Secagem do amido fermentado de mandioca : modificação quimica relacionada com a propriedade de expansão e caracteristicas fisico-quimicas

Orientador: Celina Raquel de Oliveira CamargoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: No presente trabalho foram levantadas evidências sobre modificações químicas que podem ocorrer no amido fermentado de mandioca durante a secagem ao sol, relacionadas com a propriedade de expansão do polvilho azedo. Também foram estudados os efeitos da exposição do amido fermentado de mandioca à radiação solar e à irradiação de lâmpadas de luz ultravioleta no desenvolvimento da propriedade de expansão. Esta propriedade foi avaliada através da determinação do volume específico dos biscoitos elaborados com o amido fermentado seco ao sol ou irradiado com luz ultravioleta (UV). O uso de filtros durante a secagem ao sol do amido fermentado industrial úmido (AFIU) mostraram que a radiação solar de comprimento de onda superior a 443 nm não está envolvida na geração da propriedade de expansão. Ensaios de secagem em estufa do AFIU, usando lâmpadas de luz UV-A ou de luz UV de comprimento de onda de 253,7 nm resultaram em produtos com propriedade de expansão. Ensaios de extração soxhlet com metanol não prejudicaram a propriedade de expansão do AFIU seco ao sol (AFIS) ou com lâmpadas de luz UV-A (AFIUV), sugerindo que os ácidos orgânicos presentes no amido e retirados pelo solvente não estão envolvidos com a propriedade de expansão. O aumento do pH natural de 3,8 para 7,0, o tratamento alcalino, e a adição de bissulfito de sódio durante o preparo do biscoito prejudicaram a propriedade de expansão do AFIS e do AFIUV. Essas amostras apresentaram características aniônicas fracas após tratamento com bissulfito de sódio, o que sugeriu a presença de grupos aldeídos. Por outro lado, as análises de infravermelho e de ressonância magnética nuclear de ³H e ³³C não acusaram a presença de grupos carbonílas nesses amidos. Esses resultados sugerem que durante a secagem ao sol ou com lâmpadas UV-A do amido fermentado, o grânulo de amido tenha sido levemente oxidado com introdução de grupos aldeídos, os quais muito provalvemente estariam relacionados com a propriedade de expansão. A viscosidade máxima Brabender das amostras AFIS e AFIUV diminuíram notadamente com o aumento do pH de 3,8 para 7,0, enquanto que a do amido seco em estufa (AFIE) manteve-se praticamente inalterada. Testes com cloreto de mercúrio mostraram que a queda da viscosidade máxima não poderia ser atribuída à presença de enzimas amilolítícas, sendo portanto uma característica desses amidos possivelmente relacionada à presença de grupos aldeídos, os quais são suscetíveis à degradação em meio neutro (pH 7,0), resultando em valores menores de viscosidade. As amostras de amidos fermentados secas ao sol ou com lâmpadas de luz UV-A apresentaram menores valores de viscosidades intrínseca e de pasta Brabender (pH 3,8), em relação à amostra seca em estufa (AFIE), indicando a hidrólise desses amidos durante a secagem, o que se refletiu em aumento da cristalinidade relativa. No desenvolvimento da propriedade de expansão de três amostras de amidos fermentados industriais (Ourominas, Timboré, Universo), as lâmpadas de luz UV-A (95% luz UV-A)apresentaram melhor desempenho em relação as lâmpadas germicidas (k = 254,7 nm). Amostras desses amidos (47% umidade), irradiadas com luz UV-A (100 joule/cm²) produziram biscoitos de maiores volumes específicos que as amostras irradiadas, com igual dose, de luz UV de 253,7 nm, sendo determinadas diferenças significativas (Fisher, p<0,05) para as amostras Ourominas e Universo. Independentemente do tipo de lâmpada usada, o amido fermentado Universo foi o que produziu os biscoitos de maiores volumes específicos. A análise de variância dos volumes específicos dos biscoitos elaborados com o amido fermentado Universo irradiado com as lâmpadas de luz UV-A (95% de luz UV-A), em diferentes teores de umidade inicial, mostrou que os fatores umidade iniciai, dose de energia e a interação umidade inicial-dose de energia exerceram efeitos significativos (p = 0,0000) no desenvolvimento da propriedade de expansão. Os biscoitos de maiores volumes específicos, superiores a 15 mL/g foram obtidos com o amido fermentado condicionado a 47% de umidade inicial e irradiado com doses de 100, 150 e 300 joule/cm²Abstract: In the present work evidences about chemical modifications that can happen in fermented cassava starch during sun drying are discussed and related with the expansion property of sour cassava starch. The effects of the sun ray spectrum and the ones of the irradiation with ultraviolet light lamps on the development of the expansion properties of fermented cassava starch, are also discussed. The expansion property was evaluated through the determination of the specific volume of biscuits elaborated with sun dried and with ultraviolet light (UV) irradiated fermented starch. The use of filters during sun drying of the humid industrial fermented cassava starch (AFIU) showed that solar radiation in a wave length range superior to 443 nm does not cause the development of the expansion property. Trials on artificial drying of AFIU, using irradiation with UV-A lamp or with UV light of wave length 253,7 run resulted in products with expansion property. Soxhlet extraction of sun-dried fermented cassava starch (AFIS) and UV-A lamp-dried fermented cassava starch (AFIUV) with methanol, showed no detrimental effect on the expansion property, showing that organics acids removed by the solvent aren't really involved in the expansion property. The elevation of the natural pH-3.8 to 7.0, and a mild alkaline treatment and sodium bisulphite addition during the biscuit elaboration process caused prejudice to the expansion property of AFIS and AFIUV. These samples presented weak anionic characteristic after being treated with sodium bisulphite, suggesting the presence of aldehyde functions. However, infrared analysis, as well as nuclear magnetic resonance (¹H and ¹³C) did not revealed the presence of carbonyl groups in those starches. Nevertheless, these results suggest that during sun drying and UV-A lamp irradiation of the fermented starch, the starch granule was slightly oxidized forming aldehyde groups, which are probably related with expansion property. The maximum Brabender viscosity of the AFIS and AFIUV samples decreased notably with increase of the natural pH-3,8 to 7,0, while the Brabender viscosity of oven-dried starch (AFIE) was practically unaffected. Tests with mercury chloride showed that the maximum viscosity decrease cannot be attributed to the presence of amylolytic enzymes- Therefore, it is a characteristic of those starches (AFIS and AFIUV) that can be related to the presence of aldehyde groups which are degradable in a neutral pH (7,0) resulting in lower viscosity values. Sun-dried fermented cassava starch (AFIS) and UV-A Lamp-dried fermented cassava starch (AFIUV) presented lower intrinsic and Brabender (at pH 3,8) viscosities values in relation to the oven-dried sample (AFIE), indicating the hydrolysis of those starches during drying. This was reflected in the increase of the relative crystallinity. On the development of the expansion property of three industrial fermented cassava starches samples (Ourominas, Timbore, Universo), the performence of the UV-A lamps (95% UV-A light) was better than for the germicidal lamps (X = 254,7 nm). These starches (47% humidity), irradiated with doses of 100 joule/cm². UV-A light, produced biscuits with higher specific volume than when irradiated with equal doses of UV light of 254,7 nm, but there were observed significant differences (Fisher, p