Efeito da extrusão termoplástica no teor de lisina disponível da farinha desengordurada de grão-de-bico

(Cicer arietinum, L.)

Maria Filomena Claret Fernandes de Aguiar Valim, José Paschoal Batistuti

Departamento de Alimentos e Nutrição, Faculdade de Ciências Farmacêuticas - UNESP, Araraquara SP - Brasil

RESUMO.

Amostras de farinha desengordurada de grão-de-bico (Cicer arietinum, L.) contendo diferentes teores de umidade inicial (13%, 18% e 27%) foram submetidas ao processo de extrusão termoplástica e, em seguida, foi realizada a avaliação de seus teores de lisina disponível. Foi verificado que o processo de extrusão provocou perda de 58% e 55% na lisina disponível nas farinhas com teores de umidade de 13% e 18%, respectivamente. Na farinha de grão-de-bico com 27% de urnidade inicial, a perda de lisina disponível foi de 71 %, após o processo de extrusão.

Palavras-chave: Grão-de-bico, extrusão termoplástica, lisina disponível

SUMMARY.

Effect of thermoplastic extrusion on lysine availability of chickpea (Cicer arietinum, L.) flour. The aim of this research was to evaluate lysine availability of chickpea (Cicer arietinum, L.) flour submitted to therrnoplastic extrusion at three feed moisture levels (13%,18% and 27%). It was verified that extrusion treatments reduced available lysine by 58% and 55% at 13% and 18% feed moisture levels. The major lysine loss, 71 %, was verified at 27% feed moisture level.

Key-words: Chickpea, thermoplastic extrusion, lysine availability

Recibido: 09-07-1999 Aceptado: 04-05-2000

INTRODUÇÃO

A extrusão termoplástica é uma ferramenta tecnológica de múltiplas aplicações, tanto para o preparo de alimentos prontos (snacks, macarrão), como para a produção de novos ingredientes para a indústria de alimentos (amidos modificados, farinhas pré-cozidas para uso em panificação, proteínas vegetais texturizadas).

Ao lado de outros beneficios tecnológicos, comuns a todo processamento térmico, como a destruição de substâncias tóxicas e anti-nutricionais e o aumento da digestibilidade e a inativação de enzimas, a extrusão termoplástica oferece a possibilidade de modificar as propriedades funcionais dos alimentos (1).

No extrusor o alimento é submetido a um processo que combina cisalhamento mecânico e calor que provoca a gelatinização do amido e a desnaturação do material protéico criando navas texturas e formas (2). Outra característica do processo de extrusão é sua versatilidade que permite através de pequenas modificações em seus elementos básicos, a produção de uma ampla variedade de produtos.

Durante a extrusão, a proteína é transformada em estruturas orientadas e fibrosas, que com o movimento helicoidal do extrusor, são depositadas umas sobre as outras e no final da matriz emergem em carnadas de fibras como em um músculo.

As proteínas, quando submetidas á processarnento térmico, podem sofrer danos causados por diferentes tipos de reação: destruição de aminoácidos por oxidação, modificação de algumas ligações entre amioácidos de modo que sua liberação é retarda- da durante a digestão e, formação de ligações que não são hidrolisadas durante a digestão, provocando perda de disponibilidade biológica (3).

Desta maneira, o objetivo deste trabalho foi avaliar o teor de lisina disponível na farinha de grão-de-bico após o processo de extrusão termoplástica, com diferentes teores de umidade, pois dentre as reações que são favorecidas pelas condições de alta temperatura e cisalhamento empregadas durante aextrusão, destaca-se a reação de Maillard ou reação de escurecimento não-enzimático. Esta reação ocorre através da condensação dos grupos amino livres de aminoácidos (geralmente o grupo e -NH₂ dos resíduos de lisina) e os grupos carbonila de açúcares redutores (glicose, frutose,lactose ou maltose), provocando diminuição do teor de lisina disponível no alimento extrusado (3).

O grão-de-bico ocupa a quinta posição dentre as leguminosas de maior produção no mundo e de acordo coro pesquisas realizadas pela Seção de Leguminosas do Instituto Agronômico de Campinas, pode se tornar uma importante opção agrícola para o Estado e São Paulo para semeadura no período de fevereiro abril.

MATERIAL E MÉTODOS

Material

Sementes de grão-de-bico (Cicer arietinum, L.) variedade «IAC Marrocos», fornecidas pelo Instituto Agronômico de Campinas.

Métodos

Obtenção da farinha desengordurada de grão-de-bico

Após a separação manual de grãos quebrados e impróprios, as sementes de grão-de-bico foram trituradas em moinho de martelo (Máquinas Cordeiro) com peneira de 1,0 mm de

abertura. A seguir, a farinha foi desengordurada com éter etílico em extrator Soxhlet.

Condicionamento da farinha para a extrusão termoplástica

Inicialmente, foi determinada a umidade inicial da farinha desengordurada, a seguir, a mesma foi dividida em 3 lotes. Para atingir a umidade desejada (13,18 e 27%, respectivamente para cada lote), foi adicionada água lentamente por aspersão direta sobre a farinha, em constante agitação, em misturador Arno.

As farinhas umidificadas tiveram seu tamanho de partícula uniformizado em peneiras com abertura de 1 mm, e foram annazenadas em sacos plásticos e estocadas em geladeira.

Extrusão termoplástica

O processo de extrusão termoplástica foi conduzido em extrusor de laboratório marca Miotto nas seguintes condições de operação estabelecidas por Batistuti et al. (4): laxa de compressão 4: 1; velocidade de rotação do parafuso 200 rpm; diâmetro da matriz 4 mm; temperatura zona de alimentação: 125°C- zona de compressão: 135°C - zona de saída: 115°C e alimentação manual.

Composição da farinha

Umidade, proteína, gordura (extrato etéreo) e cinzas foram determinadas conforme método padrão da AOAC (5).0 teor de carboidratos foi determinado por diferença.

Determinação de lisina disponível:

Foi utilizado o método de Kakade & Liener (6) e modificado por Ruiz (7).

Análise estatística:

Os resultados obtidos na determinação do teor de lisina disponível foram submetidos a análise de variância (ANOVA) e teste de média de Tukey utilizando-se os programas do pacote estatístico SAS (8).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Tabela 1 apresenta os resultados obtidos na determinação da composição centesimal da farinha de grão-de-bico. Os valores de todos os constituintes da farinha estão na mesma faixa daqueles relatados por Chavan & Salunkhe (9) e A vancini etal (10).

Determinação do teor de lisina disponível

O termo lisina disponível ou lisina potencialmente biodisponível indica a quantidade de lisina utilizada para a manutenção ou crescimento de um novo tecido, após seu consumo por seres humanos ou animais (11,12).

TABELA 1

Composição química aproximada da farinha de grão-de-bico*

	Farinha Integral (g /100 g)	Farinha Desengordurada (g / 100 g)
Proteína Umidade Lipídeos Cinza Carboidratos	14,10 0,48 16,30 0,23 8,60 0,60 2,79 0,13 58,21 1,08	20,27 1,50 5,74 0,09 2,90 0,49 3,46 0,50 67,63 1,86

* Média de determinações em triplicata desvio padrão

A quantificaço direta do teor de lisina disponível nos alimentos, pode ser realizada através de ensaios biológicos com animais de laboratório. Este tipo de ensaio, entretanto, é demorado e difícil de ser aplicado para monitoramento de rotina. Métodos químicos, baseados na reação dos grupos e e - NH₂ 1ivres da lisina com o ácido 2,4,6-trinitrobenzenosulfonico (TNBS) em meio alcalino, com a produção do complexo e - trinitrofenil (TNP)-lisina quantificado espectrofotometricamente, tem sido empregados para tornar a avaliaço de lisina mais rápida e menos dispendiosa.

Dado que o TNBS pode ligar-se a outros grupos além dos e -NH₂, faz-se necessário separar os e -TNP derivados dos outros produtos, principalmente os a - TNP derivados. Neste sentido,deve-se hidrolisar extensamente a proteína após a reação da mesma com o TNBS e, a seguir, separar os produtos obtidos, contando com a vantagem dos e - TNP derivados serem solúveis em água e os a - TNP derivados solúveis em éter etílico.

Na elaboração da curva padrão de hidrocloreto de lisina é necessário inicialmente bloqueiar o grupo a -NH₂ com Cu²⁺ e depois proceder-se a reação com o TNBS. Caso isto não seja realizado, ocorrerá a formação do a , e - TNP di-derivado, que apresenta alta solubilidade em éter, conduzindo a falsos resultados. Neste trabalho a curva-padrão de hidrocloreto de lisina apresentou coeficiente de correlação de 0,99 e R²= 99,41 %.

Os resultados obtidos na determinação dos teores de lisina disponível da farinha desengordurada de grão-de-bico e dos produtos extrusados, estão apresentados na Tabela 2. Pode-se verificar que o processo de extrusão termoplástica da farinha provocou uma perda significativa (p<0,0001) de lisina disponível, entre 55% e 71 % para os três produtos extrusados.

Esta perda pode ser visualizada nas Figuras 1 e 2 onde estão apresentados os espectros de absorção do complexo e - trinitrofenil (TNP)-lisina da farinha desengordurada (A) e dos três produtos de extrusão (B, Ce D) na faixa de 280- 580nm. Pode-se observar no espectro correspondente a farinha desengordurada (A), a presença do pico característico da lisina a 342 nm.

TABELA 2

Perda de lisina disponível durante extrusão termoplástica de farinha desengordurada de grão-de-bico

AMOSTRA	Proteína (5)	Lisina Disponível (g/100 g proteína)	Perda (%)
Farinha Desengordurada Farinha extrusada (13% umidade) Farinha extrusada (18% umidade) Farinha extrusada (27% umidade)	20,27 20,89 18,02 20,61	4,20ª 1,77b 1,90c 1,22d	----- 58 55 71

a,b,c,d – Números com letras diferentes numa mesma coluna indicam valores estatisticamente diferentes (p<0,0001 entre si.

FIGURA 1

Espectros de absorção docomplexo e -trinitrofenil (TNP)- lisina da farinha desengordurada de grão-de-bico (A) e da farinha extrusada com 13% de umidade (B)

FIGURA 2

Espectros de absorção docomplexo e -trinitrofenil (TNP)- lisina da farinha extrusada com 18% de umidade (C) e com 27% de umidade (D)

A diminuiçao no teor de lisina disponível foi tambérn verificada por outros pesquisadores na extrusão de farinha de cereais e misturas de cereais e leguminosas (1).

De acordo com Cheftel (1) e Camlre et al (3), os mecanismos envolvidos na perda de lisina disponível durante o processo de extrusão estão relacionados com as altas temperaturas empregadas no processo (>180°C) e cisalhamento (>100 rpm) em combinação com o baixo teor de umidade do material a ser extrusado (<15%). Este fatores são também responsáveis pela alteração das propriedades funcionais já verificadas após o processo de extrusão (.13).

Uma das hipóteses apresentadas por Cheftel (1), para os mecanismos envolvidos na perda de lisina disponível durante o processo de extrusão propõe que em farinhas com teores de umidade mais baixos, os danos a lisina podem ser explicados pelo aumento localizado da temperatura aliado as forças de cisalhamento no extrusor, que em conjunto com efeitos mecânicos provocariam a clivagem de ligações glicosídicas do amido ou de outros oligossacarídeos, favorecendo a reação de Maillard.

No presente trabalho, a extrusão da farinha com 13% de umidade provocou perda de lisina significativamente maior que no produto extrusado com 18% de umidade. Estes resultados mostram que o aumento da umidade inicial da farinha a ser extrusada, reduz a perda de lisina disponível após o processamento, pelo efeito do íon comum, uma vez que, a agua é um dos produtos formados pela reação de Maillard.

Entretanto, na farinha extrusada com 27% de umidade, verificou-se perda porcentual de lisina disponível maior (71 % ). Este produto apresentou também coloração mais escura, evidenciando a ocorrência de reação de Maillard. Pham e Del Rosario, citados por Camire et al (3) também verificaram expressivas perdas de lisina disponível em farinhas de leguminosas submetidas ao processo de extrusão quando o teor inicial de umidade das farinhas era aumentado e a temperatura mantida constante.

Os resultados obtidos neste trabalho demonstram que, a farinha de grão-de-bico pode ser utilizada para a obtenção de produtos extrusados, desde que as condições empregadas no processo sejam controladas evitando que a umidade da matéria- prima seja muito elevada ou muito baixa. Deve-se ressaltar, entretanto, que a expressiva perda de lisina disponível após o processo de extrusão termoplástica não invalida a proposta do processo como alternativa tecnológica para o consumo de grão-de-bico, já que produtos extrusados na forma de snacks são bastante apreciados e populares. Segundo Cheftel (1), os conhecimentos dos mecanismos envolvidos no processo de extrusão e a utilização de melhores equipamentos contribuirão para otimizar tanto a qualidade organoléptica como nutricional dos produtos extrusados.

AGRADECIMENTO

Este trabalho foi realizado com recursos do programa PADC/FCF - UNESP Araraquara, SP, Brasil.

 REFERENCIAS

1. Cheftel JC. Nutritional effects of extrusion - cooking. Food Chem. 1986;20:263-83.         [ Links ]

2. Harper JM. Extrusion processing of food. Food Technol. 1978; 32:67-72.         [ Links ]

3. Camire ME, Camire A, Krumhar K. Chernical and nutritional changes in foods during extrusion. CRC Crit Rev Food Sci Nutr. 1990; 29:35-57.         [ Links ]

4. Batistuti JP, Barros RMC, Arêas JAG. Optimization of extrusion cooking process for chickpea (Cicer arietinum, L.) defatted flour by response surface methodology. J Food Sci. 1991; 56:1695-8.         [ Links ]

5. Association of Official Analytical Chemists. Official methods of analysis. 15th ed. Washington, DC, 1990.         [ Links ]

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7. Ruiz W. Proteólise do resíduo do extrato hidrossolúvel de soja. Campinas, 233p. Tese (doutorado) Faculdade de Engenharia de Alimentos e Agrícola UNICAMP, 1985        [ Links ]

8. SAS Institute. SAS Users Guide: statistics. Cary, USA: SAS Inst., 1993.         [ Links ]

9. Chavan JK, Salunkhe DK. Biochemistry and techno1ogy of chickpea (Cicer arietinum, L.) seeds. CRC Crit Rev Food Sci Nutr. 1986; 25:107-58.         [ Links ]

10. Avancini SRP, Sales AM, Aguirre JM, Mantovani DMB. Composição química e valor nutricional de cultivares de grão-de-bico produzidos no Estado de São Paulo. Col Ital 1992; 22: 145-53.        [ Links ]

11. Carpenter KJ. Damage to lysine in food processing: its measurement and its significance. Nutr Abstr Rev. , 1973; 46:423-51.         [ Links ]

12. Sgarbieri VC. Alimentação e Nutrição. Campinas: Editora da Unicamp, 1987.         [ Links ]

13. Valim MFCFA, Batistuti JP. Functional properties of defatted chickpea (Cicer arietinum, L.) flour as influenced by thermoplastic extrusion. Alim Nutr. 1998; 9:65-75.         [ Links ]