Caracterização de amidos de plantas alimentícias não convencionais (PANC`s) e relação com amidos fisicamente modificados de mandioca

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2022.Amidos nativos comerciais são limitados quanto as propriedades funcionais e amidos modificados quimicamente apresentam limites impostos pela legislação específica de cada país. O objetivo do trabalho foi investigar variedades vegetais tuberosas com baixa expressão comercial, que apresentem amidos com características funcionais tecnológicas desejáveis para a indústria de alimentos e verificar o efeito da modificação física dos amidos por annealing em duas temperaturas (40 e 60 °C), utilizando o amido de mandioca como controle. Além disso, testar a citotoxicidade dos amidos e a aplicação do amido e resíduo da extração de amido de Cyperus esculentus como substituto parcial de gordura em embutido emulsionado cárneo. Foram utilizadas as espécies Canna edulis; Cyperus esculentus; Dioscorea bulbifera; Hedychium coronarium e Xanthosoma sagittifolium. Como resultado do rendimento de extração, foram obtidos o maior e menor valor para a amostra C. esculentus e H. coronarium, respectivamente. Quanto ao teor de amilose, o amido de C. edulis apresentou a maior quantidade, enquanto o menor teor foi verificado para a amostra de amido de mandioca (controle). Quanto a cor dos amidos, a amostra X. sagittifolium e controle apresentaram maior brilho, enquanto a maior intensidade dos componentes de cor vermelha (*a positivo) e de cor amarela (*b positivo) foram verificados para a amostra D. bulbifera. O fósforo (P) é o mineral mais importante nos amidos de raízes e tubérculos e para este parâmetro foram verificados os maiores teores para as amostras D. bulbifera e H. coronarium, enquanto os menores teores foram verificados para as amostras X. sagittifolium e controle. Todos os amidos apresentaram-se seguros para o consumo humano, resultando em potenciais alternativas para a indústria alimentícia. Com relação as propriedades de pasta, os amidos modificados fisicamente por annealing apresentaram redução na viscosidade máxima e viscosidade final, quando comparado aos amidos nativos. No entanto, as temperaturas de pasta foram superiores para os amidos modificados. O tratamento por annealing reduziu o poder de inchamento e de solubilidade dos amidos, no entanto foi verificado aumento na capacidade de absorção de água e óleo, sendo estas características desejadas na indústria de alimentos. Os maiores grânulos de amido foram verificados para a amostra C. edulis, enquanto os menores grânulos foram verificados para a amostra X. sagittifolium. Os amidos modificados fisicamente por annealing apresentaram aumento no tamanho dos grânulos, bem como o surgimento de poros e fissuras. Independente da modificação por annealing, as amostras de amido apresentaram uma mistura dos padrões de cristalinidade do tipo A e do tipo B, sendo esta categoria denominada como cristalinidade do Tipo C. Com exceção da amostra de amido de H. coronarium, as demais amostras apresentaram redução no percentual de cristalinidade, de forma inversamente proporcional às temperaturas utilizadas na modificação por annealing. Na aplicação de amido e resíduo da extração de amido de C. esculentus como substituto parcial de gordura em embutido emulsionado cárneo, os resultados mostraram maior atividade de água nas formulações contendo resíduo, possivelmente devido ao caráter hidrofílico das fibras, quando comparado ao amido. Na análise de cor, as formulações contendo maiores teores de amido e resíduo apresentaram menor luminosidade (L*), enquanto o parâmetro da cor vermelha (a*) foi superior para a formulação com maior quantidade de resíduo e para o parâmetro da cor amarela (b*) o menor valor foi encontrado para a formulação com menor quantidade de resíduo. De modo geral os amidos apresentam características desejáveis para a indústria de alimentos, as modificações ampliaram as características funcionais dos amidos e a incorporação do amido e resíduo da extração de C. esculentus como substituto parcial de gordura em embutidos cárneos mostrou-se promissor.Abstract: Commercial native starches are limited in terms of functional properties and chemically modified starches have limits imposed by the specific legislation of each country. The objective of this work was to investigate tuberous vegetable varieties with low commercial expression, which present starches with desirable technological functional characteristics for the food industry and to verify the effect of the physical modification of starches by annealing at two temperatures (40 and 60 °C), using cassava starch as a control. In addition, too the objective to test the cytotoxicity of starches and the application of starch and starch extraction residue from Cyperus esculentus as a partial fat substitute in emulsified meat sausage. Was utilized the species: Canna edulis; Cyperus esculentus; Dioscorea bulbifera; Hedychium coronarium and Xanthosoma sagittifolium. As a result of the extraction yield, the highest and lowest values were obtained for the C. esculentus and H. coronarium samples, respectively. As for the amylose content, the C. edulis starch showed the highest amount, while the lowest content was verified for the cassava starch sample (control). As for the color of the starches, the X. sagittifolium sample and the control showed greater brightness, while the highest intensity of the red (*a positive) and yellow color components (*b positive) were verified for the D. bulbifera sample. Phosphorus (P) is the most important mineral in root and tuber starches and for this parameter the highest levels were found for D. bulbifera and H. coronarium samples, while the lowest levels were found for X. sagittifolium and control samples. All starches were safe for human consumption, resulting in potential alternatives for the food industry. Regarding the paste properties, starches modified physically by annealing showed a reduction in maximum viscosity and final viscosity, when compared to native starches. However, paste temperatures were higher for modified starches. The annealing treatment reduced the swelling power and solubility of the starches, however an increase in the water and oil absorption capacity was verified, these being desired characteristics in the food industry. The largest starch granules were verified for the C. edulis sample, while the smallest granules were verified for the X. sagittifolium sample. Starches physically modified by annealing showed an increase in granule size, as well as the appearance of pores and cracks. Regardless of the modification by annealing, the starch samples showed a mixture of Type A and Type B crystallinity patterns, this category being called Type C crystallinity. With the exception of the H. coronarium starch sample, the other samples showed reduction in the percentage of crystallinity, inversely proportional to the temperatures used in the annealing modification. In the application of starch and residue from the extraction of starch from C. esculentus as a partial substitute for fat in emulsified meat sausage, the results showed greater water activity in the formulations containing residue, possibly due to the hydrophilic character of the fibers, when compared to starch. In the color analysis, the formulations containing higher amounts of starch and residue showed lower luminosity (L*), while the parameter of red color (a*) was higher for the formulation with higher amount of residue and for the parameter of yellow color (b*) the lowest value was found for the formulation with the lowest amount of residue. In general, starches have desirable characteristics for the food industry, the modifications have expanded the functional characteristics of starches and the incorporation of starch and residue from the extraction of C. esculentus as a partial fat substitute in meat sausages has shown promise