam a solubilidade em água no processo de extrusão.

ISA variou entre 4,36 e 7,46%, com diferenças estatísticas (p < 0,05) entre os

ensaios. Observou-se uma tendência da redução desse índice com o aumento da concentração

de café. Ferreira et al. (2013) observaram tendência de redução de ISA com o aumento da

umidade e temperatura. Por outro lado, observaram que a interação da umidade com o

conteúdo de café aumentaram os valores de ISA até certo ponto. Baixa umidade e menor

porcentagem de café também levaram ao aumento do índice de solubilidade em água.

O índice de solubilidade reflete a presença de moléculas solúveis que são

atribuídas ao nível de dextrinização do amido extrusado (COLONNA, TAYEB e MERCIER,

1989). Condições severas da extrusão aumentam a dextrinização e consequentemente o ISA.

Mesmo em uma alta umidade, se combinada com uma alta temperatura haverá o aumento da

solubilidade, devido à fragmentação dos grânulos de amido (HAGENIMANA, DING e

FANG, 2006).


Os dados das propriedades de pasta permitem avaliar o impacto da extrusão

termoplástica e das formulações, que são dependentes dos graus de gelatinização e ruptura do

grânulo de amido (EL-DASH, GONZALES e CIOL, 1983). A Figura 3 abaixo expõe o

comportamento da viscosidade de pasta da farinha de arroz (Figura 3a) e dos cereais matinais

(Figura 3b) e a Tabela 12 demonstra os dados experimentais obtidos dos ensaios com

diferenças estatísticas significativas entre si (p < 0,05).

Figura 3 - Propriedades de pasta da farinha de arroz (a) e dos cereais matinais (b) adicionados de café torrado e

micronizado.

(a) (b)

70

O comportamento da farinha de arroz é consequência da presença de grânulos de

amido intactos. O amido não absorve água a temperatura ambiente e por isso não há pico da

viscosidade a frio. Entretanto, com elevação da temperatura e agitação ocorre a ruptura da

estrutura de amilose e amilopectina, permitindo a entrada de água para o interior do grânulo,

inchando-o. A absorção de água e o inchamento eleva a viscosidade, mas com a ruptura

máxima da sua estrutura essa viscosidade é reduzida. Com o resfriamento, ocorre a

reassociação das frações de amilose e amilopectina, formando gel e sinérese, que representam

a tendência de retrogradação do amido (HUANG e ROONEY, 2001)

A viscosidade a frio (Vfrio) a 25 °C variou entre 561,00 e 1007,67 cP. Esse

parâmetro indica a capacidade da farinha em absorver água a temperatura ambiente,

permitindo, assim, avaliar o grau de cozimento pela gelatinização do amido e dextrinização

causada também pelo atrito da rosca (COLONNA, TAYEB e MERCIER, 1989). Percebeu-se

que, o aumento da temperatura e concentração de CTM levou a uma redução da viscosidade a

frio. Isso ocorre, pois durante o tratamento térmico os grânulos de amidos perdem sua

estrutura cristalina, devido ao rompimento das ligações de hidrogênio, favorecendo a sua

hidratação em temperatura ambiente. Conforme a dextrinização é elevada, moléculas de

menor massa são formadas, dando origem ao gel em baixas temperaturas (EL-DASH,

GONZALES e CIOL, 1984). Entretanto, severas condições de processo também podem

reduzir Vfrio pela despolimerização do amido (MENEGASSI et al., 2007). A presença de

fibras também pode levar a redução da viscosidade a frio por não fornecerem suficiente

material viscoso, limitando a gelatinização do amido (TEBA, ASCHERI e CARVALHO,

2009).

A viscosidade máxima (Vmax) variou entre 721,33 e 936,67 cP, com redução da

viscosidade com o aumento da concentração de CTM. A perda da estrutura do grânulo faz

com este perca sua capacidade de inchar quando aquecido, apresentando baixa viscosidade a

95 °C. Se a viscosidade se apresentar alta, indica que ainda há predominância de grânulos de

amido intactos ou que parte da sua estrutura amilácea está conservada (HAASE, MINTUS e

WEIPERT, 1995).

O tempo e a temperatura da Vmax variaram entre 2,07 e 7,13 min, e entre 25,10 e

94,72°C, respectivamente. Os maiores valores de tempo e temperatura foram de C1 e C2.

Observou-se que o aumento da concentração CTM reduziu o tempo e a temperatura do pico

da viscosidade máxima.

71

A viscosidade mínima (Vmin) apresentou valores entre 382,33 e 642,67 cP, com

sua redução proporcional ao aumento do teor de CTM. Essa viscosidade é identificada quando

se atinge a ruptura máxima dos grânulos pela agitação do meio a temperatura constante. Por

isso, o conteúdo de amido presente pode levar a uma menor ou maior viscosidade devido à

disponibilidade de amido a sofrer rompimento de sua estrutura. Isso poderia justificar a

redução de Vmin com o aumento de CTM, com os menores valores para C7e C9.

Para a quebra da viscosidade ou breakdown foram obtidos valores entre 214,33 e

563,67 cP, sendo sugerido que o aumento da concentração de CTM aumenta a quebra da

viscosidade. Esse parâmetro refere-se à estabilidade da pasta durante o aquecimento e

agitação mecânica (TEBA, ASCHERI e CARVALHO, 2009), sendo cálculo realizado pela

diferença entre a viscosidade máxima e a mínima.

A viscosidade final (Vfinal) variou entre 847,00 e 1122,67 cP. A viscosidade

final está relacionada com a umidade e temperatura utilizadas no processo de extrusão,

sofrendo influência também da velocidade da rosca, tamanho de partículas e composição

centesimal da matéria-prima (COLONNA, TAYEB e MERCIER, 1989, MERCIER, LINKO e

HARPER, 1998). O IAA também está relacionado com a Vfinal, pois um alto índice de

absorção reflete em uma maior Vfinal (HARPER, 1994), comportamento, este que pode ser

notado na Figura 3.

Tendência a retrogradação ou setback refere-se ao comportamento do amido no

arrefecimento pelo efeito da recristalização das cadeias de amilose e amilopectina através das

ligações de hidrogênio, resultando na formação de precipitados e sinérese, com o aumento da

viscosidade final (TEBA, ASCHERI e CARVALHO, 2009). Foi observado efeito negativo da

concentração de CTM, sugerindo-se que o aumento de CTM diminui a tendência a

retrogradar, provavelmente pela menor quantidade de amido presente na formulação. Os

menores valores de setback foram obtidos nos tratamentos C7, C8 e C9 que continham as

maiores teores de CTM.

72

Tabela 12 - Médias dos dados experimentais para a resposta das propriedades de pasta (Vfrio, Vmax, Tempo do pico, Temperatura, Vmin, Breakdown, Vfinal e Setback) dos

extrusados*.


(°C) Vfrio (cP) Vmax (cP)

Tempo

(min) T (°C) Vmin (cP)

Breakdown

(cP) Vfinal (cP) Setback (cP)

Controle1 0,0:100,0 - 5654,67±36,01 6,13±0,05 84,68±0,02 4631,67±40,53 1023,00±7,26 10137,33±97,22 5505,67±130,27

C1 2,2:97,8 160,0 757,33±44,38d 884,00±4,24

b 7,11±0,03ª 94,62±0,16ª 642,67±1,70ª 241,33±2,62

e 1122,67±5,44ª 480,00±4,32ª

C2 3,0:97,0 140,0 936,00±46,73b 886,00±9,63

b 7,13±0,00

a 94,72±0,08ª 614,33±3,30

b 271,67±6,34

d 1094,67±4,03

b 480,33±1,25ª

C3 3,0:97,0 180,0 824,33±36,12c 797,67±1,89

d 6,64±0,03

d 89,97±0,44

c 525,67±2,36

e 272,00±2,16

d 946,00±2,16

d 420,33±3,68c

C4 5,0:95,0 131,8 1007,67±72,15ª 936,67±7,32ª 2,07±0,00f 25,10±0,02

e 382,33±7,04

h 563,67±14,06ª 847,00±9,74

g 474,00±7,12

b

C5 5,0:95,0 160,0 706,56±16,83d 807,67±4,92

d 6,96±0,05

b 93,72±0,67ª 544,56±3,45

c 263,11±1,81

d 972,00±5,08

c 427,44±1,64

c

C6 5,0:95,0 188,2 561,00±8,29e 854,67±4,92

c 6,82±0,03

c 91,60±0,49

b 640,33±3,09ª 214,33±5,91

f 1104,00±3,56

b 463,67±0,94

b

C7 8,0:92,0 140,0 811,67±57,74c 721,33±6,02

f 7,00±0,00

b 94,65±0,08ª 465,67±3,86

g 255,67±3,68

d 864,67±4,50

f 399,00±6,98

d

C8 8,0;92,0 180,0 629,67±20,50e 852,00±9,93

c 6,53±0,05

e 87,92±0,90

d 536,00±4,55

d 316,00±6,68

b 944,33±10,78

d 408,33±6,65

d

C9 9,2:90,8 160,0 675,00±25,94d 785,67±2,49

e 6,64±0,03

d 89,88±0,45

c 484,00±2,94

f 301,67±4,03

c 885,00±0,00

e 401,00±2,94

d

*Valores expressos como média ± desvio padrão. Letras minúsculas diferentes na mesma linha diferem entre si pelo teste de Scott-Knott (p < 0,05). 1Farinha de arroz não extrusada

Vfrio – viscosidade a frio; Vmax - viscosidade máxima durante o aquecimento; Tempo - da viscosidade máxima; T – temperatura da Vmax; Vmin – viscosidade mínima após o

pico da viscosidade; Breakdown – diferença entre a viscosidade máxima e viscosidade mínima; Vfinal – viscosidade obtida no final da análise; Setback – diferença entre a

viscosidade final e viscosidade mínima

73

3.2.2 Análise de Componente Principal

As Figuras 4a e 4b foram representadas nos seus eixos pelos dois PCs mais

importantes, correspondendo o PC 1 (54,70%) e PC 2 (28,86%), explicando 83,56% da

variação dos dados de índice de expansão (IE), dureza, bowl-life, índices de absorção (IAA) e

solubilidade em água (ISA). Como esperado, os IE e ISA apresentaram correlação negativa

aos demais. C4 e C7 foram os ensaios mais distintos. C2 e C5 apresentaram uma maior

tendência de valores em IAA e dureza. As demais obtiveram tendência quanto à bowl-life.

Figura 4 - Gráficos dos loadings (a) e scores (b) de PC 1 versus PC 2 dos parâmetros de expansão (IE), absorção

em água (IAA), solubilidade em água (ISA), dureza e bowl-life dos cereais matinais com café torrado e

micronizado.

(a)

(b)

As Figuras 5a e 5b representam os parâmetros de cor, assim como, a distribuição

dos ensaios no plano cartesiano. PC 1 correspondeu a 84,40% e PC 2 a 15,46%, totalizando

PC 1 (54,70%)

PC 1 (54,70%)

PC

2 (

28,8

6%

) P

C 2

(8,8

6%

)

74

99,86%. As variáveis L*, a* e b* encontraram-se em quadrantes diferentes, demonstrando não

terem uma forte correlação entre si, com L* apresentando correlação negativa em relação a a*

e b*, ou seja, quanto maior os valores de a* e b* menor a luminosidade do cereal. Os ensaios

localizados à direita no gráfico dos scores (Figura 5b), C2, C3 e C4 apresentaram tendência a

maiores valores de b*, e os ensaios C7, C8 e C9 maiores valores de a*. Os demais ensaios

apresentaram maior tendência a altos valores de L*.

Figura 5 - Gráficos dos loadings (a) e scores (b) de PC 1 versus PC 2 dos parâmetros de cor L*, a* e b* dos

cereais matinais com café torrado e micronizado.

(a)

(b)

Os parâmetros utilizados na avaliação da imagem transversal dos cereais matinais

foram expostos nas figuras 6a e 6b. PC 1 correspondeu a 57,52% e PC 2 a 21,65%,

explicando 79,17% das respostas. Todas as variáveis demonstraram efeitos positivos. Da

mesma forma, foi observado forte correlação entre diâmetro, área e perímetro, com C4 sendo

o cereal mais distinto.

PC

2 (

15,4

6%

)

PC 1 (84,40%)

PC

2 (

15,4

6%

)

PC 1 (84,40%)

75

Figura 6 - Gráficos dos loadings (a) e scores (b) de PC 1 versus PC 2 dos parâmetros de diâmetro, área,

perímetro, circularidade do extrusado (CE), área da célula (AC), número de células (NC) e circularidade da

célula (CC) dos cereais matinais com café torrado e micronizado.

(a)

(b)

Os parâmetros das propriedades de pasta (Figuras 7a e 7b) foram explicados por

90,91%, correspondendo 57,59% ao PC1 e 33,32% ao PC2. A viscosidade final (Vfinal) e

mínima (Vmin) demonstraram maior correlação estando do lado direito do gráfico, enquanto a

viscosidade a frio (Vfrio), viscosidade máxima (Vmax), breakdown e setback foram localizados

do lado esquerdo do gráfico. Tempo e temperatura apresentaram efeito negativo em relação às

últimas variáveis citadas, estando bastante próximos. O posicionamento dos ensaios no plano

cartesiano foi concentrado do lado direito do gráfico, mostrando uma tendência de que C1, C2

e C6 apresentem maiores valores de Vfinal e mínima Vmin. C4 foi o mais distinto e os demais

ensaios permaneceram no quadrante de tempo e temperatura.

PC 1 (57,52%)

PC

2 (

19,4

2%

) P

C 2

(21,6

5%

)

PC 1 (57,52%)

76

Figura 7 - Gráficos dos loadings (a) e scores (b) de PC 1 versus PC 2 da viscosidade a frio (Vfrio), viscosidade

máxima (Vmax), tempo, temperatura, viscosidade mínima (Vmin), breakdown, viscosidade final (Vfinal) e

setback dos cereais matinais com café torrado e micronizado.

(a)

(b)

A definição dos ensaios para a análise sensorial e quantificação dos teores de

compostos bioativos foi baseada nos resultados de expansão, dureza, bowl-life e cor. Os

ensaios C1, C5 e C9 apresentaram comportamentos similares quanto aos três primeiros

parâmetros, podendo-se então avaliar os extremos da concentração de café, com suas

diferentes cores.

PC

2 (

33,4

0%

)

PC 1 (57,59%)

PC

2 (

33,3

2%

)

PC 1 (57,59%)

77

3.2.3 Caracterização química


Os dados da composição química dos cereais matinais estão expostos na Tabela

13, apresentando diferenças significativas (p < 0,05), sendo a maior concentração de

compostos presentes em C9. Os gráficos obtidos na análise de cromatografia estão no

Apêndice A (Figuras 1, 5 e 6). Como esperado, o teor dos compostos foi baixa,

considerando-se que além do processo de extrusão, a quantidade de café inserida nas

formulações foi pequena.

Uma bebida de café pode conter uma média de 75 a 200 mg de cafeína em 100

mL no café arábica, e entre 35 e 350 mg de ácidos clorogênicos (FARAH, 2009;

CLIFFORD, 1999), variando conforme matéria-prima, torra e extração no preparo da bebida.

Em uma porção de consumo de 40g de cereal matinal, a partir dos resultados da Tabela 14,

pode-se estimar uma variação entre 18,0 a 48,8 mg de cafeína, 15,2 a 37,6 mg de ácido

clorogênico e de 1,2 a 3,2 mg de ácido caféico.

A ingestão diária moderada de cafeína é de aproximadamente 300 mg por dia

(CAMARGO e TOLEDO, 1998) e de ácidos clorogênicos por pessoas que consomem café é

estimada em 0,1 – 2g por dia e menor que 100 mg por dia em pessoas que não possuem o

hábito de consumir a bebida (CLIFFORD, 1997).

Tabela 13 - Composição química dos extrusados quanto aos teores de cafeína, ácidos clorogênicos e caféico,

fenóis totais e atividade antioxidante, em base seca.

C1* C5* C9*

Cafeína (mg g-1

) 0,45±0,01c 0,76±0,04

b 1,22±0,02

a

Ácido Clorogênico (mg g-1

) 0,38±0,02c 0,57±0,03

b 0,94±0,03

a

Ácido Caféico (mg g-1

) 0,03±0,00c 0,04±0,00

b 0,08±0,00

a

Fenóis totais (g ácido gálico 100 g-1

) 0,01±0,00c 0,02±0,00

b 0,03±0,02

a


) 2,17±0,21b 2,33±0,00

b 8,59±0,75

a

*Valores expressos como média ± desvio padrão. Letras minúsculas diferentes na mesma linha diferem entre si


C1 - formulação com 2,2% de CTM a 160 °C; C5 - formulação com 5,0% de CTM a 160 °C; C9 - formulação

com 9,2% de CTM a 160 °C

78

Através dos dados, percebe-se que o aumento do teor de compostos bioativos é

consequência do aumento proporcional de CTM, lembrando-se que esse aumento é

considerado proporcional, pois os três ensaios selecionados tiveram a mesma temperatura

(160 °C) utilizada na extrusão. Isso quer dizer que em tratamentos mais severos mesmo com

maiores concentrações poderia haver ou não uma maior perda de compostos.

Diversos trabalhos estudaram os efeitos dos parâmetros da extrusão sobre a perda

e retenção de tais compostos. De maneira geral, a composição centesimal da matéria-prima,

umidade, temperatura e rotação da rosca influenciam na degradação de compostos bioativos.

A umidade por poder ter efeito protetor dos compostos quando em alto teor, a temperatura

pela instabilidade térmica dessas substâncias e o alto cisalhamento pela ruptura da estrutura

molecular, mas o que poderia também resultar em um menor tempo de residência do material

na extrusora (HIRTH et al., 2014). Moussa-Ayoub et al. (2015) encontraram valores similares

de flavonoides entre o fruto de cacto nativo e depois da extrusão com arroz e milho. Já em

outros trabalhos a perda de compostos bioativos foi significativa (SARAWONG et al., 2014;

TONYALI, SENSOY e KARAKAYA, 2016; DAR, SHARMA e KUMAR, 2014). Entretanto,

o tratamento térmico aplicado e cisalhamento levam a formação de substâncias com baixa

massa molecular, auxiliando no aumento da atividade antioxidante.

3.2.3.2 Fenóis totais e Atividade antioxidante (ABTS +•)

Os dados de fenóis totais e atividade antioxidante estão expostos na Tabela 13,

com diferenças significativas (p < 0,05) entre as amostras, aumentando-se a concentração

desses valores conforme o aumento da concentração de CTM. Para o teor de fenóis totais

percebe-se a redução após a extrusão e o aumento da atividade antioxidante, fato esse já

exposto em trabalhos anteriores com adição de frutas em extrusados.

Quando comparado a outros processos térmicos como a torrefação, a extrusão

termoplástica pode reter a maior parte de compostos bioativos e consequentemente obter uma

atividade antioxidante significante, ou no mínimo não afetar negativamente a atividade

antioxidante dos produtos finais (MOUSSA-AYOUB et al., 2015). Sarawong et al. (2014)

verificaram que ao extrusar farinha de banana verde, somente o conteúdo de fibras solúveis e

capacidade antioxidante não sofreram alterações após a extrusão quando comparado com a

farinha de banana nativa.

79

A redução dos compostos bioativos pode ser atribuída ao efeito combinado da

umidade inicial, cisalhamento e temperatura que podem causar a despolimerização dos

compostos fenólicos, tornando-os mais facilmente extraíveis para sua quantificação. Em

extrusados de aveia, amido de batata e bagaço de maçã, o aumento do conteúdo fenólico se

deu com o aumento da temperatura em diversas umidades (entre 21,76 e 30,24%), mas foram

reduzidos em baixas temperaturas com aumento da umidade (LEYVA-CORRAL et al., 2016).

Além dos parâmetros de extrusão, ingredientes em seu estado in natura sem

grandes modificações físicas e químicas, podem dependendo da severidade do processo

manter um teor um pouco mais elevado de compostos bioativos, mas ao mesmo tempo podem

atribuir sabores adstringentes indesejáveis ao produto final. O café como consequência da

torrefação apresenta menores teores de bioativos quando comparado ao café verde, mas ainda

é uma das principais fontes de cafeína e ácidos clorogênicos. O uso da torrefação média teve

como intuito, portanto, uma maior preservação dos compostos, mas também a formação de

compostos aromáticos, pigmentos e sabor apreciados pelos consumidores de café. E ainda a

micronização para melhor digestibilidade e extração desses compostos.

3.2.4 Caracterização sensorial

Os ensaios selecionados para a sensorial podem ser visualizados na Figura 8.

Figura 8 - Ensaios selecionados para a sensorial.

A Tabela 14 apresenta a nota média dos ensaios quanto aos atributos avaliados.

De modo geral, observou-se uma homogeneidade nas médias obtidas dos extrusados, mas

com uma maior aceitação do extrusado com 5% de café torrado e micronizado, considerando-

se como critério notas acima de 6, e maior nota para intenção de compra. Diferenças não

significativas (p > 0,05) foram observadas apenas nos atributos de aparência e textura.

80

Tabela 14 - Nota média de aceitação quanto aos atributos de aparência, aroma, sabor, textura, cor, impressão

global e intenção de compra dos extrusados.

C1* C5* C9*

Aparência1 4,93±1,91a 5,48±1,93

a 5,11±2,01

a

Cor1 5,12±2,04b 6,33±1,70

a 6,25±1,71

a

Aroma1 5,32±1,30b 5,74±1,45

a 5,78±1,37

a

Sabor1 5,43±1,91b 6,18±1,81

a 5,49±1,87

b

Textura1 6,66±1,69a 6,23±2,01

a 6,13±1,93

a

Impressão global1 5,56±1,68b 6,15±1,62

a 5,63±1,69

b

Intenção de compra² 2,76±1,01b 3,08±0,98

a 2,75±1,06

b


pelo teste de Scott-Knott (p < 0,05). 1Atributos da tabela: 1 = desgostei muitíssimo; 5 = nem gostei/nem desgostei; 6 = gostei ligeiramente; 9 = gostei

muitíssimo

²Atributos da tabela: 1 = certamente não compraria; 3 = talvez compraria/talvez não compraria; 5 = compraria

C1 - formulação com 2,2% de CTM a 160 °C; C5 - formulação com 5,0% de CTM a 160 °C; C9 - formulação

com 9,2% de CTM a 160 °C;

A aparência do cereal matinal recebeu médias entre 4,93 e 5,48, sem diferença

estatística. Isso pode ter sido consequência do formato que foi apresentado aos provadores. Os

formatos e cores de cereais matinais são bastante importantes para a primeira avaliação visual

do produto e para atingir uma maior atratividade.

A formulação com menor concentração de CTM (C1) apresentou coloração mais

clara, e como consequência recebeu notas mais baixas em relação aos demais, provavelmente

porque para os provadores era desejada uma cor característica do café torrado. Com o

aumento da concentração de CTM a luminosidade foi reduzida, com a coloração escura mais

visível, conforme o ΔE*.

O aroma do cereal matinal recebeu médias entre 5,32 e 5,78 com diferença

estatística (p < 0,05) entre as amostras, com a menor média para C1, provavelmente pela

baixa concentração de CTM. O café arábica é conhecido por ter mais aroma, menos acidez e

cafeína, com maior concentração de açúcares. A produção dos compostos voláteis

responsáveis pelo aroma do café se dá durante o processo de torrefação, sendo a maior parte

desses compostos formados por aldeídos, cetonas, pirazinas, piridinas, compostos fenólicos,

ésteres, dentre outros (CAPRIOLI et al., 2015; MOREIRA, TRUGO e DE MARIA, 2000). O

gostar pelo aroma de café nos extrusados foi considerado entre “indiferente” e “gostei

ligeiramente” aos provadores. Isso provavelmente porque após a extrusão os compostos

voláteis sejam perdidos juntamente com o vapor de água como consequência da expansão e

81

formação de bolhas no material. Além disso, a polaridade dos compostos voláteis permite

uma maior ou menor difusividade na massa antes da evaporação de água, sendo que os

compostos apolares tem maior retenção (BHANDARI, D’ARCY e YOUNG, 2001).

O sabor obteve médias entre 5,43 e 6,18, com diferença estatística (p < 0,05) entre

os cereais matinais. Na primeira e última formulação, o sabor foi considerado indiferente e C5

recebeu a maior nota de sabor. Isso provavelmente devido à concentração de CTM, que nas

amostras representaram os extremos. Ou seja, C5 representaria um equilíbrio no teor de café

sendo mais apreciado por parte dos provadores.

A textura do cereal matinal recebeu médias entre 6,13 e 6,66 sem diferença

estatística (p < 0,05) entre as amostras. Esse resultado pode ser devido à semelhança na

expansão e textura desses cereais matinais.

A impressão global refere-se à avaliação do produto como um todo, o grau de

satisfação considerando-se todos os atributos avaliados. O cereal matinal com maior aceitação

quanto à impressão global foi C5. A formulação com 5% poderia, portanto, atender tanto para

as pessoas que gostam ou que gostam moderadamente das características sensoriais do café.

A intenção de compra está exposta na Figura 9. A maior porcentagem para a

intenção de compra, considerando-se a nota para “provavelmente compraria” foi para C5, em

seguida C9 e depois C1, como reflexo das avaliações dos atributos anteriores.

Figura 9 - Intenção de compras conforme as notas atribuídas para os extrusados C1, C5 e C9.

82

4. CONCLUSÃO

O presente estudo mostrou que café torrado e micronizado pode ser uma fonte

potencial de compostos bioativos em produtos extrusados. O aumento da concentração de café

demonstrou interferência na expansão, dureza e bowl-life, levando a uma menor luminosidade

e índice de absorção em água, além de influenciar nas propriedades de pasta, principalmente

na viscosidade a frio, máxima e de retrogradação. Os cereais matinais selecionados para a

sensorial com adição de 2,2, 5,0 e 9,2% de café, tiveram o conteúdo de cafeína, ácido caféico

e ácido clorogênico reduzidos quando comparados à matéria-prima, mas apresentaram ainda

uma considerável quantidade desses compostos. Na avaliação sensorial, o cereal matinal mais

aceito foi com adição de 5% de café na formulação.

5. AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao CNPq pela bolsa de mestrado da aluna Ulliana Sampaio,

a FAEPEX/Unicamp e ao ITAL (Instituto de Tecnologia de Alimentos) pelo auxílio à

pesquisa. Agradecemos também ao moinho SL Alimentos (Mauá da Serra/PR) e Ipanema

Coffees (Alfenas/MG) pelo fornecimento das matérias-primas utilizadas neste trabalho.

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90

ARTIGO 3

EFEITO DA EXTRUSÃO TERMOPLÁSTICA EM CEREAL MATINAL COM FARINHA

DE ARROZ E EXTRATO DE CAFÉ CRIOCONCENTRADO

Autores: Sampaio, U. M.; Pereira, A. P. A;Pastore, G.M.; Clerici, M. T. P. S.; Chang, Y. K.

Artigo a ser submetido na revista Journal of Functional Foods

91

Efeito da extrusão termoplástica em cereal matinal com farinha de arroz e extrato de

café crioconcentrado

Sampaio, U. M.; Pereira, A. P. A;Pastore, G.M.; Clerici, M. T. P. S.; Chang, Y. K.

RESUMO

Durante o processamento do café solúvel há a etapa de concentração do extrato de

café obtido na percolação. O extrato de café concentrado a frio apresenta maiores teores de

compostos aromáticos e bioativos, tornando-se atrativo para o uso como ingrediente funcional

em produtos extrusados. O objetivo desse estudo foi avaliar a influência da adição de extrato

de café crioconcentrado nas propriedades funcionais, químicas e sensoriais de cereal matinal

extrusado à base de arroz. Os cereais foram elaborados em extrusora mono rosca variando-se

a concentração de extrato (1,6 a 5,8%) e temperatura da terceira zona (131,8 a 188,2 °C). Os

cereais foram avaliados quanto à cor, índice de expansão, dureza, bowl-life, estrutura celular,

índices de absorção e solubilidade em água e propriedades de pasta. Foram selecionados 4

tipos de cereais matinais para teste afetivo de aceitação e determinação do conteúdo de

compostos bioativos, fenóis totais e atividade antioxidante. Os resultados demonstraram

interferências da variação da concentração de extrato principalmente na cor, solubilidade em

água e nas propriedades de pasta, mas sem influencia direta na manutenção da textura no leite.

Os compostos bioativos dos cereais selecionados para sensorial foram reduzidos após

extrusão. Houve homogeneidade na aceitação dos cereais com média acima de 5 em uma

escala de 9 pontos, sendo o mais aceito o cereal com 5% de extrato.

Palavras-chave: extrusão termoplástica, café, crioconcentração, compostos bioativos,

atividade antioxidante

ABSTRACT

During the processing of the soluble coffee there is a concentration stage of the

coffee extract obtained in the percolation. The concentrated coffee extract by cold presents

higher levels of aromatic and bioactive compounds, making it attractive for use as a functional

ingredient in extruded products. The objective of the study was evaluated as an influence of

the addition of cryoconcentrated coffee extract on functional, chemical and sensorial

92

properties of extruded rice base cereal. The cereals were elaborated in single-screw extrusion,

varying the concentration of extract (1.6 to 5.8%) and temperature of the third zone (131.8 to

188.2 ° C). The cereals were evaluated for color, expansion index, hardness, bowl-life, cell

structure, absorption and water solubility indexes and paste properties. Four types of breakfast

cereals were selected for acceptance test and determination of the content of bioactive, total

phenols and antioxidant activity. The results showed interference of variation of extract

concentration mainly in color, water solubility index and paste properties, but without direct

influence on the bowl-life. The bioactive compounds of the cereals selected for sensorial were

reduced after extrusion. There was homogeneity in the acceptance of cereals with an average

above 5 on a 9 point scale, being the most accepted cereal with 5% of extract.

Key-words: extrusion cooking, coffee, cryoconcentration, caffeine, chlorogenic acids

1. INTRODUÇÃO

A extrusão de alimentos é uma prática industrial há mais de 70 anos, que

inicialmente era utilizada somente a frio para produção de pastas e depois com aplicação de

calor para a produção de alimentos prontos para o consumo e cereais matinais. A extrusora

passou a ser considerada um dos equipamentos mais versáteis da indústria de alimentos e

continua a apresentar grande potencial de inovação devido a sua flexibilidade de processo

(SERNA-SALDIVAR, 2008).

A introdução de novos ingredientes funcionais em produtos extrusados passou a

ser uma grande demanda por parte dos consumidores pela crescente preocupação com a

saúde. Vários estudos investigaram a adição de ingredientes fonte de compostos bioativos,

principalmente frutas e vegetais (SARAWONG et al., 2014; TONYALI, SENSOY e

KARAKAYA, 2016; DAR, SHARMA e KUMAR, 2014) a fim de aumentar a saudabilidade

do produto final e verificar o impacto do processo de extrusão.

O café é uma bebida mundialmente consumida e uma das principais fontes de

cafeína e ácidos clorogênicos (ESQUIVEL e JIMÉNEZ, 2012). Durante o processo para

obtenção do café torrado têm-se uma significativa perda de ácidos clorogênicos pela

torrefação, enquanto a cafeína mantem-se praticamente estável (SPILLER, 1998). O extrato

de café crioconcentrado apresenta maiores teores de compostos aromáticos e bioativos em

93

relação ao café torrado e moído, como consequência do processo de percolação e posterior

concentração em baixas temperaturas. A percolação consiste na passagem de água quente sob

pressão nos grãos de café torrado e moído, que acaba por arrastar a cafeína e ácidos

clorogênicos por serem hidrofílicos. Após a obtenção do extrato, este sofre concentração,

podendo ser um produto final, com teor de sólidos solúveis entre 32 e 35% (MORENO et al.,

2014a), ou ainda passar por uma etapa de secagem para a obtenção de café solúvel (SPILLER,

1998).

O objetivo desse trabalho foi avaliar os efeitos da adição de extrato de café

crioconcentrado nas propriedades funcionais, químicas e sensoriais de cereal matinal

extrusado à base de arroz.

2. METODOLOGIA

2.1 MATERIAL

Farinha de arroz branco polido (SL Alimentos-Mauá da Serra/PR) e extrato de

café crioconcentrado (Café Iguaçú-Cornélio Procópio/PR) com 33,96% de sólidos solúveis

(40,2 °Brix).

2.2 MÉTODOS

2.2.1 Caracterização das matérias-primas

2.2.1.1 Composição centesimal

Para a farinha de arroz e extrato de café crioconcentrado, as determinações de

umidade, proteína bruta, cinzas e fibras foram realizadas de acordo com os métodos 44-15.02,

46-13.01, 08-01.01 e 32-07.01 da AACCI (2010), respectivamente. O teor de carboidratos

disponíveis foi calculado por diferença e a determinação de lipídeos foi realizada segundo

Bligh & Dyer (1959). As análises foram conduzidas em triplicata, com resultados expressos

pela média e desvio padrão em base seca.

94


A análise foi realizada segundo Magalhães ET al. (2016) com modificações. O

cromatógrafo Shimadzu LC-10 (Schimadzu Scientific Instruments, Columbia, EUA) utilizado

era composto por bomba LC-10AT VP, forno de coluna CTO-10AS VP, detector de arranjo

de diodos SPD-M20A VP e uma interface SCL-10A, com software Class VP Workstation

6.14.

Para a extração, foram pesados 100 mg de extrato de café crioconcentrado em

tubos de ensaio, sendo adicionados 10 mL de solução de etanol:água (60:40) (v/v). Os tubos

foram agitados por um minuto em vortex, e colocados em ultrassom por 30 minutos. Uma

alíquota de 300 µl do sobrenadante foi diluída com 700 µL de fase móvel, sendo filtrado em

membranas de nylon (0,45 µm) para retenção de impurezas. A injeção manual foi realizada

através do injetor Rheodyne modelo 7725i com loop de 20 µL.

Na separação dos compostos utilizou-se coluna Symmetry C18 (4,6 mm x 75 mm

x 3,5 µm) (Waters, Milford, USA) à temperatura de 30 °C, com eluição isocrática da fase

móvel reversa composta por tampão acetato de sódio 0,01 mol L-1

, pH 3,9 e metanol na

proporção 75:25 (v/v) a 1 mL min-1

. Os dados de tempo de retenção dos espectros foram

utilizados para a identificação dos compostos. A cafeína foi detectada em 272 nm e ácidos

cafeíco e clorogênico em 325 nm. A quantificação foi realizada por calibração externa com os

padrões dos compostos em comparação com a área do pico do componente e dos padrões.

2.2.1.3 Fenóis totais

O teor de fenóis totais foi determinado com o reagente Folin-Ciocalteu,

segundo Roesler et al. (2007). O extrato foi preparado com 1,5 mg mL-1

em metanol,

permanecendo por duas horas em ultrassom e posteriormente sendo centrifugado. Retirou-se

uma alíquota de 0,5 mL do líquido sobrenadante. A alíquota foi transferida para um tubo de

ensaio e posteriormente adicionado 2,5 mL de reagente Folin-Ciocalteu (10%) e 2,0 mL de

carbonato de sódio (7,5%). Após agitação em vortex para homogeneização, a mistura foi

aquecida em banho-maria a 50 °C por 5 minutos, seguida de arrefecimento. Após 1 hora,

realizou-se a leitura da absorbância a 760 nm. Para a curva padrão foi utilizado diferentes

concentrações de solução padrão de ácido gálico (10 a 90 mg mL-1

). As medições foram

95

realizadas em triplicata e o resultado foi expresso em g de ácido gálico 100 g-1

de amostra em

base seca.

2.2.1.4 Atividade antioxidante (ABTS +•)

A atividade antioxidante foi avaliada conforme Re et al. (1999). O extrato de café

foi preparado com 15 mg mL-1. A solução de ABTS radicais cátions (ABTS +•) foi preparada

com 7 mM de solução de ABTS com 140 mM de persulfato de potássio. Esta mistura,

acondicionada em frasco âmbar, permaneceu à temperatura ambiente por 16 horas e ao abrigo

da luz antes de sua utilização. A solução ABTS • + estoque foi diluída com solução salina

tamponada de fosfato (pH 7,4) para atingir uma absorbância de aproximadamente 0,7 em 734

nm. Em um tubo de ensaio, com 10 µL de amostra ou do padrão Trolox foi adicionado 4 mL

da solução de ABTS• +. Após 6 minutos de reação, a leitura da absorbância foi realizada a

734 nm em espectrofotômetro UV-Vis (Beckman, modelo DU600, CA, EUA). A curva de

calibração foi feita com concentrações conhecidas de Trolox em etanol (10 a 250 µmol L-1),

sendo representada graficamente como porcentagem de inibição (%) por concentração de

Trolox. Os resultados foram expressos em µmol equivalente de Trolox (TEAC) em g-1 de

amostra inicial em base seca.

2.2.1.5 Cor

A cor foi determinada através de colorímetro HUNTERLAB CR-400 (Konica

Minolta Sensing Americas), baseada no sistema CIEL*a*b* (MINOLTA, 1993), em que L

representa a luminosidade da amostra, com valores entre 0 (totalmente preto) e 100

(totalmente branco). E os valores de a* e b* representam a cor variando do vermelho (+a*) ao

verde (-a*) e do amarelo (+b*) ao azul (-b*). Para a análise foi utilizado iluminante D65,

obtendo-se como resposta a média de três pontos da amostra. As leituras foram realizadas em

triplicatas e os resultados expressos pela média e desvio padrão.

96

2.2.2 Produção do cereal matinal

2.2.2.1 Processo de extrusão termoplástica

O cereal matinal foi produzido em extrusora mono rosca (Brabender, Duisburg,

GNF) com a variação do teor de extrato de café crioconcentrado em substituição da farinha de

arroz (ECC: 1,6, 2, 3, 5 e 5,8%) e da temperatura da 3ª zona (131,8, 140, 160, 180 e 188,2 °C)

Após a realização de testes preliminares, foram definidas as condições de operação da

extrusora e a quantidade de matérias-primas para compor os ensaios. Foram fixadas a

configuração de compressão da rosca (3:1), diâmetro da matriz (3 mm), velocidade de rotação

(120 rpm), umidade (16%), temperaturas da 1ª (70 °C) e 2ª (120 °C) zonas e vazão de

aproximadamente 115 g min-1

.

Os ensaios foram ajustados quanto à umidade de 16% (base seca) pela adição de

água destilada, conforme a Equação 2, homogeneizados em misturador planetário Stand

Mixer (KitchenAid), acondicionadas em sacos plásticos de polietileno, e mantidos sob

refrigeração por 24 horas a 7 °C, a fim de garantir a uniformidade da umidade, até a execução

do teste.

Equação 2

𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 = (𝑈𝑓 − 𝑈𝑖)

(100 − 𝑈𝑓) 𝑥 𝑃𝑎

Onde: Uf, umidade final do produto; Ui, massa inicial da matéria-prima e Pa,

massa da amostra.

Posterior ao processo térmico, os extrusados foram imediatamente transferidos

para estufa de circulação de ar a 50 °C por 2 horas ou até atingir umidade inferior a 6%. Os

produtos foram em seguida armazenados em embalagens metálicas com barreira de oxigênio e

luz até o momento da realização de análises.

2.2.3 Caracterização do cereal matinal extrusado

Os cereais matinais obtidos foram avaliados quanto às suas propriedades físicas e

tecnológicas, sendo realizado posteriormente a definição dos extrusados para a análise

sensorial e determinação do conteúdo de compostos bioativos (itens 2.2.1.2, 2.2.1.3 e 2.2.1.4)

através da Análise de Componente Principal desses resultados.

97


Dez amostras aleatórias de extrusado de cada ensaio foram mensurados quanto ao

seu diâmetro através de um paquímetro Craftsman. O IE foi determinado pela razão entre a

média do diâmetro das amostras e diâmetro da matriz da extrusora (MERCIER, LINKO e

HARPER, 1998).


A textura foi determinada pelo Texturômetro Stable Micro-System, modelo TA -

XT2i (Surrey, Reino Unido). Os extrusados foram cortados em 5 cm de comprimento para

padronização. Utilizou-se probe Warner-Bratzler com sonda de forma “V”, velocidade do

pré-teste de 2 mm s-1

, velocidade do teste de 1 mm s-1 e velocidade do pós-teste de 1 mm s

-1,

distância de 20 mm e limiar de força de 0,05 N. O corte foi realizado perpendicularmente ao

eixo principal do extrusado até rompê-lo completamente. As análises foram conduzidas com

15 repetições, obtendo-se como resultado a média de 10 repetições da força máxima (com

exclusão dos pontos extremos) utilizada para romper o cereal.

2.2.3.3 Bowl-life

Para cada ensaio foram coletados 15 extrusados padronizados com 5 cm de

comprimento. Os extrusados foram imersos em 150 mL de leite integral a 10 °C por 3

minutos, e drenados por 10 segundos com o auxílio de uma peneira. Posteriormente,

prosseguiu-se com a análise da textura em leite nas mesmas condições do extrusado seco.

2.2.3.4 Cor

Para análise de cor dos extrusados prosseguiu-se conforme item 2.2.1.5. A

diferença de cor (ΔE*) foi calcula em relação à amostra controle de farinha de arroz

extrusada, conforme Equação 3:

Equação 3

𝛥𝐸∗ = √(∆𝐿∗)2 + (∆𝑎∗)2 + (∆𝑏∗)2

98

Onde ∆𝐿∗, ∆𝑎∗ e ∆𝑏∗ corresponde a diferença desses parâmetros entre a amostra

controle e amostra do ensaio.


Os extrusados foram cortados ao meio com uma faca Stanley e as imagens da

seção transversal dos extrusados foram capturados através de um scanner equipado com o

software HP PrecisoScan versão Pro 3.1 (HP Scanjet 4400C, Hewlett-Packard, USA),

utilizando um papel de fundo preto. As configurações padrão para brilho (meios-tons 2.2) e

contraste (destaca 240, meios-tons 2.2 e sombras 5) do software do scanner foram utilizados

para a aquisição das imagens, sendo estas salvas em JPEG. Posteriormente, foram convertidas

para 600 dpi pelo programa IrfanView 64 (Irfan Skiljan, Áustria). As imagens foram em

seguida analisadas pelo programa Image J (National Institutes of Health, Bethesda, MD,

EUA). Foram determinados área do cereal (mm2), perímetro (mm) e circularidade (0-1). O

diâmetro médio foi obtido pelo diâmetro longitudinal e transversal do cereal. Para a análise

celular, as imagens foram ajustadas para o formato de 8 bits, com contraste de 172, intervalo

de tamanho de célula definido como 0,10 - ∞ (ferramenta de análise de partículas) e "Overlay

masks" selecionado. Os dados utilizados para cada imagem foram: número de partículas, área

média (mm²), e circularidade média (0-1) das partículas e os valores médios foram calculados

para a análise estatística. Valor de circularidade igual a 1,0 indica um círculo perfeito

(OLIVEIRA, ROSELL e STEEL, 2015).


Os índices de absorção e solubilidade em água foram determinados segundo

Anderson et al. (1969). Os extrusados foram triturados até atingirem granulometria de mesh

60. Pesou-se aproximadamente 2,5 g de amostra e adicionou-se 30 mL de água destilada em

tubo de centrífuga. Durante 30 minutos essa suspensão foi agitada de forma intermitente, e

após esse período centrifugada por 10 min a 3000 x g. O sobrenadante foi transferido para

placa de alumínio para ser evaporado em estufa de circulação de ar a 105 °C por 4 horas. O

IAA correspondeu a diferença do peso do resíduo centrifugado após remoção do sobrenadante

e peso do resíduo evaporado pelo peso inicial da amostra. E o ISA correspondeu a razão do

99

peso do resíduo evaporado pelo peso inicial da amostra representado em porcentagem A

análise foi conduzida em triplicata e os resultados expressos em base seca.


Para a análise de viscosidade de pasta foi utilizado o Rapid Visco Analyser (RVA

4500, Perten Instruments, Austrália) com o software Thermocline for Windows, sendo

empregado a configuração Extrusion 1 para os extrusados e Standard para a farinha de arroz.

Foram pesados 3 g de cada amostra e ajustadas a 14% de umidade (levando-se em

consideração que a cada 3 g de amido adiciona-se 25 mL de água destilada). As cápsulas de

alumínio foram acopladas na torre do RVA dando-se início a análise. Ao final da análise foi

obtida uma curva característica de cada amostra, com os seguintes dados: tempo de

viscosidade máxima (min), viscosidade máxima (cP) – viscosidade máxima durante o ciclo de

aquecimento, viscosidade mínima (cP) – viscosidade mínima após o pico da viscosidade ,

viscosidade final (cP) – viscosidade obtida no final da análise no ciclo de resfriamento,

setback (cP) – diferença entre a viscosidade final e viscosidade mínima após o pico da

viscosidade, temperatura de pico (°C), breakdown (cP) – diferença entre viscosidade máxima

e mínima (ADEDOKUN e ITIOLA, 2010) e viscosidade a frio – viscosidade a 25 °C, no

início do aquecimento. A análise foi conduzida em triplicata e os valores obtidos foram

expressos em centipoise (cP).

2.2.3.8 Teste afetivo de aceitação

Para a análise sensorial do produto foram selecionados quatro ensaios de acordo

com as características tecnológicas desejadas. Para dar gosto doce ao cereal, estes foram

pulverizados com solução aquosa de sacarose de 50 °brix (1:0,7), secos em estufa de

circulação de ar a temperatura de 50 °C por 1 hora. A análise sensorial foi devidamente

aprovada pelo Comitê de Ética sob o número CAAE 55950216.8.0000.5404 (Apêndice B). O

teste foi realizado com 120 provadores através de ficha sensorial e Termo Livre Esclarecido

(Apêndice D e C), com escala hedônica de 9 (nove) pontos, variando de 1 – desgostei

muitíssimo a 9 – gostei muitíssimo, em que as amostras foram avaliadas quanto à aparência,

aroma, sabor, cor, textura e impressão global. E escala de 5 (cinco) pontos, variando de 1 –

certamente não compraria a 5 – compraria, para a intenção de compra. Os provadores

100

receberam as amostras codificadas com três dígitos aleatório em cabines com luz branca, a

temperatura condicionada a 24 °C. Os cereais foram servidos com porção de leite

pasteurizado a 10 °C, na proporção de 2g para 25 mL de leite.

2.3 ANÁLISE DE DADOS

Os resultados da composição centesimal, determinação de fenóis totais e atividade

antioxidante, quantificação de cafeína, ácidos caféico e clorogênico, e análise sensorial foram

expressos pela média e desvio padrão, sendo analisados por análise de variância (ANOVA), e

as médias comparadas pelo teste de Scott-Knott (p < 0,05), utilizando-se o software Sistema

de Análise de Variância Para Dados Balanceados (SISVAR 5.6) Os resultados das

características físicas e tecnológicas foram analisados por Análise de Componente Principal

(ACP) através do software Pirouette 3.11 (Infometrix) para a definição dos ensaios a serem

levados para a sensorial.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1 CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS

3.1.1 Composição centesimal

Os dados de composição centesimal estão na Tabela 15. A farinha de arroz

apresentou composição similar a outros trabalhos (DING et al., 2005; HAGENIMANA,

DING e FANG, 2006). O extrato de café crioconcentrado apresentou uma alta umidade em

relação ao café torrado e moído, o que já era esperado pelo processo de percolação, em que

água quente sob pressão passa pelo café torrado e moído, sendo posteriormente concentrado

para remoção parcial da água (SPILLER, 1998). Assim como, também era esperado um maior

teor de proteínas e menor teor de lipídeos, quando comparado ao café torrado e moído.

Comportamento similar de redução foi observado para fibras, provavelmente porque as fibras

presentes sejam apenas fibras solúveis como consequência da percolação.

101

Tabela 15 - Composição centesimal da farinha de arroz (FA) e extrato de café crioconcentrado (ECC) em base

seca (g 100g-1)*.

FA ECC

Cinzas 0,69±0,02 11,08±0,41

Proteína 10,28±0,18 21,62±0,91

Lipídeo 1,11±0,01 5,59±0,12

Fibra total 0,00±0,00 2,57±0,14

Carboidratos** 87,93± 0,18 59,13±1,01

*Valores expressos como média ± desvio padrão.

**Calculado por diferença: carboidratos = 100 - [(cinzas) – (proteína) – (lipídeo) – (fibra total)]

Umidade: FA = 10,56±0,02 e ECC = 66,04±0,01


Os dados da composição química de ECC estão expostos na Tabela 16 e os

cromatogramas obtidos no Apêndice A (Figuras 1 e 4). Os valores determinados para cafeína

e ácidos clorogênicos estão abaixo do encontrado por Moreno et al., (2014b), que estudou

extratos de café crioconcentrados. Segundo ele, os compostos bioativos são igualmente

distribuídos nas frações líquidas e de gelo, sendo sua quantidade mantida no extrato de forma

proporcional ao teor de sólidos solúveis do café. Quando comparado ao café solúvel, a

concentração de cafeína foi similar ao determinado por Vignoli, Bassoli e Benassi (2011),

com média de 31,83 mg g-1

para café arábica e por Rodrigues e Bragagnolo (2013), com

média de 30,42 mg g-1

para café solúvel comercial. Mas inferior quanto aos ácidos

clorogênicos, com uma média de 21,96 mg g-1

e superior em relação ao ácido caféico, com

média de 0,11 mg g-1

(RODRIGUES e BRAGAGNOLO, 2013). As diferenças na composição

podem ser reflexos das diferentes matérias-primas, bem como processo de torra, extração e

concentração, que influenciam diretamente no teor desses compostos.

Os valores de fenóis totais e ABTS foram próximos ao determinado por Vignoli,

Bassoli e Benassi (2011), com médias de 12,87 g ácido gálico 100g-1

e 21,19 g Trolox 100g-1

,

respectivamente. Os valores de atividade antioxidante do café na literatura por vezes são

contraditórios, provavelmente pelos diferentes processo aplicados ao café. Entretanto, sugere-

se que a atividade antioxidante está mais relacionada com os teores de cafeína e ácidos

clorogênicos (FUJIOKA e SHIBAMOTO, 2008) dos grãos de café do que com o grau de

torrefação, visto que, a degradação de compostos durante a torrefação leva a formação de

102

outros compostos, gerando um equilíbrio, o que explicaria que mesmo em torras diferentes a

atividade antioxidante é praticamente a mesma (VIGNOLI, BASSOLI e BENASSI, 2011).

Para o extrato de café crioconcentrado, a atividade antioxidante pode estar

relacionada também quanto ao método utilizado para a concentração, podendo haver um

aumento dessa atividade com uma maior concentração dos compostos bioativos (MORENO et

al., 2014b).

Tabela 16 - Compostos químicos do extrato de café crioconcentrado (ECC) em base seca*.

ECC

Cafeína (mg g-1

) 30,12±1,39

Ácido clorogênico (mg g-1

) 11,71±0,53

Ácido caféico (mg g-1

) 1,01±0,06

Fenóis totais (g ácido gálico 100 g-1

) 13,50±1,23


) 488,93±5,16

*Valores expressos como média ± desvio padrão.

3.1.3 Cor

As cores das amostras podem ser visualizadas na Figura 10.

Figura 10 - Cor da farinha de arroz (FA) e extrato de café crioconcentrado.

A farinha de arroz apresentou luminosidade próxima a 100, semelhante ao

encontrado na literatura (BECKER et al., 2014). O extrato de café crioconcentrado

direcionou-se para cor mais escura com baixos valores de L*, a* e b* (Tabela 17). Essa cor

pode ser consequência do processo de torrefação do café que forma melanoidinas, pigmentos

103

que conferem coloração escura, conforme o grau de torra, devido à reação de Maillard

(SILVÁN, MORALES e SAURA-CALIXTO, 2010). Além disso, o processo de percolação e

crioconcentração podem levar a uma maior intensidade da cor, pela concentração de

pigmentos no extrato.

Tabela 17 - Parâmetros de cor (L, a*, b*) obtidos para a farinha de arroz (FA) e extrato de café crioconcentrado

(ECC)*.

L

1 a*

1 b*

1

FA 96,19±0,14 0,37±0,02 5,50±0,06

ECC 20,31±0,39 0,15±0,01 0,67±0,01

*Valores expressos como média ± desvio padrão. 1L, luminosidade (0, preto; 100, branco); coordenadas cromáticas: a*, (verde (-a*) a vermelho (+a*)) e b* (azul

(-b*) a amarelo (+b*))

3.2 CARACTERIZAÇÃO DO CEREAL MATINAL EXTRUSADO

3.2.1 Índice de expansão (IE)

O índice de expansão variou entre 2,79 e 3,14 (Tabela 18) com diferença

estatística (p < 0,05) entre os ensaios. Observou-se que o aumento da temperatura e da

concentração de ECC levou a uma redução da expansão, provavelmente pela menor

disponibilidade de amido a ser degradado, que poderia levar a fragilidade da estrutura pelo

aumento de ECC.

A expansão é uma importante característica para produtos pronto para consumo,

em que se deseja uma maior expansão (GUY, 2001). Segundo Yeh (2004) é possível

conseguir expansões máximas de extrusados de arroz entre 135 °C e 150 °C. Ferreira et al.

(2013), obtiveram máxima expansão em 140 °C, 16% de umidade e 10% de café, ao

extrusarem quirera de arroz e café torrado e moído comercial. E Davy et al. (2017) também

observaram redução da expansão com aumento do teor de café em pó em extrusados à base de

sorgo. A presença de fibras também pode reduzir a expansão, entretanto, as fibras solúveis

podem permitir uma maior expansão do produto, como reportado em alguns trabalhos

(PARADA, AGUILERA e BRENNAN, 2011; KAUR et al., 1999).

104

Tabela 18 - Dados experimentais de índices de expansão, dureza e bowl-life dos cereais matinais à base de arroz

com extrato de café crioconcentrado*.

Ensaio ECC:FA Temperatura

(°C)

Índice de

expansão Dureza (N) Bowl-life (N)

EC1 1,6:98,4 160,0 3,01±0,18ª 33,86±7,15b 19,38±3,45ª

EC2 2,0:98,0 140,0 3,14±0,10ª 38,54±3,39ª 23,11±3,20ª

EC3 2,0:98,0 180,0 2,80±0,07b 32,62±2,92

b 19,93±3,91ª

EC4 3,0:97,0 131,8 3,06±0,15ª 21,64±4,10d 21,03±2,04ª

EC5 3,0:97,0 160,0 2,90±0,08b 29,49±4,01

b 21,32±2,10ª

EC6 3,0:97,0 188,2 2,79±0,05b 29,98±5,65

b 22,85±1,40ª

EC7 5,0:95,0 140,0 3,01±0,14ª 24,47±4,45d 21,90±2,29ª

EC8 5,0:95,0 180,0 2,84±0,06b 33,20±2,37

b 21,01±2,92ª

EC9 5,8:94,2 160,0 3,04±0,17ª 27,76±4,90c 15,68±1,23

b


pelo teste de Scott-Knott (p < 0,05)

ECC – extrato de café crioconcentrado; FA – farinha de arroz

Além da composição das matérias-primas, os fenômenos de expansão são

dependentes das propriedades viscosas e elásticas da massa fundida, que irá apresentar ou não

a capacidade de reter vapor de água para a formação de bolhas de ar (PADMANABHAN e

BHATTACHARYA, 1989). Apesar da expansão ter relação direta com a temperatura, a

umidade apresenta um efeito mais significante. Em baixa umidade é possível haver um maior

crescimento das bolhas de ar, pela baixa viscosidade das paredes das bolhas (FAN,

MITCHEL e BLANSHARD, 1996).

3.2.2 Dureza

A dureza dos extrusados variou entre 21,64 e 38,54 N (Tabela 18), sendo

observado que quanto maior o teor de ECC foi necessário uma maior temperatura para atingir

menores valores de dureza. Isso provavelmente porque o ECC diminui a matriz de amido,

diluindo o amido na massa fluida, reduzindo a energia mecânica, que acarretaria em menor

degradação do amido (GUY, 2001). Os menores valores de dureza foram de EC4 e EC7.

A textura está diretamente relacionada com a expansão do produto, pois, o que

normalmente se observa é o aumento da força para romper o material conforme a menor

expansão, que reflete também em uma maior densidade do extrusado (COLONNA, TAYEB e

105

MERCIER, 1989). As fibras influenciam também nessa característica do cereal, visto que a

interação da fibra com o amido, normalmente reduz a expansão e aumenta a dureza, porque

retardam o desenvolvimento das bolhas de ar, e há o colapso das células de gás antes de

atingirem sua máxima expansão (LUE, HSIEH e HUFF, 1991).

3.2.3 Bowl-life

A dureza dos cereais no leite variou entre 15,68 e 23,11 N (Tabela 18),

apresentando apenas EC9 com diferença estatística em relação aos demais cereais, sugerindo-

se, assim que mesmo em diferentes concentrações de ECC e temperatura essa característica se

mantém uniforme.

Em comparação com a dureza do cereal seco, percebe-se a redução após a imersão

em leite integral. Essa diminuição pode ser explicada pela absorção de umidade, que modifica

a resistência mecânica dos produtos, conferindo uma textura quebradiça e mole (MACHADO,

OLIVEIRA e CUNHA, 1999; SACCHETTI, PITTIA e PINNAVAIA, 2005). A habilidade

em absorver umidade pode estar relacionada com a porosidade do material (TAKEUCHI,

SABADINI e CUNHA, 2005) e com a severidade do processo térmico, pois os diferentes

graus de gelatinização resultarão em diferentes taxas de absorção de água e amolecimento do

produto. Essa taxa de absorção, porém, pode ser reduzida com a aplicação de uma camada de

açúcar (SACCHETTI, PITTIA e PINNAVAIA, 2005).

3.2.4 Cor

Os dados obtidos dos extrusados quanto à cor estão expostos na Tabela 19. Os

valores de L*, a* e b* variaram entre 63,35-76,57, 4,64-9,22 e 21,67-25,20, respectivamente.

Verificou-se que maiores teores de ECC reduziram a luminosidade do cereal, com aumento de

a* e b*. Por outro lado, a temperatura elevou o valor de L*, com redução dos demais

parâmetros, provavelmente porque com maiores expansões os pigmentos são dispersos na

matriz, fornecendo uma coloração mais clara ao cereal (MERCIER, LINKO e HARPER,

1998).

Além da cor característica de ECC, a reação entre os grupos amino livre e

açúcares redutores (reação de Maillard) favorecida pela baixa umidade e altas temperaturas

levam o escurecimento do produto, refletindo também a severidade do processo térmico (ILO

106

e BERGHOFER, 1999). Como consequência do aumento da concentração de ECC, a redução

da luminosidade foi mais visível e as diferenças de cor (ΔE*) em relação ao controle e mesmo

entre os ensaios tornaram-se mais evidente.

Tabela 19 - Dados experimentais de cor dos cereais matinais à base de arroz com extrato de café

crioconcentrado1.


(°C) L*² a*² b*² ΔE*²

Controle 0,0:100,0 160,0 89,11±0,10 0,26±0,01 13,09±0,26 -

EC1 1,6:98,4 160,0 76,67±0,25ª 4,67±0,07f 21,67±0,18

c 15,71±0,31

f

EC2 2,0:98,0 140,0 73,65±1,33b 5,63±0,42

e 25,20±0,98ª 19,58±1,66

d

EC3 2,0:98,0 180,0 76,57±0,32ª 4,64±0,11f 21,82±0,24

c 15,60±0,27

f

EC4 3,0:97,0 131,8 70,70±0,25c 6,46±0,12

d 22,56±0,68ª 21,89±0,54

c

EC5 3,0:97,0 160,0 69,96±0,12c 6,75±0,04

d 23,96±0,26ª 22,83±0,02

c

EC6 3,0:97,0 188,2 74,92±0,48b 5,37±0,05

e 22,06±0,24

c 17,38±0,43

e

EC7 5,0:95,0 140,0 63,55±0,25e 9,22±0,11ª 24,57±0,40

b 29,53±0,12ª

EC8 5,0:95,0 180,0 70,02±1,12c 7,24±0,24

c 23,90±0,09ª 22,84±0,58

c

EC9 5,8:94,2 160,0 65,33±0,35d 8,09±0,29

b 24,77±0,34ª 27,33±0,53

b

1Valores expressos como média ± desvio padrão. Letras minúsculas diferentes na mesma coluna diferem entre si


²L*, luminosidade (0, preto; 100, branco); coordenadas cromáticas: a*, (verde (-a*) a vermelho (+a*)) e b* (azul

(-b*) a amarelo (+b*)), ΔE, diferença de cor entre amostra e padrão

3.2.5 Análise de imagem da seção transversal do extrusado

As análises de imagem de extrusados normalmente são realizadas por imagem 3D

com tomografias de raios-X ou por microscopia eletrônica de varredura. Entretanto, o estudo

da estrutura macroscópica dos extrusados, torna-se, importante também para se avaliar o

impacto do processo térmico (OLIVEIRA, ROSELL e STEEL, 2014). Os parâmetros

analisados são dependentes tanto do processo de extrusão quanto da composição centesimal

das matérias-primas, que estão relacionadas com a expansão do produto. As imagens da seção

transversal estão demonstradas na Figura 11.

107

Figura 11 - Imagem da seção transversal dos cereais matinais à base de arroz com extrato de café

crioconcentrado.

Somente os parâmetros de área e número de células que apresentaram diferenças

estatísticas (p < 0,05) (Tabela 20). Os resultados da área dos cereais matinais corroboraram

com a expansão obtida, ou seja, uma maior expansão correspondeu a uma maior área. O

número de células foi elevado conforme o aumento da concentração de ECC, provavelmente

porque a presença de fibras e menor teor de amido podem reduzir a porosidade e tamanho da

célula de gás, que podem levar ao colapso das bolhas de ar (CHANVRIER et al., 2013;

CHANVRIER et al., 2014; ROBIN, SCHUCHMANN e PALZER, 2012), implicando na

redução da expansão e mudanças na dureza do produto final. A circularidade do extrusado e

das células foram próximas a 1, indicando um círculo quase perfeito.

108

Tabela 20 - Dados experimentais para a análise de imagem da seção transversal dos cereais matinais à base de arroz com extrato de café crioconcentrado *.


(°C)

Diâmetro

(mm) Área (mm²)

Perímetro

(mm) CE

1 NC

1 AC (mm²)

1 CC

1

EC1 1,6:98,4 160,0 4,36±0,18n.s.

15,24±1,07ª 15,30±0,43n.s.

0,82±0,01n.s.

28,50±0,50b 4,34±0,33

n.s. 0,77±0,00

n.s.

EC2 2,0:98,0 140,0 4,24±0,33n.s.

13,33±1,69b 14,29±1,00

n.s. 0,82±0,03

n.s. 31,33±3,30

b 3,96±1,40

n.s. 0,80±0,05

n.s.

EC3 2,0:98,0 180,0 4,10±0,20n.s.

13,53±1,28b 14,25±0,79

n.s. 0,84±0,01

n.s. 24,33±0,94

c 4,45±0,29

n.s. 0,82±0,04

n.s.

EC4 3,0:97,0 131,8 4,79±0,37n.s.

17,89±2,29ª 16,74±0,59n.s.

0,80±0,05n.s.

33,50±1,50ª 4,42±0,07n.s.

0,84±0,06n.s.

EC5 3,0:97,0 160,0 4,35±0,28n.s.

14,95±0,55ª 15,05±0,71n.s.

0,83±0,05n.s.

26,83±1,43c 4,22±0,09

n.s. 0,78±0,02

n.s.

EC6 3,0:97,0 188,2 4,15±0,12n.s.

13,58±1,07b 14,28±0,66

n.s. 0,84±0,02

n.s. 17,00±1,41

d 4,84±0,51

n.s. 0,80±0,03

n.s.

EC7 5,0:95,0 140,0 4,64±0,17n.s.

16,72±1,07ª 15,76±0,33n.s.

0,85±0,03n.s.

30,67±2,87b 4,07±0,38

n.s. 0,81±0,05

n.s.

EC8 5,0:95,0 180,0 4,01±0,26n.s.

12,94±1,19b 13,91±1,01

n.s. 0,84±0,04

n.s. 36,50±2,50ª 3,59±0,15

n.s. 0,83±0,01

n.s.

EC9 5,8:94,2 160,0 4,28±0,07n.s.

15,39±0,88ª 14,91±0,52n.s.

0,87±0,01n.s.

34,67±2,36ª 3,43±0,43n.s.

0,79±0,03n.s.

*Valores expressos como média ± desvio padrão. Letras minúsculas diferentes na mesma linha diferem entre si pelo teste de Scott-Knott (p < 0,05) 1CE – Circularidade do extrusado; NC – Número de célula; AC – Área da célula; CC – Circularidade da célula

109

3.2.6 Índice de absorção em água (IAA) e índice de solubilidade em água (ISA)

As médias dos dados experimentais dos índices de absorção e solubilidade em

água estão apresentadas na Tabela 21, com diferenças estatísticas entre si (p < 0,05).

Para o IAA, os cereais apresentaram uma variação entre 6,19 e 6,89,

verificando-se que o aumento da temperatura e concentração de ECC levaram a redução

deste índice. Esse comportamento é reflexo da integridade do grânulo de amido e também

da disponibilidade de amido para serem dextrinizados. Durante a extrusão, o cisalhamento

e temperatura acabam por romper a estrutura do amido, o que influencia na capacidade de

absorção de água em temperatura ambiente. Em tratamentos mais severos, teremos,

portanto, uma menor absorção de água (FAUBION e HOSENEY, 1982; GOMEZ e

AGUILERA, 1983; COLONNA e MERCIER, 1983).

Tabela 21 - Dados experimentais de índices de absorção (IAA) e solubilidade (ISA) em água dos cereais

matinais à base de arroz com extrato de café crioconcentrado*.

Ensaio ECC:FA Temperatura (°C) IAA ISA (%)

EC1 1,6:98,4 160,0 6,89±0,15ª 8,39±0,17c

EC2 2,0:98,0 140,0 6,71±0,04b 8,53±0,12

c

EC3 2,0:98,0 180,0 6,19±0,01c 7,37±0,07

e

EC4 3,0:97,0 131,8 6,66±0,04b 9,08±0,10

b

EC5 3,0:97,0 160,0 6,59±0,15b 7,99±0,03

d

EC6 3,0:97,0 188,2 6,29±0,06c 7,56±0,03

e

EC7 5,0:95,0 140,0 6,60±0,17b 9,50±0,07ª

EC8 5,0:95,0 180,0 6,53±0,05b 8,43±0,09

c

EC9 5,8:94,2 160,0 6,82±0,03ª 8,89±0,12b

*Valores expressos como média ± desvio padrão. Letras minúsculas diferentes na mesma linha diferem entre

si pelo teste de Scott-Knott (p < 0,05)

Para o ISA, a variação ficou entre 7,37 e 9,50%, correspondendo EC7 com

maior solubilidade e EC2 e EC6 com menores solubilidades. O aumento do teor de ECC

acarretou em uma redução do índice de solubilidade. Por outro lado o aumento da

temperatura também apresentou uma tendência em reduzir este índice.

A severidade do processo de extrusão, combinando-se alta temperatura e

cisalhamento leva, geralmente, a um maior ISA devido à fragmentação excessiva do

grânulo de amido (COLONNA, TAYEB e MERCIER, 1989). Entretanto, a presença de

110

ECC diminui a disponibilidade de amido e torna-se mais susceptível a degradação causada

pelo aumento da temperatura.

3.2.7 Propriedades de pasta

A Figura 12 demonstra as curva obtidas tanto da farinha de arroz (Figura

12a) quanto dos cereais matinais (Figura 12b) que refletem a severidade do processo, bem

como a gelatinização e ruptura dos grânulos de amido (EL-DASH, GONZALES e CIOL,

1984). Os dados experimentais das propriedades de pasta estão expostos na Tabela 22.

Figura 12 - Propriedades de pasta da farinha de arroz (a) e dos cereais matinais (b) obtidos com extrato de

café crioconcentrado.

(a) (b)

O perfil de viscosidade da farinha de arroz está de acordo com o esperado,

de uma amostra que não sofreu extrusão termoplástica. Isso resulta em não haver pico de

viscosidade a frio, pois os grânulos de amido ainda estão intactos e não absorvem água a

temperatura ambiente. Após aquecimento ocorre o inchamento dos grânulos com perda da

sua estrutura cristalina, aumentando a viscosidade do sistema. No resfriamento, apresenta-

se uma maior tendência a retrogradação pela formação de gel com a reassociação das

moléculas de amilose e amilopectina (HUANG e ROONEY, 2001).

As viscosidades determinadas foram reduzidas conforme o aumento de

concentração de ECC e temperatura, com diferenças significativas entre si (p < 0,05),

provavelmente pela menor disponibilidade de amido.

A viscosidade a frio (Vfrio) (25 °C) variou entre 857,00 e 1215,00 cP, com

EC2 apresentando a maior Vfrio. Sabe-se que, os grânulos de amido ao passarem por

111

tratamento térmico perdem a sua estrutura cristalina, sendo que uma maior dextrinização

favorece a sua hidratação a temperatura ambiente (EL-DASH, GONZALES e CIOL,

1984). Por outro lado, tratamentos mais severos podem reduzir a viscosidade a frio

(MENEGASSI et al. 2007) e as fibras podem limitar a gelatinização do amido (TEBA,

ASCHERI e CARVALHO, 2009).

A viscosidade máxima (Vmax) está relacionada ao nível de degradação do

grânulo de amido. Se os grânulos não possuem mais a sua estrutura, há a perda da

capacidade do amido inchar quando aquecido. Portanto, uma alta viscosidade pode ocorrer

pela presença ainda de grânulo de amido inteiros (HAASE, MINTUS e WEIPERT, 1995).

Com a adição de ECC, essa viscosidade foi identificada nos primeiros dois minutos de

análise ainda a 25 °C.

O tempo e a temperatura foram constantes para todos os ensaios (Tabela 30)

não apresentando consequentemente diferenças significativas.

A viscosidade mínima (Vmin) a 95 °C é identificada quando ocorre a máxima

ruptura dos grânulos de amido pela aplicação de agitação em temperatura constante. Da

mesma forma, o comportamento verificado nos cereais matinais pode estar relacionado

com a disponibilidade de amido, e também com as possíveis interações moleculares

formadas durante a extrusão.

A quebra da viscosidade ou também conhecida como breakdown é calculado

pela diferença entre Vmax e Vmin, e refere-se à estabilidade da pasta durante o aquecimento

e agitação (TEBA, ASCHERI e CARVALHO, 2009). A maior viscosidade foi obtida por

EC4 e EC8, com teores de 3 e 5% de ECC, respectivamente.

A viscosidade final (Vfinal) variou entre 790,00 e 940,33 cP, corresponde EC9

ao menor valor e EC2 ao maior valor de Vfinal. A viscosidade final é reflexo das alterações

da estrutura dos grânulos de amido durante a extrusão. O reagrupamento das frações de

amilose e amilopectina durante o ciclo de resfriamento, normalmente, conferem um

aumento da Vfinal. A redução dessa viscosidade se dá normalmente em tratamentos mais

severos, onde a degradação dos grânulos de amido levam a perda da capacidade de

retrogradação (TEBA, ASCHERI e CARVALHO, 2009).

A tendência a retrogradação ou Setback avalia a ocorrência de recristalização

das frações de amilose e amilopectina durante o resfriamento levando a formação de

precipitados e sinérese. O comportamento do amido durante o arrefecimento influencia

diretamente no aumento da viscosidade final (TEBA, ASCHERI e CARVALHO, 2009).

112

Esse comportamento pode ser verificado em EC1 e EC2 que obtiveram os maiores valores

de tendência a retrogradação e consequentemente maiores valores de viscosidade final. E o

inverso, com os cereais EC7 e EC8.

113

Tabela 22 - Dados experimentais para a resposta das propriedades de pasta (Vfrio (25 °C), Vmax (25 °C), Tempo do pico, Temperatura, Vmin (95 °C), Breakdown, Vfinal

(25 °C) e Setback dos cereais matinais à base de arroz com extrato de café crioconcentrado*.


(°C) Vfrio (cP) Vmax (cP)

Tempo

(min)

Temperatura

(°C) Vmin (cP)

Breakdown

(cP) Vfinal (cP) Setback (cP)

Controle1 0,0:100,0 - - 5654,67±36,01 6,13±0,05 84,68±0,02 4631,67±40,53 1023,00±7,26 10137,33±97,22 5505,67±130,27

EC1 1,6:98,4 160,0 1062,67±22,48b 947,33±10,84

c 2,07±0,00

a 25,00±0,00

a 491,33±3,68

b 456,00±14,24

c 940,33±10,34

b 449,00±6,68

b

EC2 2,0:98,0 140,0 1215,00±88,65ª 997,33±18,12ª 2,07±0,00a 25,00±0,00

a 490,67±1,70

b 506,67±16,66

b 959,00±3,56ª 468,33±2,49ª

EC3 2,0:98,0 180,0 1008,00±75,61c 820,67±4,19

e 2,07±0,00

a 25,00±0,00

a 505,67±4,50ª 315,00±0,82

f 933,00±6,68

b 427,33±2,62

c

EC4 3,0:97,0 131,8 991,67±10,84c 976,33±7,72

b 2,07±0,00

a 25,00±0,00

a 445,00±3,74

d 531,33±6,24ª 888,33±6,80

c 443,33±3,09

b

EC5 3,0:97,0 160,0 972,11±21,44c 897,89±6,57

d 2,07±0,00

a 25,00±0,00

a 439,22±3,72

d 458,67±2,99

c 844,33±5,08

d 405,11±1,81

d

EC6 3,0:97,0 188,2 851,67±13,52d 833,00±0,82

e 2,07±0,00

a 25,00±0,00

a 491,00±5,72

b 342,00±5,89

e 900,00±8,60

c 409,00±3,56

d

EC7 5,0:95,0 140,0 966,33±47,20c 913,67±4,11

d 2,07±0,00

a 25,00±0,00

a 411,67±2,36

e 502,00±2,16

b 804,33±4,03

e 392,67±1,70

e

EC8 5,0:95,0 180,0 893,00±58,84d 817,00±7,79

e 2,07±0,00

a 25,00±0,00

a 461,00±2,16

c 356,00±6,68

e 830,33±6,24

d 369,33±7,32

f

EC9 5,8:94,2 160,0 847,00±13,06d 838,33±8,73

e 2,07±0,00

a 25,00±0,00

a 415,67±3,40

e 422,67±10,08

d 790,00±6,48

f 374,33±3,09

f

*Valores expressos como média ± desvio padrão. Letras minúsculas diferentes na mesma linha diferem entre si pelo teste de Scott-Knott (p < 0,05) 1Farinha de arroz não extrusada

Vfrio – viscosidade a frio; Vmax - viscosidade máxima durante o aquecimento; Tempo - da viscosidade máxima; T – temperatura da Vmax; Vmin – viscosidade mínima após o pico

da viscosidade; Breakdown – diferença entre a viscosidade máxima e viscosidade mínima; Vfinal – viscosidade obtida no final da análise; Setback – diferença entre a

viscosidade final e viscosidade mínima

114

3.3 ANÁLISE DE COMPONENTE PRINCIPAL

A Figura 13 representa a distribuição no espaço das variáveis analisadas

(Figura 13a) e o posicionamento dos cereais matinais obtidos (Figura 13b). O eixo do PC1

correspondeu a 52,96% e PC2 a 22,17%, totalizando uma explicação de 75,13% da variação

dos dados. Observou-se que o índice de expansão (IE) e índice de absorção em água (IAA)

demonstraram forte correlação, tendo efeito positivo, assim como o índice de solubilidade em

água (ISA) por estarem do lado direito do gráfico. A dureza e bowl-life apresentaram efeito

negativo. EC4, EC7 e EC9 apresentaram tendência a um maior ISA, com efeito negativo para

a dureza e manutenção da textura em leite.

Figura 13 - Gráficos dos loadings (a) e scores (b) de PC 1 versus PC 2 dos parâmetros de expansão (IE),

absorção em água (IAA), solubilidade em água (ISA), dureza e bowl-life dos cereais matinais com café torrado e

micronizado.

(a)

(b)

PC

2 (

22,1

7%

)

PC 1 (52,96%)

PC

2 (

22,1

7%

)

PC 1 (52,96%)

115

Os parâmetros de cor L*, a* e b* ficaram posicionados em quadrantes distintos

(Figura 14a), tendo L* com efeito negativo em relação aos demais. A variação dos dados foi

explicada por 99,69%, correspondendo PC1 a 86,95% e PC2 a 12,74%. EC7, EC8 e EC9

tenderam dessa forma a apresentar maiores valores de a*, EC2 maior valor de b*, enquanto

EC1 e EC3 tenderam a maiores valores de L* (Figura 14b).

Figura 14 - Gráficos dos loadings (a) e scores (b) de PC 1 versus PC 2 dos parâmetros de cor L*, a* e b* dos

cereais matinais com extrato de café crioconcentrado.

(a)

Na análise de imagem (Figura 15a), a área, diâmetro e perímetro demonstraram

forte correlação, enquanto a circularidade do extrusado (CE) apresentou efeito negativo em

relação aos demais parâmetros. PC1 correspondeu a 46,82% e PC2 a 29,00%, com uma

explicação de 75,82%. A distribuição dos cereais apresentou maior dispersibilidade, tendo

EC4 como mais distinto e EC1 e EC5 mais próximos (Figura 15b).

PC

2 (

12,7

4%

)

PC 1 (86,95%)

PC

2 (

12,7

4%

)

PC 1 (86,95%)

116

Figura 15 - Gráficos dos loadings (a) e scores (b) de PC 1 versus PC 2 dos parâmetros de diâmetro, área,

perímetro, circularidade do extrusado (CE), área da célula (AC), número de células (NC) e circularidade da

célula (CC) dos cereais matinais com café torrado e micronizado.

(a)

(b)

Para as propriedades de pasta, foi observado que todos os parâmetros se posicionaram

do lado direito do gráfico (Figura 16a), demonstrando efeito positivo. Viscosidade a frio

(Vfrio) e setback tiveram maior peso para o posicionamento do eixo de PC1. Os ensaios foram

distribuídos nos quatro quadrantes (Figura 16b) tendo EC2 como o mais distinto,

apresentando assim, uma tendência a maiores valores de viscosidade a frio, máxima, final e

setback.

PC

2 (

29,0

0%

)

PC 1 (46,82%)

PC

2 (

29,0

0%

)

PC 1 (46,82%)

117

Figura 16 - Gráficos dos loadings (a) e scores (b) de PC 1 versus PC 2 da viscosidade a frio (Vfrio), viscosidade

máxima (Vmax), tempo, temperatura, viscosidade mínima (Vmin), breakdown, viscosidade final (Vfinal) e

setback dos cereais matinais com café torrado e micronizado.

(a)

(b)

A definição dos ensaios que foram avaliados quanto às características sensoriais e

quanto ao teor de compostos bioativos foi baseada nos resultados de expansão, dureza, bowl-

life e cor. Os cereais EC1, EC2, EC5 e EC7 foram selecionados por apresentarem pequena

variação da expansão, diferença de dureza, similaridade quanto a sua manutenção no leite e

maiores distinções de cores.

PC

2 (

34,2

7%

)

PC 1 (62,24%)

PC

2 (

34,2

7%

)

PC 1 (62,24%)

118

3.4 CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA


A composição dos compostos bioativos dos cereais matinais está apresentada na

Tabela 23 e os cromatogramas estão no Apêndice A (Figuras 1, 7 e 8). Os cereais

apresentaram diferença significativa (p < 0,05), sendo que EC7 obteve a maior concentração

dos compostos, com como consequência do maior teor de ECC. Os cereais EC1 e EC2 foram

estatisticamente iguais entre si, provavelmente pela concentração quase similar das

formulações. Mesmo em diferentes concentrações de ECC e temperaturas (140 e 160 °C)

utilizados nessas amostras, o ácido caféico foi igual para EC1, EC2 e EC5, com maior teor em

EC7.

Tabela 23 - Composição química dos extrusados quanto aos teores de cafeína, ácidos clorogênicos e caféico (mg

g-1), fenóis totais (g ácido gálico 100 g-1

) e atividade antioxidante (µmol Trolox g-1

)*.

EC1

EC2 EC5 EC7

Cafeína 0,27±0,01c 0,28±0,00

c 0,43±0,01

b 0,64±0,03

a

Ácidos clorogênicos 0,09±0,01c 0,10±0,00

c 0,13±0,01

b 0,21±0,01ª

Ácido caféico 0,01±0,00b 0,01±0,00

b 0,01±0,00

b 0,02±0,00

a

Fenóis totais n.d. n.d. n.d. 0,01±0,00

Atividade antioxidante n.d. n.d. n.d. 2,11±0,21



n.d. – não determinado 1EC1 - formulação com 1,6% de ECC a 160 °C; EC2 - formulação com 2,0% de ECC a 140 °C; EC5 -

formulação com 3,0% de ECC a 160 °C; EC7 - formulação com 5,0% de ECC 140 °C

Em 100 mL de uma bebida de café pode conter entre 75 a 200 mg de cafeína,

entre 35 e 350 mg de ácidos clorogênicos e entre 25 e 40 mg de ácido caféico (FARAH, 2009;

GARAMBONE e ROSA, 2007). Os cereais matinais após processo de extrusão tiveram seu

conteúdo de compostos bioativos reduzidos quando comparados à matéria-prima,

apresentando em uma porção de consumo de 40 g de cereal entre 10,8-25,6 mg g-1

de cafeína,

3,6-8,4 mg g-1

de ácidos clorogênicos e 0,4-0,8 mg g-1

de ácido caféico.

Para os cereais EC1, EC2 e EC5 não foram possíveis determinar o teor de fenóis

totais e atividade antioxidante. Isso pode ter ocorrido devido à baixa concentração de ECC e

119

severidade do processo térmico aumentando a degradação dos compostos fenólicos, visto que

essas substâncias são sensíveis à temperatura (BRENNAN et al., 2011).

A redução dos compostos bioativos já foi observada na extrusão termoplástica em

outros trabalhos que realizaram a adição de frutas em formulações de extrusados. Essa

redução pode ser atribuída ao efeito da umidade, cisalhamento e temperatura do processo,

além da composição da matéria-prima (HIRTH et al., 2014). Apesar da degradação desses

compostos, devido à decarboxilação dos ácidos fenólicos, há a formação de outros compostos

de menor massa molecular, que podem aumentar a atividade antioxidante do produto. Assim,

a atividade antioxidante depende não somente no teor de compostos bioativos, mas também

da composição dessas substâncias. Sendo, observado um aumento de atividade antioxidante

com o aumento da temperatura (BRENNAN et al., 2011; SARAWONG et al., 2014;

TONYALI, SENSOY e KARAKAYA, 2016; DAR, SHARMA e KUMAR, 2014; LEYVA-

CORRAL et al., 2016).

3.4 CARACTERIZAÇÃO SENSORIAL

Os cereais selecionados para a sensorial podem ser visualizados na Figura 17.

Figura 17 - Ensaios selecionados para a sensorial.

As médias das notas obtidas para os parâmetros analisados para os cereais

matinais estão expostos na Tabela 24. Observou-se uma homogeneidade nas notas atribuídas

aos quatro ensaios, com diferenças significativas (p < 0,05) apenas para os atributos de

120

textura, cor e intenção de compra. Apesar da homogeneidade de notas, considerou-se que o

cereal com 5% de ECC obteve maior aceitação pela maior nota atribuída a intenção de

compra.

Tabela 24 - Nota média de aceitação quanto aos atributos de aparência, aroma, sabor, textura, cor, impressão

global e intenção de compra dos cereais matinais*.

EC1 EC2 EC5 EC7

Aparência1 5,21±1,81

a 5,40±1,80

a 5,25±1,81

a 5,51±1,89

a

Cor1 5,58±1,75

b 5,53±1,81

b 5,85±1,69

b 6,32±1,73

a

Aroma1 5,38±1,30

a 5,55±1,37

a 5,43±1,35

a 5,78±1,27

a

Sabor1 5,83±1,72

a 5,62±1,87

a 5,45±1,79

a 6,01±1,75

a

Textura1 5,72±2,03

b 6,33±1,91

a 5,65±2,07

b 6,34±1,73

a

Impressão global1 5,71±1,62

a 5,71±1,73

a 5,65±1,59

a 6,07±1,69

a

Intenção de compra² 2,74±1,06b 2,87±1,15

b 2,66±1,06

b 3,11±1,12

a


pelo teste de Scott-Knott (p < 0,05). 1Atributos da tabela: 1 = desgostei muitíssimo; 5 = nem gostei/nem desgostei; 6 = gostei ligeiramente; 9 = gostei

muitíssimo

²Atributos da tabela: 1 = certamente não compraria; 3 = talvez compraria/talvez não compraria; 5 = compraria

EC1 - formulação com 1,6% de ECC a 160 °C; EC2 - formulação com 2,0% de ECC a 140 °C; EC3 - formulação

com 3,0% de ECC a 160 °C; EC4 - formulação com 5,0% de ECC a 140 °C

O primeiro contato do consumidor com o produto é visual, por isso, a aparência

do cereal, bem como seu formato e cor são importantes requisitos para uma boa aceitação. A

diferença da cor do cereal variou conforme a concentração de ECC, sendo EC7 de cor mais

escura o mais aceito, provavelmente por fazer uma maior referência à cor do café torrado.

O extrato de café tem maiores concentrações de compostos aromáticos e de sabor,

sendo esses compostos mais preservados quando é realizado crioconcentração (MORENO et

al., 2015). Para os provadores, entretanto, não houve diferença significativa de aroma e sabor

do cereal matinal com diferentes concentrações de ECC, talvez pela pequena variação da

concentração de ECC nos extrusados.

A textura foi mais aceita nos cereais EC2 e EC7. Com isso, observa-se que

mesmo em concentrações e texturas diferentes, a aceitação desses dois cereais matinais foi a

mesma.

A impressão global que reflete a satisfação geral do produto também não

apresentou diferença significativa entre os cereais como consequência também das notas

conferidas aos demais atributos.

121

Para a intenção de compra, EC7 obteve uma maior média, sendo o cereal que

mais recebeu nota para “provavelmente compraria” (Figura 18).

Figura 18 - Gráfico de intenção de compra conforme notas atribuídas para os cereais matinais EC1, EC2, EC5 e

EC7.

4. CONCLUSÃO

O extrato como ingrediente na formulação de extrusados demonstrou modificar as

principais características tecnológicas, reduzindo a luminosidade, expansão, viscosidades de

pasta, e aumentando o índice de solubilidade em água, mas não afetando a estrutura das

células, dureza e bowl-life de forma significativa. A determinação dos teores de cafeína, ácido

caféico e ácidos clorogênicos no produto final revelou um menor teor de compostos bioativos

em comparação com ECC, devido as perdas do processo. A aceitação dos cereais com adição

de extrato de café crioconcentrado foi bastante homogênea, sendo apenas os parâmetros de

cor e textura mais distintos em relação aos demais. Apesar das poucas diferenças entre os

ensaios, o cereal com 5% de ECC obteve maior aceitabilidade e intenção de compra. Dessa

forma, o processo de extrusão pode auxiliar na obtenção de cereal matinal com compostos

bioativos provenientes do café com boa aceitação sensorial.

122

5. AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao CNPq pela bolsa de mestrado da aluna Ulliana Sampaio

e à FAEPEX/Unicamp pelo auxílio à pesquisa. Agradecemos também ao moinho SL

Alimentos (Mauá da Serra/PR) e o Café Iguaçú (Cornélio Procópio/PR) pelo fornecimento

das matérias-primas utilizadas neste trabalho.

6. REFERÊNCIAS





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127

DISCUSSÃO GERAL

CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS

O arroz é constituído basicamente por amido, com pequenas quantidades de

proteínas, lipídeos e fibras, como pôde ser observado na composição obtida. A composição

centesimal da farinha de arroz é dependente do processo de beneficiamento, onde há a

remoção das camadas do grão, em que os nutrientes estão distribuídos de maneira heterogênea

(WALTER, MARCHEZAN e AVILA, 2008). Além do teor de amido, o arroz apresenta-se

como uma boa alternativa para a interação com diferentes pigmentos devido a sua coloração

branca.

Os diferentes tipos de cafés CTM (café torrado e micronizado) e ECC (extrato de

café crioconcentrado) utilizados para o desenvolvimento dos cereais matinais apresentaram

diferenças em sua composição centesimal, quanto aos teores de cafeína, ácido caféico e ácido

clorogênico, além da cor. Essa distinção está baseada nos processos tecnológicos de obtenção

desses produtos, além da composição inicial das matérias-primas.

Durante o processo de torrefação, o café verde sofre mudanças físicas e químicas,

tais como perda de matéria seca, alterações de cor e redução de compostos bioativos

(SPILLER, 1998). Pode-se considerar que a perda de compostos bioativos é proporcional à

severidade da torra. Apenas a cafeína é que não apresenta perdas significativas por ser mais

resistente a tratamentos térmicos.

O extrato de café que é obtido a partir da percolação do café torrado e moído, ao

ser concentrado a frio permite uma maior capacidade de retenção dos compostos voláteis e

bioativos, o que faz com que ele apresente maiores teores desses compostos devido à extração

realizada (MORENO et al., 2014; MORENO et al., 2015), como pôde ser observado nos

resultados obtidos.

As concentrações de cafeína e ácidos clorogênicos relacionam-se diretamente

com a atividade antioxidante do café. Como houve uma maior concentração desses compostos

em ECC, a sua atividade antioxidante foi maior em relação à CTM.

128

CARACTERIZAÇÃO DOS CEREAIS MATINAIS

Qualidade tecnológica

Os extrusados com CTM em relação ao ECC apresentaram valores relativamente

menores para expansão, e maiores para dureza e bowl-life. Isso provavelmente pelas

características e diferentes concentrações de café nas formulações. A expansão está baseada

na rede de amido gelatinizado com capacidade de reter vapor de água para a formação de

bolhas no material ao sair da extrusora. Além disso, os parâmetros de umidade e temperatura

tem efeito importante nessa expansão, por aumentar ou não a dextrinização do amido

(HARPER, 1981). Como a expansão está diretamente relacionada à textura, uma menor

expansão pode levar a uma maior densidade do material e consequentemente a uma maior

dureza do produto extrusado. Já a capacidade do cereal em absorver umidade quando imerso

em leite está relacionado com o grau de gelatinização do amido e porosidade do extrusado. A

dureza do cereal é nitidamente reduzida, pois o ganho de umidade altera a resistência

mecânica causando o amolecimento e estrutura quebradiça (MACHADO, OLIVEIRA e

CUNHA, 1999; SACCHETTI, PITTIA e PINNAVAIA, 2005). Por isso, a propriedade do

cereal em manter ao máximo sua crocância no leite durante o consumo é importante, para não

haver a formação de uma pasta, levando a rejeição do produto.

As fibras também influenciam na expansão, dureza e bowl-life, pois a sua

presença pode reduzir a expansão e aumentar a dureza do extrusado, devido a matriz formada

entre fibra, amido e água, em que será reduzida a porosidade do material (ROBIN,

SCHUCHMANN e PALZER, 2012). Percebe-se esse comportamento nos extrusados com

CTM, que possuem uma expansão menor e tamanho de células menores que os extrusados

com ECC, que tem menor teor de fibra. A maior disponibilidade de amido nas formulações de

ECC, também, levou a um maior diâmetro como verificado na análise de imagem, o que não

impediu a expansão do produto mesmo com ECC.

A diferença entre a cor dos extrusados com CTM e ECC é mais nítida em relação

à luminosidade do produto final. Extrusados com café torrado e micronizado apresentaram

coloração mais escura pelas concentrações (2,2 a 9,2%) superiores desse ingrediente nas

formulações em relação ao ECC (1,6 a 5,8%). Além disso, também deve-se considerar a

reação de Maillard que é favorecida durante a extrusão pela temperatura, que degrada os

açúcares levando o escurecimento do produto.

129

O aumento das concentrações de CTM e ECC reduziram o índice de absorção em

água (IAA) e de índice de solubilidade em água (ISA), devido a menor quantidade de amido

disponível e presença de fibras. Os extrusados com ECC apresentaram valores superiores em

relação aos extrusados com CTM. Esses resultados também foram relacionados com a

temperatura do processo. Em uma umidade constante, o aumento da temperatura reduz o IAA

pela dextrinização excessiva dos grânulos de amido reduzindo a capacidade de absorver água

a temperatura ambiente. O ISA aumenta devido ao aumento de sólidos solúveis resultantes da

dextrinização (MERCIER e FEILLET, 1975).

Nas propriedades de pasta dos dois cereais matinais foram observadas

significativas mudanças no comportamento das viscosidades determinadas. As propriedades

de pasta permitem verificar o impacto do processo de extrusão nos produtos, pois as

viscosidades dependem do grau de gelatinização e dextrinização do amido. Em produtos

extrusados, normalmente, têm-se uma alta viscosidade inicial, ocasionada pela

pregelatinização do amido, e depois sua redução, e a viscosidade final diminui devido a

redução do tamanho das cadeias que levam a uma perda da capacidade de retrogradação

(MERCIER e FEILLET, 1975).

Em uma visão mais geral, a viscosidade a frio, viscosidade máxima e breakdown

de cereais com ECC foram superiores aos cereais com CTM, enquanto a viscosidade mínima,

viscosidade final e setback foram inferiores. Esse comportamento pode estar relacionado pela

severidade do processo, conteúdo de café nas formulações, disponibilidade de amido e

presença de fibras. Os grânulos de amido perdem sua estrutura cristalina devido ao atrito e

altas temperaturas na extrusão. A ruptura das ligações permite uma maior disponibilidade de

compostos a fazerem ligações de hidrogênio a temperatura ambiente (EL-DASH,

GONZALES e CIOL, 1984). Entretanto, uma alta viscosidade máxima reflete a existência de

grânulo de amido ainda intactos, como pode ser observado nos dois cereais. O tempo e

temperatura de ocorrência da viscosidade máxima foi bastante distinta entre os dois tipos de

cereais, demonstrando assim, que outros fatores podem estar interferindo no processo.

Química e Sensorial

Os dois cereais apresentaram menores teores de compostos bioativos quando

comparados com as matérias-primas. Sabe-se que a composição da matéria-prima, bem como

umidade, temperatura, cisalhamento podem levar a degradação dos compostos bioativos,

130

como visto em outros trabalhos (SARAWONG et al., 2014; EMIN, MAYER-MIEBACH e

SCHUCHMANN, 2012; TONYALI, SENSOY e KARAKAYA, 2016). Entretanto, a

presença ainda de cafeína, ácido caféico e ácidos clorogênicos pode ser explicado pela

quantidade inicial desses compostos na matéria-prima, pela maior resistência térmica da

cafeína e a possível rede formada entre o amido e essas substâncias que poderia exercer uma

certa proteção e reduzir a degradação. Com a degradação dos compostos fenólicos, a atividade

antioxidante foi reduzida quando comparado com as matérias-primas, sendo que nos cereais

com ECC somente foi possível a determinação da atividade antioxidante do cereal com 5% de

ECC, provavelmente pela baixa concentração nos demais ensaios.

Quanto a análise sensorial, os cereais obtiveram uma boa aceitação e

homogeneidade na média das notas atribuídas para os parâmetros avaliados pelos provadores.

A cor e aroma mais aceitos foram dos ensaios que continham maior concentração de CTM e

ECC, provavelmente por apresentarem cor e aroma de café que lembrassem as propriedades

sensoriais da bebida de café. Mesmo com as implicações que as fibras poderiam atribuir a

textura do produto, não houve diferença significativa entre as médias dos cereais com CTM. E

para ECC a textura foi considerada aceitável mesmo em diferentes concentrações. A intenção

de compra também foi similar para os dois cereais, com média de nota 3 para “talvez

compraria/talvez não compraria”. As notas obtidas refletem o desejo do consumidor em ter

um produto com boa crocância e com mais características sensoriais do café. Entretanto, para

a inserção de café no processo de extrusão é necessário considerar a granulometria, a fim de

evitar a possível sensação residual no produto final.

131

CONCLUSÃO GERAL

A inserção de ingredientes com teores significativos de compostos bioativos em

produtos extrusados tornou-se alvo de estudos, pela possibilidade de desenvolver produtos

com distintas características sensorias, além de tentar atender a demanda de funcionalidade.

Com isso, tornou-se necessário avaliar a interação de novos ingredientes com outras matérias-

primas ricas em amido, que podem implicar em modificações tecnológicas dos extrusados.

A farinha de arroz demonstrou boas características tecnológicas que são propícias

ao desenvolvimento de novos produtos, enquanto os dois tipos de café demonstraram ser

fontes potenciais de compostos bioativos para produtos extrusados. Assim, a combinação

desses ingredientes apresentou-se como uma boa alternativa para um produto com compostos

bioativos. Ficaram evidentes as modificações tecnológicas causadas pela inserção tanto de

café torrado e micronizado como para o extrato de café crioconcentrado.

A expansão, dureza e bowl-life foram afetadas, dentre outros fatores, pela

presença de fibras. As alterações na cor foram visíveis conforme o aumento da concentração

de café e temperatura de processo, levando ao escurecimento do produto. Os índices de

absorção e solubilidade também foram afetados, com redução da solubilidade do material,

sendo este comportamento associado com o grau de gelatinização/dextrinização do amido. As

propriedades de pasta por consequência também apresentaram modificações.

A concentração de café nos cereais foi levada em consideração para o equilíbrio

das características sensoriais provenientes do café bem como a sua granulometria. Os cereais

matinais produzidos com CTM e ECC obtiveram teores de compostos bioativos menores em

relação as matérias-primas. A cafeína apresentou maiores teores nos cereais matinais em

relação ao ácido caféico e ácidos clorogênicos por sua maior resistência térmica. Os dois

cereais foram bem aceitos sensorialmente, tendo os extrusados com CTM e ECC uma média

de 64% de aceitação global, sendo os ensaios com 5% de CTM e 5% de ECC os mais

preferidos quanto aos atributos de cor, sabor e textura. Conclui-se, portanto, que é possível

desenvolver um cereal matinal de arroz com café, com propriedades físicas, funcionais,

tecnológicas e sensoriais aceitáveis.

132

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144

APÊNDICES


de café crioconcentrado e dos cereais matinais

Figura 1 - Cromatograma obtido dos padrões de cafeína (C), ácido clorogênico (ACG) e ácido caféico (AC) nos

comprimentos de ondas de 272 nm e 325 nm.

Figura 2 - Cromatograma obtido da amostra de café verde (CV) nos comprimentos de onda de 272 nm e 325 nm

para identificação de cafeína (C), ácido clorogênico (ACG) e ácido caféico (AC).

Minutes

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

mA

U

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1: 272 nm, 8 nm

Pool090916

Pool090916

2: 325 nm, 8 nm

Pool090916

Pool090916

Minutes

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

mA

U

0

100

200

300

400

500

600

700

800

mA

U

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1: 272 nm, 8 nm

CV 2

CV 2

2: 325 nm, 8 nm

CV 2

CV 2

ACG

C

AC

C

ACG

AC

145

Figura 3 - Cromatograma obtido da amostra de café torrado e micronizado (CTM) nos comprimentos de onda de

272 nm e 325 nm para identificação de cafeína (C), ácido clorogênico (ACG) e ácido caféico (AC).

Figura 4 - Cromatograma obtido da amostra de extrato de café crioconcentrado (ECC) nos comprimentos de

onda de 272 nm e 325 nm para identificação de cafeína (C), ácido clorogênico (ACG) e ácido caféico (AC).

Minutes

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

mA

U

0

100

200

300

400

500

600

700

800

mA

U

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1: 272 nm, 8 nm

CM2

CM2

2: 325 nm, 8 nm

CM2

CM2

Minutes

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

mA

U

0

100

200

300

400

500

600

700

800

mA

U

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1: 272 nm, 8 nm

EC 2

EC 2

2: 325 nm, 8 nm

EC 2

EC 2

ACG

AC

C

ACG

AC

C

146

Figura 5 - Cromatograma obtido das amostras de extrusados com 2,2%, 5,0% e 9,2% de café torrado e

micronizado (CTM) nos comprimentos de onda de 272 nm para identificação de cafeína (C).

Figura 6 - Cromatograma obtido das amostras de extrusados com 2,2%, 5,0% e 9,2% de café torrado e

micronizado (CTM) nos comprimentos de onda de 325 nm para identificação de ácido clorogênico (ACG) e

ácido caféico (AC).

Minutes

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

mA

U

0

50

100

150

200

250

300

350

4001: 272 nm, 8 nm

5C 2

5C 2

1: 272 nm, 8 nm

6C 2 R1

6C 2 R1

1: 272 nm, 8 nm

10C 2

10C 2

Minutes

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

mA

U

0

50

100

150

200

250

300

350

4002: 325 nm, 8 nm

5C 2

5C 2

2: 325 nm, 8 nm

6C 2 R1

6C 2 R1

2: 325 nm, 8 nm

10C 2

10C 2

2,2% 5,0% 9,2%

C

ACG

2,2% 9,2% 5,0%

AC

147

Figura 7 - Cromatograma obtido das amostras de extrusados com 1,6%, 2,0%, 3,0% e 5,0% de extrato de café

crioconcentrado (ECC) nos comprimentos de onda de 272 nm para identificação de cafeína (C).

Figura 8 - Cromatograma obtido das amostras de extrusados com 1,6%, 2,0%, 3,0% e 5,0% de extrato

crioconcentrado de café (ECC) nos comprimentos de onda de 325 nm para identificação de ácido clorogênico

(ACG) e ácido caféico (AC).

Minutes

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

mA

U

0

20

40

60

80

100

120

140

1: 272 nm, 8 nm

1E 2

1E 2

1: 272 nm, 8 nm

2E 2 F

2E 2 F

1: 272 nm, 8 nm

8E 22

8E 22

1: 272 nm, 8 nm

11E 2a

11E 2a

Minutes

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

mA

U

0

10

20

30

40

50

60

702: 325 nm, 8 nm

1E 2

1E 2

2: 325 nm, 8 nm

2E 2 F

2E 2 F

2: 325 nm, 8 nm

8E 22

8E 22

2: 325 nm, 8 nm

11E 2a

11E 2a

C

ACG

AC

2,0% 3,0% 1,6% 5,0%

2,0% 3,0% 1,6% 5,0%

148

Apêndice B - Aprovação do Comitê de ética

154

Apêndice C - Termo de consentimento livre e esclarecido

TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO

Título da pesquisa: Cereal matinal extrusado à base de arroz adicionado de café torrado micronizado e extrato


Pesquisador responsável:


Colaboradores:

Prof. Dr. Yoon Kil Chang

Prof. Dra. Maria Teresa Pedrosa Silva Clerici

Número do CAAE: 55950216.8.0000.5404

Você está sendo convidado (a) a participar como voluntário de um estudo. Este documento, chamado

Termo de Consentimento Livre e Esclarecido, visa assegurar seus direitos como participante e é elaborado em

duas vias, uma que deverá ficar com você e outra com o pesquisador.

Por favor, leia com atenção e calma, aproveitando para esclarecer suas dúvidas com os pesquisadores

responsáveis, e caso concorde em fazer parte deste estudo, assine no espaço correspondente, no final deste termo.

Serão considerados como critérios de aceitação do participante como voluntário: ter idade mínima de 18

anos e máxima de 60 anos; ser aluno ou funcionário da Unicamp; ser consumidor e gostar de cereal matinal;

assinar o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido.

Se você não quiser participar ou retirar sua autorização, a qualquer momento, não haverá nenhum tipo

de penalização ou prejuízo.

Justificativa e objetivos:

Esta pesquisa tem como objetivo avaliar a aceitabilidade de cereal matinal extrusado, obtida a partir da

farinha de arroz com café. O café é um produto que pode ser utilizado na elaboraçõ de novos produtos por

agregar aspectos sensoriais, além de conter compostos bioativos que podem trazer benefícios à saúde.

Participando do estudo você está sendo convidado a avaliar quatro diferentes amostras de cereais matinais com

café.

Procedimentos:

Os pesquisadores irão oriente-lo sobre quais os procedimentos para provar as amostras.

Haverá uma ficha juntamente com cada uma das quatro amostras, onde você poderá expressar o quanto

gostou ou desgostou de uma determinada característica do produto. Para esta avaliação, marque sua nota na

escala onde “1” é a nota mínima (desgostei muitíssimo) e “9” a nota máxima (gostei muitíssimo). As

características a serem avaliadas serão: aparência, cor, sabor, aroma e textura (crocância). Há também uma

questão na ficha de avaliação sobre a intenção de compra de cada amostra provada. Marque sua nota na escala

onde “1” é a nota mínima (certamente não compraria) e “5” a nota máxima (certamente compraria).

O procedimento terá duração total de aproximadamente 10 minutos.

Desconfortos e riscos:

Você não deve participar deste estudo se possuir intolerância, alergia e/ou qualquer restrição ao

consumo de qualquer um dos ingredientes que compõe o cereal, tais como: farinha de arroz e cafeína. Ressalva-

se que pessoas intolerantes ao glúten (celíacos) e a lactose não poderão participar desta pesquisa, correndo

risco de reações adversas devido à possibilidade de presença de traços de glúten por contaminação cruzada, e

pela forma que o cereal será servido com leite. Por favor, se você se enquadra em alguma destas restrições,

comunique imediatamente os pesquisadores.

Caso contrário os procedimentos não oferecem desconfortos ou riscos previsíveis a integridade moral,

física, mental e/ou efeitos colaterais aos voluntários.

Se no decorrer da análise sensorial você sentir qualquer tipo de mal-estar, comunique imediatamente

os pesquisadores. Eles irão encaminhá-lo para o serviço de emergência disponível no Hospital das Clínicas

Unicamp, Rua Vital Brasil, 251, Campinas, SP.

Benefícios:

A participação nesta análise contribuirá no estudo de inserção de novos ingredientes em produtos

extrusados, assim como a avaliação da aceitação deste produto pelo consumidor.

155

Acompanhamento e assistência:

Os pesquisadores envolvidos estarão presentes ao longo do estudo, explicando os procedimentos da

análise sensorial, podendo sanar qualquer tipo de dúvida.

Sigilo e privacidade:

Você tem a garantia de que sua identidade será mantida em sigilo e nenhuma informação será dada a

outras pessoas que não façam parte da equipe de pesquisadores. Na divulgação dos resultados desse estudo, seu

nome ou qualquer outra informação pessoal coletada não será divulgada.

Ressarcimento:

A participação na pesquisa não gerará nenhum custo aos provadores, portanto não haverá qualquer

forma de reembolso.

Contato:

Em caso de dúvidas sobre o estudo, você poderá entrar em contato com os pesquisadores Universidade

Estadual de Campinas - Unicamp, Faculdade de Engenharia de Alimentos - FEA, Rua Monteiro Lobato, 80 -

Cidade Universitária, Campinas - SP, 13083-862, Departamento de Tecnologia de Alimentos, Laboratório

de Cereais, raízes e tubérculos. Seguem abaixo os contatos dos pesquisadores:

Ulliana Marques Sampaio, [email protected], (19) 98781-2442

Dr. Yoon Kil Chang, [email protected], (19) 3521-4001 (sala)

Dra. Maria Teresa Pedrosa Silva Clerici, [email protected], (19) 3521-4000 (sala)

Em caso de denúncias ou reclamações sobre sua participação e sobre questões éticas do estudo, você pode

entrar em contato com a secretaria do Comitê de Ética em Pesquisa (CEP) da UNICAMP das 08:30hs às 13:30hs

e das 13:00hs as 17:00hsna Rua: Tessália Vieira de Camargo, 126; CEP 13083-887 Campinas – SP; telefone (19)

3521-8936; fax (19) 3521-7187; e-mail: [email protected]

Consentimento livre e esclarecido:

Após ter recebido esclarecimentos sobre a natureza da pesquisa, seus objetivos, métodos, benefícios

previstos, potenciais riscos e o incômodo que esta possa acarretar, aceito participar:

Nome do(a) participante: ________________________________________________________

_______________________________________________________ Data: ____/_____/______.

(Assinatura do participante)

Responsabilidade do Pesquisador:

Asseguro ter cumprido as exigências da resolução 466/2012 CNS/MS e complementares na elaboração

do protocolo e na obtenção deste Termo de Consentimento Livre e Esclarecido. Asseguro, também, ter explicado

e fornecido uma via deste documento ao participante. Informo que o estudo foi aprovado pelo CEP perante o

qual o projeto foi apresentado. Comprometo-me a utilizar o material e os dados obtidos nesta pesquisa

exclusivamente para as finalidades previstas neste documento ou conforme o consentimento dado pelo

participante.

______________________________________________________ Data: ____/_____/______.

(Assinatura do pesquisador)

mailto:[email protected]

156

Apêndice D - Ficha sensorial

AVALIAÇÃO SENSORIAL

TÍTULO DA PESQUISA: CEREAL MATINAL EXTRUSADO À BASE DE ARROZ ADICIONADO DE

CAFÉ TORRADO MICRONIZADO E EXTRATO DE CAFÉ CRIOCONCENTRADO

PESQUISADOR: ULLIANA MARQUES SAMPAIO

ORIENTADOR: PROF. DR. YOON KIL CHANG

CO-ORIENTADOR: PROF. DRA. MARIA TERESA PEDROSA SILVA CLERICI

Nome:____________________________________________________________ Idade: _____

Data: ___/____/___

Você está recebendo 1 (uma) amostra de um produto extrusado. Avalie a amostra quanto aos atributos de acordo

com o seu grau de gostar ou desgostar, conforme escala abaixo. Atenção: Traços de glúten, contém lactose e

cafeína

CÓDIGO AMOSTRA:

1 – desgostei muitíssimo (detestei)

2 – desgostei muito

3 – desgostei moderadamente

4 – desgostei ligeiramente

5 – nem gostei, nem desgostei

6 – gostei ligeiramente

7 – gostei moderadamente

8 – gostei muito

9 – gostei muitíssimo (adorei)

Considerando a sua impressão global, por favor, avalie qual a intenção de compra para esta amostra, atribuindo

notas de 1 a 5, conforme a escala abaixo:

1 – certamente não compraria

2 – provavelmente não compraria

3 – talvez não compraria/ talvez compraria

4 – provavelmente compraria

5 – compraria

Comentários:__________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Muito obrigado pela sua participação!

Aparência Aroma Sabor Textura Cor Impressão

global

Intenção de compra

cereal matinal extrusado À base de arroz com … · ulliana marques sampaio cereal matinal...

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