DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA DE FATIAS DE MAMÃO EM DIFERENTES AGENTES OSMÓTICOS

Capítulo de livro publicado no livro do II Congresso Brasileiro de Produção Animal e Vegetal: “Produção Animal e Vegetal: Inovações e Atualidades – Vol. 2“. Para acessá-lo clique aqui.

DOI: https://doi.org/10.53934/9786585062039-73

Este trabalho foi escrito por:

Marina Macêdo Fernandes; Aline Dias de Oliveira; Dyego da Costa Santos*; João Paulo de Lima Ferreira; Thalis Leandro Bezerra de Lima

*Autor correspondente (Corresponding author) – Email: [email protected]

Resumo: O mamão é uma fruta bastante apreciada no estado do Acre. Entretanto, sua alta perecibilidade limita a sua utilização pós-colheita, havendo necessidade de processa-lo em derivados de maior vida útil. Assim, objetivou-se desidratar osmoticamente o mamão da cultivar ‘Formosa’ e avaliar o efeito de diferentes agentes osmóticos nas características de perdas de água e de massa e de ganho de sólidos das amostras. Fatias de mamão com dimensões de 4,5×2,0×0,5 cm foram desidratadas osmoticamente na temperatura de 30 °C nas seguintes soluções hipertônicas, com cerca de 56 °Brix: melado, mel de Apis mellifera e xaropes de sacarose, de açúcar mascavo e de glicose, constituindo-se cinco tratamentos. Na ocasião, foi investigada a cinética das perdas de água e de massa e de ganho de sólidos das fatias por 12 h, através de pesagens regulares e determinações da matéria seca. De acordo com os resultados, observou-se que independente do agente hipertônico utilizado, a desidratação osmótica promoveu perdas de água e de massa expressivas e consideráveis incrementos de sólidos totais e sólidos solúveis totais. Dentre os desidratantes osmóticos utilizados, a glicose promoveu a menor alteração nos parâmetros citados.

Palavras–chave: Carica papaya L.; soluções açucaradas hipertônicas; secagem osmótica

Abstract: Papaya is a very popular fruit in the state of Acre. However, its high perishability limits its post-harvest use, with the need to process it into derivatives with a longer shelf life. Thus, the objective was to osmotically dehydrate papaya of the cultivar ‘Formosa’ and to evaluate the effect of different osmotic agents on the characteristics of water loss, mass and solid gain in the samples. Papaya slices measuring 4.5×2.0×0.5 cm were osmotically dehydrated at a temperature of 30 °C in the following hypertonic solutions, with approximately 56 °Brix: molasses, Apis mellifera honey and sucrose, brown sugar and glucose syrups, constituting five treatments. On that occasion, the kinetics of water and mass losses and solids gain of the slices were investigated for 12 h, through regular weighing and dry matter determinations. According to the results, it was observed that, regardless of the hypertonic agent used, osmotic dehydration promoted significant water and mass losses and considerable increases in total solids and total soluble solids. Among the osmotic dehydrants used, glucose promoted the smallest change in the mentioned parameters.

Key Word: Carica papaya L.; hypertonic sugar solutions; osmotic drying

INTRODUÇÃO

O mamão (Carica papaya L.) é difundido em regiões tropicais e subtropicais (1), sendo o Brasil o segundo maior produtor mundial, com uma produção de 1.424.650 toneladas em 2016 (2). É a terceira fruta mais consumida no país e apresenta grande relevância econômica e social, principalmente na geração de emprego e renda (3). A fruta também apresenta boa aceitação no mercado internacional devido ao seu sabor e valor nutricional (1), sendo rico em açúcares, minerais, como o ferro, o cálcio, o magnésio e o potássio, compostos bioativos, como os carotenoides, pró-vitamina A, ácido ascórbico e polifenóis, além de apresentar elevada atividade antioxidante (4-5).  A produção nacional do mamão é composta basicamente por dois grupos: ‘Formosa’ e ‘Havai’ (6), sendo o primeiro destinado principalmente para o mercado interno, obtendo melhores preços no período de julho a agosto (7).

Para consumo, os frutos devem ser colhidos após a maturação fisiológica e antes da sua total maturação, pois esses apresentam altas taxa respiratória e produção de etileno após colhidos. Estas características conferem-lhes rápida perecibilidade quando mantidos em temperatura ambiente (7), sendo, muitas vezes, necessário processar o fruto, de modo a aumentar a sua vida útil. Isso porque o mamão apresenta respiração climatérica, ou seja, a maturação continua após a colheita (8), tornando-se altamente perecível. Somados a isso, o elevado conteúdo de água aumenta a sua perecibilidade, devido às intensas atividades biológica e bioquímica. Assim, torna-se necessária a adoção de técnicas economicamente viáveis e tecnologicamente acessíveis para preservação do fruto. Dentre os métodos que podem ser empregados, a desidratação osmótica tem se mostrado promissora.

A desidratação osmótica, também chamada de desidratação por impregnação, é um processo de transferência de massa onde a água é parcialmente removida do produto por imersão em soluções aquosas concentradas, tais como xaropes ou salmouras (9). A diferença de pressão osmótica estabelecida no sistema resulta no movimento de água do alimento para a solução osmótica, constituindo-se, ainda, num fluxo oposto de solutos do xarope para o alimento, em menor proporção. Ainda há um terceiro fluxo, o de retirada de sólidos do alimento para a solução, de menor relevância quantitativa, porém que pode causar importante redução de qualidade do alimento (10). Em frutas, a transferência de massa durante o processo depende das características iniciais do tecido vegetal, como a maturação, o conteúdo de sólidos solúveis e insolúveis, os espaços intercelulares, a presença de gás, a proporção de substâncias pécticas e a atividade enzimática, além das próprias variáveis de processo (11).

Na desidratação osmótica, a utilização de agente desidratante concentrado em açúcares reduz em cerca de 30-50% o conteúdo de água da amostra. Mendonça et al. (11) relataram que a escolha do agente desidratante é uma decisão complexa, em que as mudanças nas características final do produto e o custo são os indicadores básicos para avaliar a possível utilização de uma determinada substância osmótica. A cinética do processo é afetada pelo tipo de agente desidratante. Solutos com alto peso molecular favorecem a perda de água e reduzem a incorporação de sólidos e, assim, promovem uma perda maior de massa. Por outro lado, os açúcares de baixo peso molecular como a glicose e a frutose, proporcionam uma elevada incorporação em função da elevada taxa de penetração na estrutura vegetal.

No Brasil, existe grande disponibilidade de cana-de-açúcar, utilizada para a fabricação de sacarose e melado, e de mel de abelhas da espécie Apis melífera. A sacarose tem sido largamente utilizada para desidratação osmótica por apresentar baixa taxa de incorporação, estar amplamente disponível, ter sabor compatível com as frutas, ser eficiente, conveniente e possuir aroma agradável (12). O melado, que pode ser elaborado pela concentração do caldo de cana-de-açúcar ou pela dissolução de rapadura, constitui-se em outra opção promissora, pois além de ser hipertônico, ainda apresenta em sua composição minerais. Entretanto, pode alterar significativamente as características sensoriais das frutas nele desidratadas. Por outro lado, o mel pode enriquecer nutricionalmente o produto final pelo fato de conter quantidades significativas de minerais e bioativos, sem promover grandes alterações nas características sensoriais. Pelo fato do Brasil ser um dos maiores produtos do mundo, existe disponibilidade dessa matéria-prima (13).

Ante e exposto, o objetivo desse trabalho foi desidratar osmoticamente o mamão da cultivar ‘Formosa’ e avaliar o efeito de diferentes agentes osmóticos (melado, mel de Apis mellifera e xaropes de sacarose, de açúcar mascavo e de glicose) nas características de perdas de água e de massa e de ganho de sólidos das amostras.

MATERIAL E MÉTODOS

Foram utilizados mamões da cultivar ‘Formosa’ provenientes de um pequeno produtor da cidade de Xapuri-AC/Brasil, em estádio de maturação compreendendo a escala 2 da classificação proposta por Oliveira et al. (14). A saber, fruta com até 25% da superfície da casca amarela, rodeada de verde-claro. Para elaboração dos agentes osmóticos desidratantes foram utilizados a sacarose comercial, o açúcar mascavo comercial, o xarope de glicose, a rapadura e o mel de abelha da espécie A. mellifera, ambos oriundos do comercio local de Xapuri.

Os mamões e os insumos foram transportados ao laboratório, onde foram elaborados cinco agentes desidratantes com teores de sólidos solúveis totais (SST) padronizados em cerca de 56 °Brix. A rapadura, a sacarose e o açúcar mascavo foram dissolvidos em água destilada sob aquecimento brando em tacho aberto, para obtenção do melado de cana-de-açúcar e dos xaropes de sacarose e de açúcar mascavo com teores de SST pré-estabelecidos, os qual foram monitorados em refratômetro de bancada tipo Abbe. O mel (com teor de SST de 82 °Brix) e o xarope de glicose foram diluídos com água destilada sob agitação até equivalência dos SST com os demais desidratantes (aproximadamente 56 °Brix). Os frutos foram lavados em água corrente, sanitizados em solução clorada (100 ppm por 15 min) e enxaguados em água corrente para remoção da solução sanitizante. Na sequência, foram descascados manualmente, cortados longitudinalmente e submetidos a remoção manual das sementes. Em seguida, foram cortados em fatias com dimensões aproximadas de 4,5×2,0×0,5 cm e submetidos a branqueamento químico por imersão em solução de ácido cítrico (4% m/m) e ácido ascórbico (1% m/m) por 1 min. Posteriormente, a solução foi drenada e a água superficial foi removida das fatias com uso de papel toalha absorvente.

As desidratações osmóticas foram conduzidas sob pressão atmosférica, sem agitação, na temperatura de 30 °C em potes plásticos com capacidade para 1,5 L. Em cada pote foram adicionados as amostras e o agente desidratante na razão de 1:3 m/m, constituindo-se em cinco tratamentos.

No estudo cinético foi monitorado a perda de água (Equação 1), perda de massa (Equação 2) e ganho de sólidos (Equação 3), segundo metodologias de Germer et at. (10), com pesagens no período inicial e em intervalos de tempo de 1 h, por 12 h. Antes de cada pesagem, foi removido o excesso de desidratante da superfície da amostra com jatos de água destilada e adsorção da água superficial com uso de papel toalha. A matéria seca em cada ponto de desidratação osmótica foi determinada em estufa a 105 °C (15) e os teores de SST durante o estudo cinético foi quantificado em refratômetro de bancada tipo Abbe.

em que:

PA – perda de água (%);

U₀ – teor de água do fruto no tempo t=0;

U_t – teor de água do fruto tratado no tempo t;

PM – perda de massa (%);

M₀ – massa do fruto no tempo t=0 (g);

M_t – massa do fruto tratado no tempo t (g);

GS – ganho sólidos (%);

ST₀ – sólidos totais no tempo t=0; e

ST_t – sólidos totais no tempo t.

Decorrido o tempo da desidratação osmótica, foram removidos o excesso das soluções desidratantes das fatias de mamão com uso de jatos de água destilada seguido de adsorção da água com uso de papel absorvente e posterior acondicionamento em embalagens laminadas.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Têm-se na Figura 1 os dados médios de perda de água das fatias de mamão ‘Formosa’ em função do tempo e do tipo de agente hipertônico utilizado como pré-tratamento osmótico. Observou-se que, independente do desidratante osmótico utilizado, houve perda progressiva de água durante as 12 h de desidratação osmótica. Esses dados corroboram com os resultados de Masztalerz et al. (16) para cilindros de maçãs, Pinheiro et al. (17) para cubos de melão e Pavkov et al. (18) para metades de damascos.

As maiores transferências de água da fruta para o meio desidratante ocorreram com os agentes hipertônicos, seguindo-se a ordem: melado-de-cana de açúcar (MCA) com 27,66%, xarope de sacarose (XSA) com 26,59%, mel de A. mellifera (MEA) com 25,68%, xarope de açúcar mascavo (XAM) com 20,04% e xarope de glicose (XGL) com 14,65%. Apesar de todas as soluções estarem padronizadas em um mesmo teor de SST (56 °Brix), ocorreram dispersões nos níveis absolutos de perda de água das amostras, sugerindo que as fatias de mamão detiveram diferenças na permeabilidade da parede celular, provavelmente originárias de variações na viscosidade das soluções osmóticas somados à pequenas dissimetrias quanto aos estádios de maturação do fruto. Ainda que a glicose seja um carboidrato de baixo peso molecular (19), possivelmente produzindo soluções com alta pressão osmótica, a maior viscosidade do xarope de glicose, em comparação aos demais agente desidratantes utilizados, pode ter dificultado o transporte da água através do tecido celular (18), desse modo houve menor perda de água em função do tempo de processo. Somados a isso, deve-se considerar que a glicose é um carboidrato de baixo peso molecular (19), possivelmente produzindo soluções com baixa pressão osmótica, o que, em consequência, não favorece a velocidade de transporte de água em comparação a soluções de açúcares com de maior peso molecular, a exemplo da sacarose.

A Figura 2 corresponde à perda de massa das fatias de mamão ‘Formosa’ em função do tempo e do tipo de agente hipertônico utilizado como pré-tratamento osmótico. Constatou-se comportamento similar à perda de água, em que os valores de massa dos frutos foram reduzidos progressivamente, comportamento também relatado na desidratação osmótica de cilindros de cenoura (20) e cascas de limão (21).

Ao final do processo, as perdas de massa foram de 32,30, 34,26, 35,43, 35,71 e 39,67% para as amostras XGL, XAM, XSA, XAM e MEA, respectivamente. Essas observações estão em conformidade com Bekele e Ramaswamy (22) que relataram que frutas frescas podem perder até 50% de massa durante o processo de desidratação osmótica.

Notou-se ainda que os valores absolutos de perda de massa foram superiores à perda de água em todas as amostras, sugerindo que houve perda de macro e micro componentes biológicos do mamão para a solução desidratante e/ou desintegração das fatias do mamão em virtude do amolecimento da estrutura celular da amostra, inconveniente também relatado na desidratação osmótica de kiwi (23). Entre as amostras estudadas, a desidratada em xarope de glicose (XGL) foi a que revelou menor perda de massa, estando relacionado à menor perda de água em igual período (12 h).

Os dados de ganho de sólidos das fatias de mamão ‘Formosa’ em função do tempo e do tipo de agente hipertônico utilizado como pré-tratamento osmótico estão apresentados na Figura 3. Independente da amostra, observou-se gradual aumento dos sólidos nas fatias, registrando-se ao final do processo incrementos iguais a 5,84, 8,65, 9,66, 11,64 e 12,63% para as amostras XGL, XAM, MEA, XSA e MCA, respectivamente, em que a penetração de soluto foi superior a taxa de remoção de água (24-25). Essas observações estão alinhadas com diversos estudos de desidratação osmótica de produtos biológicos, tais como cubos de manga (26), cilindros de maçãs (16) e cubos de melão (17). Segundo Kroehnke et al. (23), o valor ganho de sólidos pode ser afetado tanto pelo tamanho da partícula do soluto quanto pela diferença de pressão osmótica. As moléculas menores se difundem facilmente na superfície da amostra e penetram entre a parede e a membrana celular. Por outro lado, uma diferença maior na pressão osmótica causa um maior fluxo de água, da célula para a solução, que geralmente é acompanhado por aumentos no contrafluxo do sólido de soluto, da solução para a célula (23). Desse modo, corroborando com os resultados de perda de água e de perda de massa, a amostra XGL foi a que deteve o menor ganho de sólidos provavelmente em virtude do menor peso molecular e da maior viscosidade da glicose, que retardou fluxos de soluto e de água em sentidos opostos.

A Figura 4 dispõe os resultados do monitoramento dos SST das fatias de mamão ‘Formosa’ em função do tempo e do tipo de agente hipertônico utilizado como pré-tratamento osmótico. Notou-se que os dados de SST apresentaram boa correlação com os parâmetros cinéticos osmóticos anteriormente discorridos, aumentando à medida que as amostras perdiam água e massa e ganhavam sólidos, fenômeno evidenciado por Mota (27). Isso era esperado, haja vista que a perda de água promove concentração dos constituintes solúveis da fruta, o que é potencializado pela incorporação de açúcares no tecido celular do produto. Ao final do processo osmótico, foram encontrados teores de SST de 26,50, 33,50, 36,25, 36,25 e 43,50 °Brix para as amostras XGL, XAM, MCA, MEA e XSA, respectivamente. O menor fluxo contracorrente de partículas sólidas e de água entre o meio desidratante de xarope de glicoce e a amostra de mamão, pelos motivos já expostos, justificam o valor de SST inferior a 30 °Brix.

CONCLUSÕES

As desidratações osmóticas de mamão da cultivar ‘Formosa’ a partir de soluções hipertônicas de açúcar mascavo, glicose, melado de cana-de-açúcar, sacarose e mel de Apis mellifera reduziram progressivamente os conteúdos de massa e de água e promoveram ganho de sólidos e consequente aumento dos sólidos solúveis totais em todas as amostras. Ainda, o agente osmótico glicose promoveu a menor alteração nos parâmetros investigados.

AGRADECIMENTOS

Ao Instituto Federal do Acre (IFAC) pela concessão de bolsa de iniciação científica ao primeiro autor.

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