Caracterização físico-química e comportamento reológico da polpa do fruto de Cereus hildmannianus K. Schum

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009.O Brasil é um dos principais produtores e exportadores de inúmeras espécies de frutas, apresentando uma grande quantidade de espécies ainda não aproveitadas em todo seu potencial, como é o caso de frutos de diferentes cactáceas encontradas no país. O Cereus hildmannianus K. Schum é uma cactácea de nome popular "tuna" que ocorre na região oeste de Santa Catarina, onde seus frutos são consumidos pela população desta região por possuir uma polpa suculenta e levemente doce, cujas propriedades e comportamento são ainda desconhecidas. Os frutos desta cactácea, assim como os do gênero Opuntia, apresentam uma polpa mucilaginosa de alta viscosidade, o que coloca dificuldades para processamento em uma indústria. Este trabalho estuda a caracterização físico-química e o comportamento reológico em função da temperatura da polpa do fruto de Cereus hildmannianus K. Schum para avaliar seu potencial nutricional, funcional e industrial e também a aplicação de enzimas pectinolíticas comerciais (Pectinex Clear e Cellubrix) em diferentes concentrações e temperaturas de incubação no rendimento e viscosidade da polpa de Cereus hildmannianus, utilizando a metodologia de superfície resposta. Os resultados da caracterização físico-química de Cereus hildmannianus são similares às dos frutos já normalmente consumidos e comercializados mundialmente de Opuntia ficus-indica e Opuntia dillenii, destacando-se os altos teores de fibras solúveis, potássio e cálcio, e baixo teor de lipídeos e sódio, fazendo-o um produto adequado a dietas especiais. Além disso, o fruto tem um rendimento bruto de polpa de 61,25 %, conferindo a este um potencial como matéria-prima para a industrialização, que pode vir a ser explorado como alternativa alimentar e/ou fonte de renda complementar para a agricultura familiar. O comportamento reológico para a polpa integral, com sementes, e diluída com água na proporção 1:2 mostrou ser pseudoplástico, com viscosidade aparente variando de 7 a 32 mPa.s para a polpa integral, e de 3 a 8 mPa.s para a polpa diluída. Quatro modelos foram empregados para o ajuste dos dados experimentais: Ostwald-De-Waele, Herschel-Bulkley, Casson e Mizrahi & Berk. O modelo de Mizrahi & Berk foi considerado o mais adequado para representar o comportamento reológico da polpa integral e diluída nas diferentes temperaturas estudadas. O efeito da temperatura sobre a viscosidade pôde ser descrito pela equação de Arrhenius, sendo observada a diminuição da viscosidade com o aumento da temperatura. As energias de ativação do escoamento viscoso para a polpa integral e diluída foram 3,88 e 2,69 kcal.mol-1, respectivamente. O tratamento enzimático mostrou influência das 3 variáveis estudadas: as concentrações de pectinases/pectinaliases e celulases, e da temperatura, a um nível de significância de 25%. Os modelos foram adequados para descrição dos resultados.<br>Abstract : Brazil is one of the most important producer and exporter of many kinds of fruits, but its full potential is not exploited since many species are not yet known. It is the case of many cactaceaes fruits foun in the country such as Cereus hildmannianus K. Schum cacti, which the popular name is "tuna". It occurs in the western region of Santa Catarina, where its fruits are consumed by the regional population due to the slightly sweet and juicy flesh, whose properties and behavior was not yet studied. The fruits of that Cacti, as the ones from the genus Opuntia, have mucilaginous pulp of high viscosity which hamper the industry processing of the fruit. This work studies the chemical characterization and rheological behavior as a function of the temperature of the Cereus hildmannianus K. Schum pulp in order evaluate the nutritional, functional and industrial potentials. The effects of commercial enzymes Pectinex Clear and Cellubrix, applied at different concentrations and incubation temperatures, on the yield and pulp viscosity of Cereus hildmannianus were also studied using the response surface methodology. The results of physical-chemical characterization of Cereus hildmannianus were similar to those Opuntia ficus-indica and Opuntia dillenii, already consumed and marketed worldwide. Special attention must be done to the high levels of soluble fibers, potassium and calcium, and low content of lipids and sodium, making it a product suitable for special diets. Furthermore, the 61.25% pulp yield is consistent to a potential raw material for industrialization, therefore it can be explored as an alternative food and/or source of additional income for farming families. The rheological behavior of the integral and 1:2 water diluted pulps have shown to be pseudoplastic, with apparent viscosity ranging from 7 to 32 mPa.s and 3 to 8 mPa.s for the integral and diluted samples, respectively. Four models were fitted to experimental data: Ostwald-De Waele, Herschel-Bulkley, Casson and Mizrahi & Berk. The Mizrahi & Berk model was considered the most suitable to represent the obtined results. The effect of temperature on the viscosity could be described by the Arrhenius equation and a viscosity decrease was observed with increasing of the temperature. The activation energy of the viscous flow for the whole and diluted pulps were 3.88 and 2.69 kcal.mol-1, respectively. Enzyme treatment showed influence of the three variables studied: pectinases/pectinaliases and celulases concentrations, concentrations and temperature at a significant level of 25%. The models were suitable to describe the results