Capítulo de livro publicado no livro PROCESSAMENTO DE ALIMENTOS: PESQUISAS E INOVAÇÕES PARA NOVOS PRODUTOS. Para acessa-lo  clique aqui.

DOI: https://doi.org/10.53934/202311-04

Este trabalho foi escrito por:

Virgínia Mirtes de Alcântara Silva , Newton Carlos Santos , Mailson Gregório Gonçalves , Michael Marcos de Aquino Gomes , Vitória Régia do Nascimento Lima ,Sara Morgana Félix de Sousa ,

Dauany de Sousa Oliveira

 Introdução

O consumo regular de frutas e vegetais desempenha um papel fundamental na manutenção de uma dieta saudável, porque esses alimentos contêm grandes quantidades de nutrientes essenciais (Coutinho et al., 2022). Além disso, frutas e vegetais frescos são fontes de fitoquímicos (por exemplo, carotenóides, polifenóis, fitoesteróis), compostos bioativos considerados como tendo muitos benefícios à saúde e aplicações promissoras no campo da saúde alimentar e farmacêutica (Cheng et al., 2023).

A nectarina (Prunus persicaL. Bastsch) é uma fruta importante em muitos países, apreciada por seu sabor agradável e doçura, além do alto teor de vitamina C, as nectarinas também são ricas em açúcares, compostos fenólicos e carotenóides, que são bons para a dieta e a saúde humana (Wang et al., 2023). É uma fruta climatérica com vida útil curta, limitando seu período de comercialização (Silva et al., 2019). Com isso, para evitar a deterioração e preservá-los para consumo futuro, os frutos devem ser processados (Singh et al., 2022).

As tecnologias de processamento de alimentos têm evoluído constantemente, buscando melhorar a qualidade, segurança e vida útil dos produtos alimentícios. Uma dessas técnicas emergentes é a alta pressão hidrostática (HHP) (Barrón-García et al., 2021).  A HHP é uma técnica não térmica que tem sido amplamente utilizada na indústria alimentícia. Durante o processamento, o alimento é selado em um recipiente e submetido a uma pressão de 100 a 1000 MPa à temperatura ambiente por um período de tempo selecionado, após o qual o ambiente é despressurizado e as amostras são retiradas (Almeida et al., 2022). Segundo Ding et al. (2022), as principais vantagens desta tecnologia são: adequação para produção industrial em massa, processamento em temperatura amenas, a pressão no sistema alimentar é transmitida instantaneamente e criação de biomacromoléculas com diferentes propriedades funcionais (Santos et al., 2022; Almeida et al., 2022).

Nesse sentido, o estudo do comportamento reológico da polpa de nectarina submetida à alta pressão hidrostática assume uma importância relevante, uma vez que a reologia é uma propriedade fundamental para compreender o comportamento de fluxo e deformação do material, influenciando diretamente na textura e qualidade do produto final (Barros et al., 2019). Portanto neste estudo, investigou-se os efeitos de diferentes pressões (100, 200, 300, 400 and 500 MPa) na reologia da polpa de nectarina e modelos matemáticos foram ajustados ao conjunto de dados experimentais.

Materiais e Métodos

Obtenção da polpa

Os frutos de nectarina (Prunus persicaL. Bastsch) foram adquiridos no comércio local e foram selecionadas em relação a cor, tamanho uniformes e livres de danos físicos. Os frutos foram submetidos à lavagem com água corrente e detergente neutro para remover as sujidades, com posterior imersão em água clorada (200ppm) por 15 min. Com auxílio de uma faca os frutos foram cortados para remoção do caroço e em seguida o fruto foi processado em um processador de frutas (Britânia®) para obtenção da polpa (não houve adição de água durante o processamento).

Tratamento de alta pressão hidrostática

As polpas de nectarina foram embaladas em embalagens de polietileno de baixa densidade e submetidas a tratamento HPP utilizando máquina de tratamento de alta pressão hidrostática (Hiperbaric SA, Burgos) nas pressões de 100 MPa (HHP100), 200 MPa (HHP200), 300 MPa (HHP300), 400 MPa (HHP400) e 500 MPa (HHP500) por 10 min, a uma temperatura de 25 °C. A polpa sem o tratamento HHP foi tomada como amostra de controle.

Leituras reológicas

As polpas de nectarina controle e tratadas com HHP em diferentes pressões (HHP100, HHP200, HHP300, HHP400 and HHP500) foram usadas para realizar leituras reológicas usando o Digital Brookfield Viscometer DV-II +PRO (modelo RVT, MA, EUA), nas velocidades de rotação de 5, 10, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 150, 160, 180 e 200 rpm, e temperatura de 25 °C.  Para converter leituras de torque em medidas reológicas, utilizou-se o método proposto por Sousa et al. (2017).

Modelos matemáticos

Os modelos reológicos de Ostwald-de-Waelle (Equação 1), Herschel-Bulkley (Equação 2) e Casson (Equação 3), foram ajustados aos dados experimentais a partir do STATISTICA 8.0 software (Tibco, Statistica, Palo Alto, CA, USA).

Resultados e Discussões

O conhecimento das propriedades reológicas dos alimentos fluidos são fatores importantes para os processos de desenvolvimento e otimização de equipamentos de processamento (Liu et al., 2019). Na Tabela 1, são apresentados os parâmetros reológicos e estatísticos (R2 and ) dos modelos de Ostwald-de-Waelle, Herschel-Bulkley e Casson, ajustados ao conjunto de dados experimentais das polpas de nectarina.

Consultar tabela 1 no livro.

Os modelos ajustados apresentaram R² > 0.99 para todas as condições estudadas, no entanto, o modelo de Ostwald-de-Waelle além de apresentar R² > 0.99 também apresentou baixos valores de na faixa de 0.011 a 0.167. Portanto, com base nesses resultados, pode-se dizer que o modelo de Ostwald-de Waelle foi o mais adequado para descrever o comportamento do fluxo reológico da polpa de nectarina.

Os valores obtidos para os parâmetros dos modelos, estão expressos na Table 1. O “k” é o índice de consistência e indica o grau de resistência do fluido ao escoamento (Almeida et al., 2020). Para os modelos ajustados, o valor de “k” diminuiu, sugerindo que a viscosidade da polpa de nectarina diminuiu com o aumento da HHP e com o aumento da taxa de deformação, mostrando comportamento pseudoplásticos (Sakr et al., 2023). Essa observação sugere que o tratamento com HHP mudou as propriedades reológicas e o aumento da pressão em até 500 MPa levou a redução da viscosidade da polpa. Yuan et al. (2018) também observaram esse mesmo comportamento ao submeterem aronia berry puree to 400 and 600 MPa.

Verifica-se na Tabela 1, que os valores de “n” para os modelos ajustados apresentaram valores inferiores a 1, indicando que as polpas de nectarina para todas as condições estudadas podem ser classificadas com fluidos não newtonianos com tendência pseudoplástica (n < 1), independente da pressão aplicada. Segundo Barros et al. (2019), fluido newtoniano apresenta uma relação fixa entre as taxas de deformação e as tensões de cisalhamento, simplificando o cálculo de massas e volumes movimentados durante o processamento, uma vez que indica uma resposta linear a diferentes taxas de deformação. Essa mesma classificação também foi relatada em estudos anteriores com polpa de acerola (Pereira et al., 2014) e polpa de jabuticaba (Almeida et al., 2020).

As curvas de fluxo (tensão de cisalhamento x taxa de deformação) das polpas de nectarina controle e tratadas com HHP a 25 °C ajustadas ao modelo de Ostwald-de-Waelle são mostradas na Figura 1.

Observa-se que o processamento HHP diminuiu a tensão de cisalhamento das polpas de nectarina em relação a taxa de deformação. Segundo Opazo-Navarrete et al. (2012) o processamento com HHP pode afetar as propriedades reológicas de polpas de fruta, em decorrência da modificação estrutural das amostras que promove maior permeabilidade das paredes celulares (Alvarez et al., 2015). Esse comportamento também foi relatado por Keenan et al. (2011), ao avaliarem o efeito da HHP (500 MPa) em purê de maçã, observaram que as amostras tratadas exibiram afinamento à medida que as taxas de deformação aumentavam, o que é característico de fluidos não newtonianos.

Considerações finais

Em conclusão, este estudo investigou o comportamento reológico da polpa de nectarina submetida a alta pressão hidrostática (HHP). Os resultados indicaram que o modelo de Ostwald-de-Waelle foi o mais adequado para descrever o fluxo reológico da polpa de nectarina, apresentando um excelente ajuste aos dados experimentais. A aplicação da HHP resultou em um comportamento pseudoplástico das polpas, com valores de índice de consistência (k) diminuindo conforme o aumento da pressão aplicada. Os resultados desse estudo podem ser aplicados no desenvolvimento de novos produtos com características reológicas específicas, visando atender às preferências dos consumidores e garantir a qualidade e estabilidade dos alimentos.

Reference

Almeida, R. L. J., Santos, N. C., Feitoza, J. V. F., dos Santos Pereira, T., da Silva Eduardo, R., de Almeida Mota, M. M., … & de Figueiredo, M. J. (2022). Evaluation of the technological properties of rice starch modified by high hydrostatic pressure (HHP). Innovative Food Science & Emerging Technologies, 83, 103241.

Almeida, R. L., Santos, N. C., dos Santos Pereira, T., de Alcântara Silva, V. M., de Alcantara Ribeiro, V. H., Silva, L. N., … & Monteiro, Y. G. (2020). Estudo reológico da polpa de Jabuticaba com diferentes concentrações de goma arábica. Research, Society and Development, 9(3), e91932511-e91932511.

Alvarez, M. D., Fuentes, R., & Canet, W. (2015). Effects of pressure, temperature, treatment time, and storage on rheological, textural, and structural properties of heat-induced chickpea gels. Foods, 4(2), 80-114.

Barrón-García, O. Y., Gaytán-Martínez, M., Ramírez-Jiménez, A. K., Luzardo-Ocampo, I., Velazquez, G., & Morales-Sánchez, E. (2021). Physicochemical characterization and polyphenol oxidase inactivation of Ataulfo mango pulp pasteurized by conventional and ohmic heating processes. LWT, 143, 111113.

Barros, S. L., Santos, N. C., Almeida, R. D., de Alcântara Silva, V. M., Almeida, R. L. J., & Nascimento, A. P. S. (2019). Comportamento reológico e perfil de textura de iogurte integral com polpa de achachairu (Garcinia humilis). Revista Principia, 1(47), 145-152.

Cheng, M., He, J., Li, C., Wu, G., Zhu, K., Chen, X., … & Tan, L. (2023). Comparison of microwave, ultrasound and ultrasound-microwave assisted solvent extraction methods on phenolic profile and antioxidant activity of extracts from jackfruit (Artocarpus heterophyllus Lam.) pulp. LWT, 114395.

Coutinho, I. B., Quezadas, M. B., de Souza, L. F. G., Nitz, M., & Andreola, K. (2022). Spray drying of avocado pulp using the seed as an adjuvant. Powder Technology, 408, 117738.

Ding, Y., Wang, M., Wang, J., Diao, J., Wu, Y., Cheng, J., & Ban, Q. (2022). Exploring the hydration promotion and cooking quality improvement of adlay seed by high hydrostatic pressure. LWT, 171, 114158.

Keenan, D. F., Brunton, N., Butler, F., Wouters, R., & Gormley, R. (2011). Evaluation of thermal and high hydrostatic pressure processed apple purees enriched with prebiotic inclusions. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 12(3), 261-268.

Liu, J., Wang, R., Wang, X., Yang, L., Shan, Y., Zhang, Q., & Ding, S. (2019). Effects of high-pressure homogenization on the structural, physical, and rheological properties of lily pulp. Foods, 8(10), 472.

Opazo-Navarrete, M., Tabilo-Munizaga, G., Vega-Gálvez, A., Miranda, M., & Pérez-Won, M. (2012). Effects of high hydrostatic pressure (HHP) on the rheological properties of Aloe vera suspensions (Aloe barbadensis Miller). Innovative Food Science & Emerging Technologies, 16, 243-250.

Pereira, C. G., de Resende, J. V., & Giarola, T. M. (2014). Relationship between the thermal conductivity and rheological behavior of acerola pulp: Effect of concentration and temperature. LWT, 58(2), 446-453.

Sakr, S. S., Mohamed, S. H., Ali, A. A., Ahmed, W. E., Algheshairy, R. M., Almujaydil, M. S., … & Hassan, M. F. (2023). Nutritional, Physicochemical, Microstructural, Rheological, and Organoleptical Characteristics of Ice Cream Incorporating Adansonia digitata Pulp Flour. Foods, 12(3), 533.

Santos, N. C., Almeida, R. L. J., da Silva, G. M., Feitoza, J. V. F., Silva, V. M. D. A., Saraiva, M. M. T., … & Carvalho, A. J. D. B. A. (2022). Impact of high hydrostatic pressure (HHP) pre-treatment drying cashew (Anacardium occidentale L.): drying behavior and kinetic of ultrasound-assisted extraction of total phenolics compounds. Journal of Food Measurement and Characterization, 1-13.

Silva, E. S., Brandão, S. C. R., da Silva, A. L., da Silva, J. H. F., Coêlho, A. C. D., & Azoubel, P. M. (2019). Ultrasound-assisted vacuum drying of nectarina. Journal of Food Engineering, 246, 119-124.

Singh, S., Kawade, S., Dhar, A., & Powar, S. (2022). Analysis of mango drying methods and effect of blanching process based on energy consumption, drying time using multi-criteria decision-making. Cleaner Engineering and Technology, 8, 100500.

Sousa, S. D. F., Queiroz, A. J. D. M., Figueirêdo, R. M. F. D., & Silva, F. B. D. (2017). Rheological behavior of whole and concentrated noni pulp. Brazilian Journal of Food Technology, 20, e2016067.

Wang, Y., Hao, Y., Zhou, D., Pan, L., & Tu, K. (2023). Differences in commercial quality and carotenoids profile of yellow-and white-fleshed nectarina fruit during low temperature storage and the regulation of carotenoids by sugar. Postharvest Biology and Technology, 197, 112206.

Yuan, B., Danao, M. G. C., Lu, M., Weier, S. A., Stratton, J. E., & Weller, C. L. (2018). High pressure processing (HPP) of aronia berry puree: Pilot scale processing and a shelf-life study. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 47, 241-248.