Desenvolvimento e caracterização de filmes bioativos e bebidas fermentadas obtidos a partir de subprodutos de grãos de sorgo incorporados com cascas de jabuticaba e jambolão.

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Tese de doutorado

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Raquel Linhares Bello de Araújo
Valéria Aparecida Vieira Queiroz
Bruna Maria Salotti de Souza
Gislaine Ferreira Nogueira

Resumo

A grande extensão territorial, aliada à diversidade climática do Brasil, explica a considerável biodiversidade que o país possui. A quantidade de espécies vegetais nativas e/ou exóticas de importância econômica e social, com propriedades nutritivas e funcionais, representa uma pequena parcela das que provavelmente existem. Dentre a enorme variedade biológica, diversas espécies da família Myrtaceae podem ser encontradas em várias regiões nacionais, entre elas a jabuticabeira e o jambolão. Essas espécies apresentam em sua constituição compostos fenólicos, como flavonoides, taninos e carotenoides, tornando-as assim atrativas para diversos segmentos industriais, como a de alimentos e a farmacêutica, especialmente pelas suas capacidades antioxidantes e propriedades colorimétricas, devido à presença das antocianinas. Por meio de uma revisão integrativa realizada constatou-se que as antocianinas se concentram nas cascas dos frutos; entretanto, essa fração constituinte é frequentemente descartada ou subutilizada pela indústria. No ramo industrial, a busca por inovação é constante e o desenvolvimento de embalagens que sejam capazes de interagir com os alimentos e, ao mesmo tempo, sejam biodegradáveis é um exemplo de progresso científico atual. Essas embalagens, na forma de filmes, podem ser elaboradas a partir de polissacarídeos, como amidos, e/ou outras substâncias naturais, como proteínas, lipídios e suas misturas, tornando-se uma alternativa economicamente viável. Neste cenário, surge o amido de sorgo, proveniente do quinto cereal mais produzido no mundo e com potencial a ser aproveitado em países em desenvolvimento, visando sua utilização como polímero base de embalagens e/ou revestimentos. Esse amido pode ser obtido por um processo de extração úmida, que requer a utilização de água - fração aquosa muitas vezes eliminada após o processamento, mas que pode ser utilizada na elaboração de bebidas plant-based. O objetivo deste trabalho foi incorporar subprodutos da jabuticaba e jambolão no desenvolvimento de filmes biodegradáveis e bebidas vegetais fermentadas. A espectrometria de massas com ionização por paper spray foi utilizada na tentativa de identificação dos compostos presentes nos frutos de jabuticaba e jambolão, sendo provisoriamente identificados 63 compostos nos modos de ionização positivo e negativo. Um delineamento composto central rotacionado, contendo 11 ensaios, foi utilizado para definir as melhores condições de elaboração dos filmes a base de amido de sorgo e glicerol pelo método casting e aqueles desenvolvidos com 4% de amido e temperatura de solução filmogênica igual a 30 °C foram selecionados para incorporação dos extratos das cascas liofilizadas de jabuticaba e jambolão com diferentes teores (0, 5 e 10%) em relação ao volume de solução filmogênica. A adição de extratos aos filmes contribuiu para o aumento da flexibilidade dos materiais, mas também aumentou sua espessura, solubilidade em água e permeabilidade ao vapor de água. Por sua vez, três bebidas vegetais foram desenvolvidas e pode-se observar que as amostras adicionadas de cascas liofilizadas apresentaram maiores tempos de fermentação e maiores concentrações de proteínas e cinzas.

Abstract

The large territorial extension, combined with Brazil's climatic diversity, explains the country's considerable biodiversity. The number of native and/or exotic plant species of economic and social importance, with nutritious and functional properties, represents only a small portion of those that likely exist. Among the vast biological variety, several species of the Myrtaceae family can be found in various national regions, including the jabuticaba tree and the jambolão. These species contain phenolic compounds in their constitution, such as flavonoids, tannins, and carotenoids, making them highly attractive for various industrial segments, such as food and pharmaceuticals, especially for their antioxidant capacities and colorimetric properties, due to the presence of anthocyanins. Anthocyanins are primarily concentrated in the peels of fruits; however, this constituent fraction is often discarded or underutilized by industry. In the industrial sector, the search for innovation is constant, and the development of packaging that can interact with food while also being biodegradable is an example of current scientific progress. These packages, in the form of films, can be made from polysaccharides, such as starches, and/or other natural substances, such as proteins, lipids, and their mixtures, making them an alternative and economically viable option. In this context, sorghum starch emerges as a significant resource, derived from the fifth most produced cereal in the world, with enormous potential for use in developing countries, particularly as a base polymer for packaging and/or coatings. Additionally, this starch can be obtained through a wet extraction process, which requires the use of water - a fraction often discarded after processing, but which can be repurposed for the preparation of plant-based beverages, a class of products that are exclusively plant-based analogs to existing animal products. The objective of this work was to incorporate jabuticaba and jambolão by-products into the development of biodegradable films and fermented vegetable beverages. Paper spray ionization mass spectrometry was used to identify the compounds present in jabuticaba and jambolão fruits, and 63 compounds were provisionally identified in both positive and negative ionization modes. A central composite rotational design, consisting of 11 trials, was used to determine the optimal conditions for producing films based on sorghum starch and glycerol using the casting method. Films developed with 4% starch and a filmogenic solution temperature of 30°C were selected for the incorporation of extracts from freeze-dried jabuticaba and jambolão peels in varying concentrations (0%, 5%, and 10%). The addition of extracts to the films improved their flexibility, but also increased their thickness, water solubility, and water vapor permeability. Additionally, three vegetable beverages were developed, and it was observed that samples containing freeze-dried peels had longer fermentation times and higher concentrations of proteins and ash.

Assunto

Palavras-chave

Embalagens biodegradáveis, Plant-based, Plinia cauliflora, Syzygium cumini, Sorghum bicolor L.

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