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Susana de Oliveira Matos da Cunha Licenciada em Engenharia Química Avaliação da estabilidade do soro de iogurte Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Tecnologia e Segurança Alimentar Orientador: Ana Luísa Almaça da Cruz Fernando, Professora Auxiliar da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa Júri: Presidente: Prof. Doutora Benilde Simões Mendes Arguente(s): Prof. Doutor António Pedro Louro Martins Vogal(ais): Prof. Doutora Ana Luísa Almaça da Cruz Fernando Setembro de 2015

Avaliação da estabilidade do soro de iogurte

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  • Susana de Oliveira Matos da Cunha

    Licenciada em Engenharia Qumica

    Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Dissertao para obteno do Grau de Mestre em

    Tecnologia e Segurana Alimentar

    Orientador: Ana Lusa Almaa da Cruz Fernando,

    Professora Auxiliar da Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa

    Jri:

    Presidente: Prof. Doutora Benilde Simes Mendes

    Arguente(s): Prof. Doutor Antnio Pedro Louro Martins

    Vogal(ais): Prof. Doutora Ana Lusa Almaa da Cruz Fernando

    Setembro de 2015

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    COPYRIGHT em nome de Susana de Oliveira Matos da Cunha,

    da Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, e da

    Universidade Nova de Lisboa.

    A Faculdade de Cincias e Tecnologia e a Universidade Nova de Lisboa tm o direito,

    perptuo e sem limites geogrficos, de arquivar e publicar esta dissertao atravs de

    exemplares impressos reproduzidos em papel ou de forma digital, ou por qualquer outro

    meio conhecido ou que venha a ser inventado, e de a divulgar atravs de repositrios

    cientficos e de admitir a sua cpia e distribuio com objectivos educacionais ou de

    investigao, no comerciais, desde que seja dado crdito ao autor e editor.

  • Agradecimentos

    Susana Cunha

    Agradecimentos

    Fui louvada por voltar a estudar para obter um grau de mestrado apesar de ter j anos de

    experincia na minha rea, mas a verdade que no foi um esforo porque no h nada que eu

    goste mais do que aprender. Por isso, comeo por agradecer a todos os professores que

    cruzaram o meu caminho na Faculdade de Cincias e Tecnologia da UNL pela sua dedicao e

    profissionalismo, bem como a todos os meus colegas do curso, pela sua amizade, simpatia e

    entreajuda. Eles fizeram o meu caminho interessante e agradvel.

    Devo agradecer em especial orientadora deste trabalho, Prof. Ana Lusa Fernando, cujo

    envolvimento comeou pela proposta deste tema to interessante para a minha tese, e que foi

    alm do seu dever para facilitar a logstica das tarefas a realizar. Tambm a sua simpatia, boa

    disposio e dedicao foram cruciais para tornar o meu percurso uma fase amena da minha

    vida.

    Tambm gostava de deixar uma palavra a todos os trabalhadores da Yonest, a comear pelo

    Eng. Filipe Botto por propor a parceria FCT, mas tambm a Eng. Cristiana Nunes por toda a

    disponibilidade na resposta s minhas perguntas e no acompanhamento da recolha de amostras.

    No podia deixar de agradecer minha famlia pelo apoio, compreenso e motivao, que

    acompanharam mais uma etapa da minha vida.

    Finalmente, este trabalho no poderia ter sido feito sem a preciosa ajuda das tcnicas do

    laboratrio de qumica da Faculdade de Cincias e Tecnologia da UNL. s Sra. D. Rita Almeida

    Braga e Sra. D. Rosa Pinto, o meu profundo agradecimento pela sua participao e simpatia.

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

  • Resumo

    Susana Cunha

    Resumo

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  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

  • Abstract

    Susana Cunha

    Abstract

    Whey is a by-product of the cheese, casein and concentrated yogurt industries, which requires costly treatment before disposal due to its high protein and lactose content. Whey from different origins have different composition and functional properties. Whey from concentrated yogurt is produced in lower quantities worldwide, and has not been the subject of many studies.

    Whey proteins have nutritional and functional properties much appreciated, and can be marketed as concentrate or powder. Whey is also rich in lactose which can be recovered. The transformation of whey in these products is expensive and Greek type yoghurt is often produced by small enterprises without the ability to transform the whey. A need to establish a shelf life for this product in raw form and study the best ways of storage and stabilization arises.

    This work intended to study the stability of Greek yogurt whey before and after pasteurization. For this purpose, two types of whey were characterized: non-fat yogurt whey and whole yoghurt whey. Both types of whey had the general characteristics of acid type whey (whey derived from the coagulation of casein by lowering pH). The non-fat yogurt whey showed more protein, lipids, ash and total solids than whole yogurt whey, which showed higher lactose content. The whole yoghurt whey had also more calcium and phosphorus than the non-fat yoghurt whey. These differences in composition may be related to the presence or absence of fat in the curd, and that showed to have influence on the functional properties of whey.

    Whole yogurt whey was analysed for its stability. Pasteurization at 63 C for 30 minutes (P63) was effective in microbial control and the samples were stable for 21 days at 20 C and for 90 days at 4 and -18 C. Thermic treatment at 72 C for 1 minute in batch (P72) was not effective in reducing microbial load, showing growth of moulds and yeasts (M&Y) above 103 CFU mL-1 from as early as the second week, despite being stored at 4 C. Non-pasteurized whey (NP) was assessed over 21 days at 4 C having shown a good chemical stability, but also a growth of M&Y above 103 CFU mL-1 after the 13th day. The shelf-life of NP whey may be extended eliminating all sources of contamination by M&Y. A better balance between the populations of Lactobacillus delbrueckii subs. bulgaricus and Streptococcus thermophilus can also be beneficial to whey conservation.

    None of the studied conditions showed increased proteolysis with storage period. There was, however, proteolysis derived from pasteurization detected by the increment in ammonia nitrogen, and the decreased in soluble nitrogen, with increasing treatment temperature. Only the P72 samples showed a decrease in proteic nitrogen. The pH varied without tendencies between 4.07 and 4.29 over the 90 day study period. Titratable acidity was between 6.48 and 8.55 g of lactic acid per litre, showing no significant variation. Establishing a maximum pH of 4,2 for whey (and for the yoghurt it comes from) may assure quality and food safety in this product.

    The good foaming capacity demonstrated by raw whey opens up possibilities for its use in beverages like smoothies. Results of emulsifying capacity were comparable to those of proteins marketed as emulsifiers. There are whey based products that can be developed by a small producer, such as liquid yoghurt, protein fortified fruit drinks, and desserts. Other uses are discussed.

    The recovery of whey must be studied case by case, i.e. for each whey source, each treatment applied to the whey, and each end use considered. It is important therefore that small and medium enterprises first find a destination of their by-product, and only then apply the treatment, tailored to the desired characteristics.

    Keywords: whey, Greek yoghurt, pasteurization, shelf-life, foaming properties, emulsifying properties

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

  • ndice

    Susana Cunha

    ndice

    Agradecimentos ....................................................................................................................................... I

    Resumo ................................................................................................................................................... III

    Abstract ................................................................................................................................................... V

    ndice ..................................................................................................................................................... VII

    ndice de Figuras ..................................................................................................................................... IX

    ndice de Tabelas .................................................................................................................................... XI

    Abreviaturas ......................................................................................................................................... XIII

    Captulo I. Introduo ....................................................................................................................... 1

    1. Enquadramento do trabalho ....................................................................................................... 1

    2. O iogurte ...................................................................................................................................... 2

    2.1. Fabrico de iogurte grego ..................................................................................................... 4

    3. O soro como subproduto ............................................................................................................ 6

    3.1. Caracterizao ..................................................................................................................... 8

    3.2. Valor biolgico e funcional do soro ................................................................................... 10

    3.3. Processamento do soro ..................................................................................................... 13

    4. Avaliao da estabilidade .......................................................................................................... 15

    4.1. Desenvolvimento microbiolgico ...................................................................................... 17

    4.2. Protelise ........................................................................................................................... 18

    5. Avaliao das propriedades funcionais ..................................................................................... 20

    Captulo II. Metodologia .................................................................................................................. 23

    1. A Yonest True Yogurt .............................................................................................................. 23

    2. Projecto experimental ............................................................................................................... 24

    3. Produo do soro de iogurte ..................................................................................................... 25

    4. Amostragem e pasteurizao .................................................................................................... 25

    5. Caracterizao do soro .............................................................................................................. 27

    5.1. pH, acidez e condutividade ............................................................................................... 27

    5.2. Matria seca e cinza .......................................................................................................... 27

    5.3. Lpidos ................................................................................................................................ 27

    5.4. Acares ............................................................................................................................ 28

    5.5. Protena (azoto total) ........................................................................................................ 28

    5.6. Fsforo ............................................................................................................................... 29

    5.7. Cloretos ............................................................................................................................. 30

    5.8. Elementos minerais ........................................................................................................... 30

    6. Avaliao da estabilidade do soro pasteurizado ....................................................................... 30

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

    6.1. pH, acidez e Brix ............................................................................................................... 30

    6.2. Anlises microbiolgicas ................................................................................................... 30

    6.3. Azoto amoniacal, solvel e no proteico .......................................................................... 31

    7. Avaliao das propriedades funcionais ..................................................................................... 32

    7.1. Estabilidade da espuma ..................................................................................................... 32

    7.2. Capacidade Emulsionante ................................................................................................. 32

    8. Tratamento de dados ................................................................................................................ 33

    Captulo III. Resultados e Discusso .................................................................................................. 35

    1. Caracterizao do soro .............................................................................................................. 35

    1.1. Lpidos ................................................................................................................................ 36

    1.2. Acares ............................................................................................................................ 37

    1.3. Protena e azoto ................................................................................................................ 37

    1.4. Cinza e minerais ................................................................................................................. 38

    2. Avaliao da estabilidade do soro pasteurizado ....................................................................... 40

    2.1. pH, acidez e Brix ............................................................................................................... 40

    2.2. Anlises microbiolgicas ................................................................................................... 44

    2.3. Azoto amoniacal, solvel e no proteico .......................................................................... 48

    3. Avaliao das propriedades funcionais ..................................................................................... 53

    3.1. Propriedades Espumantes (PE) ......................................................................................... 54

    3.2. Capacidade Emulsionante (CE) .......................................................................................... 57

    Captulo IV. Valorizao do soro de iogurte ..................................................................................... 61

    Captulo V. Concluses ..................................................................................................................... 69

    Captulo VI. Referncias .................................................................................................................... 71

  • ndice de Figuras

    Susana Cunha

    ndice de Figuras

    Figura I.1 - Processo de produo do iogurte do tipo grego (gordo e magro) ........................................ 5

    Figura I.2 - Produo portuguesa de soro concentrado e em p ............................................................ 8

    Figura I.3 - Esquema resumo dos principais tratamentos aplicados ao soro e seus produtos ............. 14

    Figura II.1 - Alguns produtos da Yonest................................................................................................. 23

    Figura II.2 Pontos de venda da Yonest: Moto Yogurtman (esquerda) e Caf Yogurtman (direita) ... 24

    Figura II.3 - Equipamento onde foi realizada a pasteurizao .............................................................. 26

    Figura III.1 - Resultados de pH para as sries P63/20C e SP/4C ......................................................... 41

    Figura III.2 - Resultados de pH para as sries P72/4C, P63/4C e P63/-18C ....................................... 41

    Figura III.3 - Resultados da evoluo da acidez para as sries SP/4C e P63/20C ............................... 42

    Figura III.4 - Resultados da evoluo da acidez para as sries P72/4C, P63/4C e P63/-18C ............. 42

    Figura III.5 - Resultados da evoluo do Brix para as sries SP/4C e P63/20C .................................. 43

    Figura III.6 - Resultados da evoluo do Brix para as sries P72/4C, P63/4C e P63/-18C ............... 43

    Figura III.7 - Resultados das anlises microbiolgicas s amostras pasteurizadas a 63 C ................... 45

    Figura III.8 - Resultados das anlises microbiolgicas s amostras P72 ............................................... 46

    Figura III.9 - Resultados das anlises microbiolgicas s amostras sem pasteurizao ....................... 47

    Figura III.10 - Resultados do azoto amoniacal para as sries P72/4C, P63/4C e P63/-18C .............. 49

    Figura III.11 - Resultados do azoto amoniacal para as sries SP/4C e P63/20C ................................. 49

    Figura III.12 - Resultados do azoto solvel para as sries P72/4C, P63/4C e P63/-18C .................... 50

    Figura III.13 - Resultados do azoto solvel para as sries P63/20C e SP/4C ...................................... 51

    Figura III.14 - Resultados do azoto no proteico para as sries P72/4C, P63/4C e P63/-18C .......... 52

    Figura III.15 - Resultados do azoto no proteico para as sries P63/20C e SP .................................... 52

    Figura III.16 - Resultados de FE (%), ExE (%) e EE (%) para as vrias amostras estudadas.................... 55

    Figura III.17 - Resultados e expresso das 1 e 2 derivadas para a amostra SP gordo ....................... 58

    Figura III.18 - Resultados da capacidade emulsionante para as vrias amostras estudadas ................ 59

    file:///C:/My/MyDocuments/Dropbox/A%20minha%20tese/Cunha%202015%20Avaliao%20da%20estabilidade%20do%20soro%20de%20iogurte.docx%23_Toc438142496file:///C:/My/MyDocuments/Dropbox/A%20minha%20tese/Cunha%202015%20Avaliao%20da%20estabilidade%20do%20soro%20de%20iogurte.docx%23_Toc438142498file:///C:/My/MyDocuments/Dropbox/A%20minha%20tese/Cunha%202015%20Avaliao%20da%20estabilidade%20do%20soro%20de%20iogurte.docx%23_Toc438142518

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

  • ndice de Tabelas

    Susana Cunha

    ndice de Tabelas

    Tabela I.1 - Composio genrica do soro de leite ................................................................................. 8

    Tabela I.2 - Teor de algumas vitaminas no soro bruto .......................................................................... 10

    Tabela I.3 - Definies de perodo de vida til dum alimento .............................................................. 15

    Tabela II.1 - Dias de armazenagem das vrias amostras ....................................................................... 26

    Tabela III.1 - Resultados de condutividade e pH dos diferentes tipos de amostra ............................... 35

    Tabela III.2 - Caracterizao do soro de iogurte (P63) .......................................................................... 36

    Tabela III.3 - Resultados das fraces de azoto amoniacal, solvel e no proteico para cada tratamento

    ............................................................................................................................................................... 38

    Tabela III.4 - Resultados da anlise da cinza do soro ............................................................................ 39

    Tabela III.5 - pH e condutividade das amostras utilizadas para a anlise das propriedades funcionais

    ......................................................................................................................................................... 54

    Tabela III.6 - Capacidade de formao de espuma de algumas protenas ............................................ 57

    Tabela IV.1 - Aplicaes de soro de leite ............................................................................................... 62

    file:///C:/My/MyDocuments/Dropbox/A%20minha%20tese/Cunha%202015%20Avaliao%20da%20estabilidade%20do%20soro%20de%20iogurte.docx%23_Toc438143514file:///C:/My/MyDocuments/Dropbox/A%20minha%20tese/Cunha%202015%20Avaliao%20da%20estabilidade%20do%20soro%20de%20iogurte.docx%23_Toc438143514

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

  • Abreviaturas

    Susana Cunha

    Abreviaturas

    ANP Azoto no proteico

    B&L Bolores e Leveduras

    BOD5 Carncia bioqumica de oxignio calculada para 5 dias (biochemical oxygen demand)

    BSA Albumina do soro bovino (Bovine Serum Albumin)

    CE Capacidade emulsionante

    CFU Colony forming units

    COD5 Carncia qumica de oxignio calculada para 5 dias (chemical oxygen demand)

    EE - Estabilidade da espuma

    ETAR Estao de tratamento de guas residuais

    ExE Capacidade de expanso da espuma

    FE Capacidade de formao de espumas

    HACCP Anlise de riscos e pontos crticos de controlo (Hazard analysis and critical control points)

    IAE ndice de actividade emulsionante

    Ig Imunoglobinas

    LAB Bactrias cido-Lcteas (Lactic Acid Bacteria)

    M&Y Moulds and yeasts

    MRS Man Rogosa Sharpe Agar (meio de cultura microbiolgica)

    MTV Microrganismos Totais Viveis

    NP Non-pasteurized whey

    P63 Pasteurizao a 63 C por 30 minutos em batch

    P72 Pasteurizao a 72 C por 1 minuto em batch

    PCA Plate Count Agar (meio de cultura microbiolgica)

    PE Propriedades espumantes

    RBC Rose Bengal Chloramphenicol Agar (meio de cultura microbiolgica)

    SP Sem pasteurizao

    T0 a T90 Tempo de armazenagem de X dias (X = 0, 3, 7, 9, 13, 14, 17, 21, 27, 42, 56, 62, 90)

    TCA cido tricloroactico

    UFC Unidades formadoras de colnias

    -La -Lactalbumina

    -Lg -Lactoglobina

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

  • Introduo

    Susana Cunha

    Captulo I. Introduo

    1. Enquadramento do trabalho

    O soro um subproduto das indstrias de queijo, casena e iogurte concentrado, que

    necessita de tratamento dispendioso antes de ser descartado. O seu elevado contedo proteico

    e de acares resultam numa elevada carncia bioqumica de oxignio (BOD5), na ordem de

    35000 55000 mg O2 L-1 e uma carncia qumica de oxignio (COD5) de cerca do dobro (Tsakali,

    et al., 2010). As indstrias que possuem este subproduto tm procurado a sua valorizao,

    integrando-o em outros produtos ou criando novos produtos derivados do soro, havendo j

    vrias solues de valorizao bem-sucedidas.

    As solues de valorizao passam geralmente por um processo de spray-drying (semelhante

    ao usado na fabricao de leite em p), produzindo um p com elevado teor proteico que pode

    ser incorporado em farinhas para panificao, lacticnios, sobremesas, bebidas proteicas para

    atletas, ou usado na preparao de emulses e espumas (Siso, 1996). Outra forma comum de

    utilizao do soro na forma concentrada, que geralmente produzida por processos de

    ultrafiltrao, podendo incluir uma etapa de desmineralizao ou separao das protenas de

    forma a valorizar a jusante cada componente do soro separadamente (Bylund, 1995). Estes

    processos, no entanto, comportam elevados custos energticos e de investimento, s indicados

    para exploraes de grandes dimenses, excluindo pequenos e mdios produtores de queijo e

    de iogurte concentrado. Para estes, as solues mais viveis passam pela valorizao do soro

    como produto lquido em bruto. Este produto muitas vezes encaminhado para exploraes

    agro-pecurias onde pode ser usado como bebida para animais ou fertilizante agrcola, mas

    sempre que possvel tambm incorporado em produtos para a alimentao humana, tais como

    bebidas e produtos base de fruta e vegetais (Holsinger, et al., 1974; Shon & Haque, 2007).

    O soro de queijo encontra-se extensamente caracterizado na literatura, inclusive derivado da

    produo de diferentes tipos de queijo, encontrando-se tambm diversos estudos sobre a sua

    possvel utilizao em produtos alimentares ou na produo de cido lctico, lactose ou como

    meio de cultura para microrganismos (Panesar, et al., 2007; Siso, 1996; Soydemir, 2008). No

    entanto, escassa a literatura referente a soro de iogurte, naturalmente devido s menores

    quantidades produzidas a nvel mundial.

    A produo da maioria dos tipos de iogurte no produz soro como subproduto. Somente no

    caso dos chamados iogurtes concentrados que o soro separado (Bylund, 1995). Neste caso,

    como por exemplo para um iogurte do tipo grego, as quantidades de soro so aproximadamente

    iguais quantidade de iogurte preparado, e o seu destino final tem de ser planeado. Dado que o

    iogurte do tipo grego muitas vezes produzido por pequenas exploraes sem capacidade para

    transformar o soro em p, surge a necessidade de estabelecer um prazo de validade para este

    produto na forma bruta e estudar as melhores formas de armazenamento e estabilizao.

    Com este trabalho pretendeu-se estudar a estabilidade do soro de iogurte grego antes e

    depois de pasteurizao. Para tal, efectuou-se uma caracterizao do soro quanto sua

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

    composio, pH e acidez, ao que se seguiu o estudo do crescimento microbiolgico e da

    protelise ao longo do tempo, para vrias temperaturas de armazenamento. Foram tambm

    efectuados testes capacidade emulsionante e espumante do soro bruto e discutidas possveis

    formas de valorizao.

    2. O iogurte

    A fermentao do leite uma prtica ancestral que surgiu quase simultaneamente com a

    domesticao de ruminantes, h cerca de 10 000 anos. Existem vrios tipos de leites

    fermentados com origem em diferentes zonas do globo, onde a conjugao de hbitos, clima e

    microrganismos concorreram para a descoberta da extenso do tempo de vida til do leite

    atravs da fermentao por bactrias lcteas. (Tamime, 2006)

    O leite de diferentes animais foi usado dando origem a produtos caractersticos. Enquanto

    na Europa preferido o leite de vaca, o leite de bfala muito usados em vrios pases asiticos,

    enquanto o leite de ovinos, caprinos e camelo so os materiais de partida para leites

    fermentados em vrios pases do Mdio Oriente. A microflora tambm muito variada. Nas

    zonas mais quentes, bactrias termfilas (35-45 C) esto presentes na maioria dos produtos

    (por exemplo em iogurte, labneh e no iogurte concentrado dito tipo grego), e nas zonas mais

    frias foram utilizadas bactrias mesfilas (20-30 C), como por exemplo os buttermilk, filmjlk,

    tetmjlk e lngofil originrios do norte da Europa. Em alguns locais utilizaram-se

    adicionalmente leveduras para criar produtos lcteos com algum teor alcolico como o kefir e o

    kumys, originrios da Rssia e sia Central. Tambm existem produtos com adio de bolores,

    como o uso de Geotrichum candidum na produo de viili, na Finlndia. (Chandan & Kilara, 2013;

    Tamime, 2002)

    Estes produtos variam ainda por adio de diferentes componentes como acares, fruta,

    condimentos, gos e frutos secos, e ainda pelos mtodos utilizados como concentrao,

    congelamento e secagem, que em conjunto com o resultado da actividade microbiana resultam

    numa vasta variedade de flavours e texturas. A maioria destes produtos tem institucionalizadas

    propriedades caractersticas em termos de acidez, pH, teor alcolico (kefir, kumys), composio

    (em especial o teor de gordura) e/ou microflora especfica (clulas viveis dos microrganismos

    fermentativos e, quando aplicvel, probiticos). Outras caractersticas controladas ao longo da

    produo so: pH, viscosidade, flavour e aparncia visual (cor, enchimento do recipiente,

    formao de grumos, corpo e textura e integridade geral). (Chandan & Kilara, 2013)

    Os iogurtes podem ser categorizados pela sua consistncia e composio. Em termos de

    consistncia os iogurtes podem ser slidos, batidos, lquidos, gelados ou concentrados. Os

    iogurtes slidos so aqueles que apresentam uma textura firme, sofrendo uma coagulao

    directamente nas embalagens individuais de venda a retalho, no sendo aplicada qualquer tipo

    de homogeneizao. Por seu lado, os iogurtes batidos tm uma textura cremosa, passando o seu

    processo de fabrico por uma prvia coagulao em cubas de fermentao sendo posteriormente

    embalado. Quanto aos iogurtes lquidos, tal como o nome indica, tm uma estrutura menos

    viscosa que conseguida atravs da liquefaco do cogulo antes de ser embalado. Os iogurtes

  • Introduo

    Susana Cunha

    gelados (ou gelado de iogurte) so congelados do mesmo modo que um gelado, aps a sua

    incubao em tanques. Finalmente, os iogurtes concentrados, em que se inclui o iogurte do tipo

    grego, so dessorados aps incubao, perdendo 50-65% do seu volume na forma de soro.

    (Bylund, 1995)

    A classificao quanto composio pode ser relativa ao contedo de matria gorda ou

    adio de acares ou fruta. Relativamente matria gorda, a diviso dos iogurtes feita em

    gordo, meio-gordo e magro, conforme o teor de gordura presente na parte lctea de cada uma

    delas. Para os iogurtes gordos este teor de gordura no mnimo de 3,5% (m/m), para os meios-

    gordos situa-se entre 1,5% (m/m) e 1,8% (m/m), e os magros tero um mximo de 0,3% (m/m).

    (Portaria n 742/92, 1992)

    Quanto aos aditivos, o iogurte pode ser natural, aucarado, aromatizado ou com pedaos de

    fruta. Um iogurte natural constitudo apenas pelo leite e culturas microbianas, no sofrendo

    qualquer tipo de adio. Em contraposio, um iogurte aucarado um iogurte ao qual se

    adicionou sacarose ou outro tipo de acar, edulcorantes e emulsionantes. Os iogurtes

    aromatizados tm adio de aromas ou outros aditivos alimentares. Finalmente, os iogurtes com

    pedaos so aqueles aos quais se adicionam pedaos de fruta, geralmente na forma dum xarope

    com 50% de acar, constituindo cerca de 15% do produto final. (Bylund, 1995; Portaria n

    742/92, 1992)

    A portaria n 742/92, de 24 de Julho, define o iogurte como um produto coagulado obtido

    por fermentao lctica devido aco exclusiva de Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus

    (L. bulgaricus) e Streptococcus thermophilus (S. thermophilus) sobre o leite ou produtos lcteos

    (leite pasteurizado, leite pasteurizado parcialmente desnatado, leite pasteurizado desnatado ou

    nata pasteurizada), com ou sem a adio de leite em p ou derivados, acares ou edulcorantes,

    devendo a flora especfica estar viva e abundante no produto final (mnimo de 107 UFC1 g-1).

    O processo geral de fabrico do iogurte relativamente simples, consistindo num pr-

    tratamento trmico do leite (j homogeneizado quanto ao teor de gordura) que reduz a carga

    microbiana e desnatura parcialmente as protenas do soro, seguido da inoculao com as

    bactrias cido lcteas (LAB) e incubao temperatura adequada ao seu crescimento. Com o

    abaixamento do pH pela formao de cido lcteo, d-se a coagulao da casena que forma

    uma estrutura reticular com os lpidos, os minerais e algumas das protenas do soro

    desnaturadas, formando um gel com uma consistncia firme ou viscosa (iogurtes slidos ou

    batidos). Nos iogurtes lquidos efectuada uma homogeneizao posterior para converter o

    cogulo a partculas, com adio de estabilizantes. Nesta fase so ento adicionados os aditivos

    adequados (acar, sumo ou pedaos de frutas, aromas) e o produto ento embalado.

    Finalmente, nos iogurtes concentrados efectuado um dessoramento, com perda de gua e

    nutrientes na forma se soro. (Tamime, 2006) O processo de fabrico do iogurte concentrado

    discutido na seco 2.1.

    Hoje em dia, o produto de leite fermentado mais popular o iogurte e o seu consumo tem

    vindo a aumentar. A nvel mundial, segundo os dados da Food and Agriculture Organization

    (FAO), verificou-se um aumento no fabrico na ltima dcada (cerca de 250 mil toneladas em

    1 UFC Unidades Formadoras de Colnias

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

    2003 para cerca de 280 mil toneladas em 2013). O nvel de produo no tem tido uma subida

    constante, tendo havido um pico de produo nos anos 2006 e 2007. (FAO, 2015)

    Em Portugal, segundo os dados do Instituto Nacional de Estatstica, o consumo per capita de

    leite fermentado aumentou de 18,5 para 22,4 kg por habitante e por ano, no perodo

    compreendido entre 2003 e 2013. Em 2012 consumiram-se 233 mil toneladas de leite

    fermentado em Portugal. Apesar disso, das 344 empresas de lacticnios em funcionamento nesse

    ano, cerca de 76% eram pequenas empresas empregando menos de 10 pessoas (INE, 2015).

    O aumento do consumo de iogurte pode-se atribuir consciencializao da populao para

    uma alimentao mais saudvel, na qual os iogurtes tm sido includos. Alm de poder ser

    considerado um substituto do leite, tem diversas outras caractersticas nutricionais que o

    tornam um alimento relevante. O leite um alimento completo com protenas de elevado valor

    biolgico, um acar de fcil digestibilidade (a lactose) e vrios minerais e vitaminas essenciais.

    No entanto, uma percentagem da populao no consegue digerir facilmente a lactose por no

    possuir o enzima -galactosidase (lactase) no seu sistema digestivo, mas a flora especfica do

    iogurte pr-digere a lactose, por processos que ainda no so completamente conhecidos,

    tornando este produto adequado para quem possui este tipo de intolerncia. O iogurte

    concentrado ainda mais adequado para este fim, dado que a quase totalidade da lactose

    removida no dessoramento. (Chandan & Kilara, 2013)

    2.1. Fabrico de iogurte grego

    O iogurte do tipo grego um iogurte concentrado. O seu processo geral de fabrico

    apresentado na Figura I.1.

    O iogurte concentrado feito pelo mtodo tradicional comea por um pr-tratamento trmico

    que no to intenso como o dos iogurtes no dessorados. Nestes ltimos, o pr-tratamento

    usualmente aplicado de 90-95 C por 5-10 minutos. Isto permite desnaturar 70 a 80% das

    protenas do soro, facilitando a sua interaco na estrutura reticular do cogulo, e assim

    minimizar o fenmeno de sinrese (separao do soro aps produo e embalagem), e melhorar

    a consistncia (iogurtes slidos) ou viscosidade (iogurtes batidos) do produto final. No caso do

    iogurte concentrado, pretende-se a separao do soro aps incubao, pelo que as

    temperaturas aplicadas no pr-tratamento so somente as suficientes para alterar a estrutura da

    casena de forma a facilitar a criao da estrutura do cogulo. Outras funes do pr-tratamento

    trmico so: a desnaturao parcial de algumas protenas de forma a libertar aminocidos que

    iro estimular a aco das culturas starter; a expulso de oxignio do leite para criar condies

    propcias ao crescimento das bactrias microaerfilas do starter; e a reduo da flora endgena

    do leite que poderia de outro modo competir com as LAB. (Bylund, 1995; Tamime, 2006)

  • Introduo

    Susana Cunha

    Aquecimento do Leite Magro 55-57 C

    Leite do Dia Magro Leite do Dia Gordo

    Aquecimento do Leite Gordo 68-70 C

    Filtrao

    Mistura (35-45 C)

    Incubao em Estufa 40-45 C 16h

    Dessoramento

    Embalamento

    Starter

    Figura I.1 - Processo de produo do iogurte do tipo grego (gordo e magro)

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

    Aps o pr-tratamento, o produto filtrado para remover impurezas e arrefecido at 35-45 C, a temperatura ptima para o crescimento das bactrias do starter. O starter ento adicionado e bem misturado, e o produto incubado a 40-45 C por cerca de 16 horas, at ao pH desejado, dependendo do flavour que se pretende obter. A coagulao da casena inicia-se a pH 5,2-5,3 e considera-se completa a pH 4,6. O pH dever obrigatoriamente ser inferior a este valor, mas um pH muito baixo pode resultar num produto demasiadamente acdico. O pH ideal depende dos teores de gordura e de slidos totais. Ao passo que um pH de 4,2 aceitvel num iogurte no concentrado, o pH dum iogurte do tipo grego pode descer at 3,7-3,8 sem que se torne demasiado acdico, dada a sua maior concentrao de slidos totais. (Chandan & Kilara, 2013; Tamime, 2006)

    Durante a incubao, o L. bulgaricus degrada a casena, fornecendo peptdeos e aminocidos aos streptococci, que tm fraca capacidade proteoltica. O S. thermophilus cresce mais rapidamente de incio, baixando o potencial redox e acidificando ligeiramente o meio. Estas condies so satisfatrias para o crescimento do L. bulgaricus que aumenta a acidificao do meio. As duas espcies crescem em simbiose e vo fermentando a lactose a cido lctico, libertando para o meio os compostos responsveis pelo aroma caracterstico do iogurte, nomeadamente diacetil (S. thermophilus) e acetaldedo (L. bulgaricus), mas tambm cidos gordos volteis, etanol, acetona, cido actico e butanona. O cido lctico, cerca de 90% dos produtos da fermentao, alm de acidificar o meio actua como conservante no produto final. (Chandan & Kilara, 2013; Nogueira, et al., 1998)

    A pH abaixo de 4,6 a maioria da casena precipita na forma de sais de casena (p. ex. caseinato de sdio) e forma-se o cogulo formado por casena ligada a algumas protenas do soro, formando uma estrutura reticular que retm os lpidos, a gua e minerais dissolvidos ou precipitados. (Bylund, 1995; Chandan & Kilara, 2013)

    O dessoramento pelo mtodo tradicional efectuado colocando o iogurte em sacos de pano e deixando o soro escoar por aco da gravidade. Hoje em dia usam-se filtros de fibra sinttica, mais higinicos, ou, a nvel duma indstria de maior dimenso, efectua-se o dessoramento em centrfugas ou por aplicao de presso. O dessoramento por aco da gravidade dura entre 15 a 20 horas e deve ser efectuado a uma temperatura abaixo dos 10 C, at a uma concentrao de slidos totais de cerca do dobro da inicial. A concentrao de slidos inicial e a temperatura de dessoramento so factores determinantes do rendimento do processo. (Tamime, 2006)

    Aps dessoramento, o iogurte concentrado est pronto a ser embalado. O subproduto, o soro de leite escoado, o objecto deste trabalho.

    3. O soro como subproduto

    Por cada kg de queijo so produzidos aproximadamente 8,7 kg de soro (Morr, 1992). J no

    caso do iogurte concentrado, o valor pode variar entre 1 a 1,5 kg de soro por cada kg de iogurte

    (Nergiz & Sekin, 1998). Na produo de casena, a quantidade de soro produzido varia com o

    mtodo utilizado, sendo o mais implementado a acidificao qumica, resultando num soro cido

    (Bylund, 1995). Mundialmente so produzidos cerca de 145 milhes de toneladas de soro,

    maioritariamente da produo de queijo e casena, mas tambm da produo de iogurte

    concentrado (Tsakali, et al., 2010).

  • Introduo

    Susana Cunha

    O soro um efluente extremamente poluente, tendo um BOD5 de 35000 mg L-1 e um COD5

    de 68000 mg L-1. Isto devido ao elevado teor de protena (cerca de 0,55% em base hmida) que

    fornece azoto e fsforo, mas tambm ao elevado teor de lactose (cerca de 4,8% em base

    hmida) que fornece substrato actividade microbiana. O tratamento deste efluente

    complicado, devendo combinar vrios mtodos de forma a conseguir uma reduo da carga

    orgnica dentro dos valores legais. Alm disso, o soro especialmente difcil de tratar por

    mtodos convencionais de tratamento de efluentes, visto que as propriedades emulsionantes

    das protenas impedem a sedimentao das lamas na ETAR. A produo de etanol, biomassa ou

    metano para produo de energia por vezes utilizada e pode reduzir o BOD5 at 75%, mas no

    evita a necessidade de tratamento aerbio. (Bylund, 1995; Mawson, 1994; Morr, 1992)

    No entanto, a classificao do soro de leite como efluente um desperdcio de componentes

    com elevado valor comercial e nutricional. O soro contm cerca de 20% das protenas do leite,

    protenas estas com elevado potencial de actividade biolgica, e a quase totalidade da lactose do

    leite, que constitui cerca de 75% dos slidos do soro. Por estas razes, o aproveitamento do soro

    de uma ou outra forma no algo recente, apesar de, no incio dos anos 90, ainda somente 50%

    da produo mundial de soro era tratada como subproduto de valor econmico em vez de

    efluente a alijar. (Bylund, 1995; Smithers, 2008)

    Historicamente, o reaproveitamento do soro comeou pela utilizao como bebida para

    animais ou fertilizante lquido. Um trabalho por Ryder (1980) apresenta estas solues como as

    principais utilizaes economicamente vantajosas no incio dos anos 80. Na alimentao animal,

    foi calculado que 1 L de soro em bruto fornece a mesma protena e energia que 0,081 kg de

    cevada, estando o seu uso limitado pelo contedo mineral, que poder ser excessivo. Na

    agricultura o soro pode ser utilizado na irrigao em 110-220 toneladas por hectare, fornecendo

    gua, azoto e fsforo, mas apenas em solos neutros ou bsicos. (Morr, 1992; Ryder, 1980)

    Uma grande percentagem do soro produzido mundialmente ainda valorizado dessa forma,

    mas avanos nos anos 80 e 90 nas tecnologias de processamento e no conhecimento da

    tecnologia alimentar, permitem agora valorizar o soro pelo valor dos seus componentes

    (Smithers, 2008). Siso (1996) reporta que o uso do soro, data do seu estudo, era de cerca de

    45% na forma bruta, 30% em p, 15% como lactose ou derivados da lactose e 10% como

    concentrados de protena do soro. Em 2013, foram produzidos 97 milhes de toneladas de

    queijo mundialmente e 134 milhes de toneladas de concentrados e ps de soro. Em Portugal,

    s nos ltimos anos que a produo de concentrados e ps de soro comeou a ganhar

    expresso, como se pode ver pelo grfico da Figura I.2, e as quantidades produzidas no

    acompanham a produo nacional de queijo, que rondou as 70 mil toneladas por ano em 2013.

    (FAO, 2015)

    A valorizao do soro pelos seus componentes, que tem ganho maior expresso na ltima

    dcada, s foi possvel devido aos avanos no conhecimento das funcionalidades e interaces

    das protenas do soro com os vrios componentes dum sistema alimentar. As protenas do soro

    so o componente de mais alto valor do soro, principalmente pelo maior destaque que os

    produtos com actividade nutracutica tm vindo a ganhar nos ltimos anos.

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

    Figura I.2 - Produo portuguesa de soro concentrado e em p

    Fonte: FAO (2015)

    3.1. Caracterizao

    O soro do leite um lquido amarelo resultante da coagulao e remoo da casena e

    comporta 80 a 90% do volume total do leite, contendo cerca de 50% dos seus nutrientes

    originais. O principal componente do soro a lactose, cerca de 75% dos slidos totais, seguido

    das protenas do soro. A composio genrica do soro apresentada na Tabela I.1.

    Tabela I.1 - Composio genrica do soro de leite

    Constituinte (%)1 Soro de Queijo Soro cido (Produo de Casena)

    Slidos Totais 6,8% 7,0%

    Lpidos 0,8% 0,6%

    Protena 11,4% 11,4%

    Lactose 75,0% 76,6%

    Cinza 7,8% 12,5%

    Clcio 0,7% 1,8%

    Fsforo 0,6% 1,0%

    Sdio 0,8% 0,8%

    Potssio 2,5% 2,5%

    Cloretos 1,7% 1,7%

    Adaptado de Bylund (1995). 1 Percentagens dos slidos totais.

    O soro pode ser classificado como soro doce ou soro cido. A coagulao da casena

    pode ser efectuada por coagulao enzimtica, e nesse caso produzido um soro de pH entre

    5,9 a 6,6, referido na literatura como soro doce, soro rennet ou simplesmente soro de

    queijo. O soro cido, com pH entre 4,3 e 4,6, produzido por acidificao do leite at ao ponto

    0

    2000

    4000

    6000

    8000

    10000

    12000

    14000

    1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013

    Ton Produo Portuguesa de Soro Concentrado e em P

    Soro Concentrado Soro em P

  • Introduo

    Susana Cunha

    isoelctrico da casena, por adio de LAB, no caso de queijos frescos ou iogurte, ou por

    acidificao qumica, no caso da produo de casena. (Bylund, 1995; Zall, 1992)

    Quase 80% das protenas do leite so casenas que formam o cogulo que constitui o

    iogurte, juntamente com as protenas da membrana. Estas protenas da membrana so um

    grupo de protenas existente no leite, que forma uma camada protectora em volta dos glbulos

    de gordura, estabilizando a emulso, e que s podem ser separadas destes por aco mecnica.

    O baixo contedo de gordura do soro consequente das ligaes reticulares que se formam

    entre a casena e as protenas existentes na membrana dos glbulos de lpidos existentes no

    leite. (Bylund, 1995)

    As restantes protenas so chamadas protenas do soro e incluem principalmente -

    lactoglubina (-Lg), -lactoalbumina (-La), albumina do soro bovino (BSA) e imunoglubinas (Ig),

    entre outras. Tal como uma percentagem das protenas do soro permanece no iogurte, alguma

    casena ou fragmentos desta permanece tambm no soro. Podem ainda existir algumas

    protenas desnaturadas (peptdeos e aminocidos livres) devido s temperaturas utilizadas no

    tratamento do leite que antecede o fabrico do iogurte. (Bylund, 1995; De Wit & Klarenbeek,

    1984)

    O soro de queijo possui uma maior percentagem de fragmentos de casena do que o soro

    cido (20% no soro de queijo e apenas 2% no soro cido), mas a restante composio relativa

    das protenas muito semelhante. A -Lg compe mais de 50% das protenas do soro cido,

    seguida da -La (23%) e das Ig e BSA (6% cada). Entre as fraces menores das protenas do soro

    encontram-se protenas com actividade biolgica como a lactoferrina e o enzima lactoperoxidase

    (ver tambm seco seguinte). Existem ainda uma quantidade considervel de complexos

    protena-fosfolpidos presente (cerca de 5%). (Patel, et al., 2015; De Wit, 1998)

    A -Lg existe em forma de dmero a pH entre 5,5 e 7,5, mas dissocia-se em monmeros para

    outros pH e acima de 40 C. Cada monmero possui 2 resduos de cistina e 1 de cistena, o que

    significa que forma duas pontes de enxofre na sua estrutura tridimensional e possui um grupo

    tiol livre para formar pontes de enxofre com outras protenas. A -La uma protena globular

    compacta com um peso molecular relativamente baixo. bastante resistente desnaturao

    pelo calor, alterando a sua conformao de forma reversvel. Possui grupos carboxlicos que se

    ligam fortemente ao clcio a pH superiores a 4. A presena ou ausncia de clcio tem grande

    influncia na sua conformao. Possui 4 pontes de enxofre intramoleculares responsveis pela

    reversibilidade da sua desnaturao. A BSA conhecida por efectuar o transporte de cidos

    gordos na corrente sangunea. uma protena de cadeia longa com 35 resduos de cistena, e

    que sofre desnaturao cida a pH inferior a 4,0. As Ig presentes no soro de leite bovino so

    constitudas principalmente por Imunoglobina G (cerca de 80%), mas incluem tambm as

    imunoglobinas A, M e E. Estas Ig so as mesmas que existem no leite humano e que conferem

    imunidade passiva ao recipiente. Cada classe de Ig tem as suas caractersticas e comportamento

    quanto a variaes de pH e temperatura. (De Wit & Klarenbeek, 1984; Mulvihill & Donovan,

    1987)

    O teor de cinza do soro muitas vezes o factor limitativo para a sua utilizao ou

    tratamento. No caso do soro de queijo, possui muitas vezes um alto teor de sdio e cloretos

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

    derivado do fabrico do queijo, que limita a sua utilizao para irrigao de solos ou incorporao

    em produtos para a alimentao animal ou humana. O soro cido possui, no entanto, um teor

    ainda maior de cinza, com um contedo de clcio elevado (dado que os sais de clcio so mais

    solveis nesse pH, e pelo fato de se libertar do complexo casenico), o que interfere na eficincia

    dos tratamentos a aplicar ao soro. (Zall, 1992)

    O soro possui ainda um contedo vitamnico considervel, em especial as do complexo B,

    mas tambm todas as restantes vitaminas hidrossolveis. A Tabela I.2 apresenta os valores

    comuns de algumas vitaminas no soro.

    Tabela I.2 - Teor de algumas vitaminas no soro bruto

    Vitamina Teor no soro bruto (mg kg-1)

    Tiamina 0,31 Riboflavina 0,16 Niacina 1,18 cido Pantotnico 3,94 cido Flico 0,07 Colina 108,00

    Adaptado de Zall (1992)

    Existem outros componentes do leite que podem estar presentes no soro conforme os

    tratamentos que foram previamente aplicados. Um desses so os enzimas, dado que a

    temperatura de inactivao varia de um enzima para outro - um facto que tem sido amplamente

    utilizado para determinar o grau de pasteurizao de leite. Por regra, a temperatura ptima dos

    enzimas varia entre 25 e 50 C e a sua temperatura de inactivao situa-se entre 50 e 120 C.

    Conforme os tratamentos aplicados, o soro pode conter Peroxidase (inactiva se tratada a 80 C

    por alguns segundos), Catalase (destruda a 75C por 60 segundos), Phosphatase (72C por 15 a

    20 segundos), ou Lipase (maioritariamente inactivada por pasteurizao, mas pode aparecer

    posteriormente por sntese microbiana). (Bylund, 1995)

    Finalmente, tambm dependendo dos tratamentos aplicados ao leite, podero existir

    diversos microrganismos no soro originrios do leite, para alm das LAB inseridas no fabrico do

    iogurte. (Bylund, 1995)

    3.2. Valor biolgico e funcional do soro

    O leite de vaca evoluiu para fornecer nutrio e proteco imunolgica aos vitelos em

    crescimento e, como tal, contm muitos componentes com actividade biolgica reconhecida, a

    maioria destes presentes no soro. A protena do soro tem um valor biolgico excepcional que

    ultrapassa o da protena do ovo, a antiga protena de referncia, por cerca de 15%. A FAO define

    valor biolgico como a proporo de azoto absorvido que retido no organismo e

    presumivelmente utilizado para a sntese de protenas, reflectindo portanto verdadeira

    qualidade duma protena (Srikantia, 1981). Em essncia, refere-se a quanto e quo rapidamente

    o corpo pode utilizar a protena consumida, e as protenas do soro de leite (a -La em particular)

  • Introduo

    Susana Cunha

    destacam-se neste campo e so a protena de escolha para culturistas, atletas de alta

    competio, e pessoas com problemas de sade. (De Wit, 1998; Steele, 2004)

    As protenas do soro de leite so uma boa fonte de aminocidos essenciais, quando

    comparadas com outras protenas alimentares tpicas, e tambm so ricas em aminocidos de

    cadeia ramificada (leucina, isoleucina, valina) e de enxofre (metionina, cistena) que

    desempenham um papel regulador no metabolismo humano. (Steele, 2004)

    A -Lg bastante resistente aos cidos e enzimas proteolticas existentes no estmago, e

    pensa-se ser um importante transportador de retinol (provitamina A) para os vitelos, mas este

    factor no tem muita importncia na alimentao humana (razo pela qual esta protena no

    est presente no leite materno). a protena do soro que apresenta maior teor de aminocidos

    de cadeia ramificada e uma boa fonte de cistena, um precursor da glutationa intracelular com

    aco anticarcinognica contra tumores intestinais. A -La a segunda protena do soro e a

    primeira do leite humano, caracterizando-se por ser de muito fcil digesto. Contm o maior

    teor de triptofano entre todas as fontes proteicas alimentares (6%), sendo tambm rica em

    lisina, leucina, treonina e cistina. A -La possui ainda a capacidade de se ligar a certos minerais e

    afectar positivamente sua absoro. Alm disso, a -La apresenta actividade antimicrobiana

    contra bactrias patognicas, como, por exemplo, Escherichia coli e Staphylococcus aureus. (De

    Wit, 1998; Haraguchi, et al., 2006)

    A BSA liga-se cidos gordos livres insolveis facilitando o seu transporte no sangue e

    tambm provavelmente uma fonte importante para a produo de glutationa, dado o seu

    elevado contedo de cistena (cerca de 6%). A principal imoglobina do soro, a imoglobina G, est

    presente em todos os mamferos, e, em conjunto com as restantes Ig do soro, confere

    imunidade passiva e tem actividade antioxidante. (Haraguchi, et al., 2006)

    Mas existem ainda outras protenas bioactivas no soro, como a lactoferrina, a

    lactoperoxidase, e peptdeos bioactivos, entre outros, cada um dos quais presente no soro em

    pequenas, mas significativas, quantidades.

    A lactoferrina, existente no soro em cerca de 35 mg L-1 (Bylund, 1995), considerada como

    tendo propriedades antibacterianas, anticarcinognicas, antioxidantes e moduladoras do

    sistema imunitrio. Por ser uma protena que se liga ao ferro, considera-se que facilita a sua

    absoro tendo um papel transportador no sistema gastrointestinal, e possvel que tenha um

    papel sequestrante de toxinas. (Chandan & Kilara, 2013) Tem tambm sido demonstrado que

    possui propriedades de melhoramento do crescimento sseo. Esta pesquisa tem ajudado a

    formar uma forte base cientfica para o uso de lactoferrina como um complemento a vrias

    estratgias na preveno e tratamento da osteoporose. (Smithers, 2008)

    O teor tpico de lactoperoxidase no soro ronda os 20 mg L-1 (Bylund, 1995). A lactoperoxidase

    conhecida por ter actividade antimicrobiana, que tem sido explorada numa variedade de

    produtos de sade oral, nomeadamente na inibio de microorganismos associados gengivite

    e para promover a cicatrizao de sangramento nas gengivas (Smithers, 2008). Dada a sua aco

    sobre o perxido de hidrognio, considerada um preservativo natural, e tem sido sugerido o

    seu uso para controlar a acidificao do iogurte aps embalagem (Chandan & Kilara, 2013).

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

    Existem tambm uma srie de peptdeos bioactivos, nomeadamente a lactoferricina

    (derivada da lactoferrina), as seroforina e albutensina (derivadas da BSA), as -lactotensina e -

    lactoforina (derivadas da -Lg) e a -lactoforina (derivada da -La). A sua actividade tem vindo a

    ser estudada e inclui actividades antimicrobiana, opiide, inibidora do enzima de converso da

    angiotensina (ACE) e a nvel do funcionamento do leo. (Steele, 2004)

    As protenas no so o nico valor nutricional do soro. No devemos esquecer que a lactose

    um acar de fcil digesto que facilita a absoro de clcio pelo organismo (Chandan & Kilara,

    2013). O conjunto de protenas, lactose e minerais existentes no soro formam um sistema

    alimentar de grande valor nutricional.

    Com o advento de novas tecnologias e conhecimento, os componentes do soro tm sido

    considerados pelas suas propriedades funcionais para alm do seu valor nutricional. As protenas

    do soro tm propriedades emulsionantes, espumantes e gelificantes que podem ser utilizadas na

    formulao de produtos melhorando o processo de fabrico ou as caractersticas do produto final.

    No entanto, estas propriedades intrnsecas das protenas so altamente dependentes de

    factores extrnsecos como o pH, a temperatura, a acidez e a presena de certos minerais, bem

    como os processos a que as protenas so submetidas (homogeneizao, aquecimento,

    congelamento) e a interaco com outros componentes do sistema alimentar onde so inseridas

    (lpidos, acares, sais e outras protenas). (De Wit, 1998)

    Os emulsionantes alimentares so substncias tensioactivas, que contm pores

    hidroflicas e hidrofbicas, e so classificados como inicos ou no inicos. As protenas do soro

    so compostos poli-inicos, mas com a desvantagem de que podem reagir com vrios outros

    ies em alimentos. As protenas de soja e casenas tm propriedades de emulso mais elevadas

    do que as do soro, o que significa que conseguem incorporar uma maior quantidade de leo na

    menor quantidade de protena. A superfcie de adsoro das protenas do soro nos glbulos de

    gordura altamente dependente do pH, e a resistncia ao calor das emulses estabilizadas por

    protenas de soro reduzida com a adio de sais de clcio. As protenas de soro individuais

    diferem nas suas caractersticas de adsoro de gordura, sendo que, a pH 7,0 a -Lg, as Ig e a

    lactoferrina so absorvidas preferencialmente, mas baixando o pH aumenta a adsoro da -La e

    diminui a adsoro da -Lg. (Schmidt, et al., 1984; Zall, 1992)

    Propriedades de formao de espuma dependem da habilidade das protenas se

    desdobrarem e orientarem na interface ar-gua. As propriedades espumantes (PE) das protenas

    do soro so bastante imprevisveis pois dependem de muitos factores, entre os quais: a sua

    concentrao (ptima a cerca de 10%), a presena de sais de clcio que podem induzir

    agregao das protenas, o potencial redox (sendo que a presena de oxidantes tende a

    melhorar as PE e a de redutores a inibi-las), e o estado de desnaturao das protenas. A

    presena de sucrose, lpidos residuais, surfactantes, bem como o pH, o tempo de batimento e a

    forma de batimento, so outros factores que influenciam a estabilidade das espumas formadas.

    (Schmidt, et al., 1984; Zall, 1992)

    Uma das propriedades mais interessantes das protenas do soro a sua capacidade para

    reter a gua depois de desnaturadas. Nas condies adequadas, forma-se uma matriz

  • Introduo

    Susana Cunha

    tridimensional com grande capacidade de reteno de gua. Estas propriedades de gelificao

    tm sido estudadas e observou-se uma concentrao ptima para gelificao de cerca de 15% de

    protena, formando geles firmes a pH neutros e alcalinos, que no revertem por temperatura ou

    pH. As aplicaes em sistemas alimentares so diversas, tais como formulaes base de carne

    e substituio de clara de ovo, mas a principal aplicao em alimentos lcteos, principalmente

    em iogurte slido em que pode prevenir a separao do soro. No entanto, para este fim a

    protena do soro deve ser o mais pura possvel (desionizada, clarificada) de forma a no alterar

    as caractersticas desejadas no produto final. (Lucey & Singh, 1997; Zall, 1992)

    Estas propriedades funcionais das protenas do soro so tambm afectadas pelas condies

    de fabrico do produto de onde provm, condies de tratamento trmico de estabilizao,

    eventuais condies de fraccionamento e isolamento, e at as condies de armazenamento.

    Assim, os mtodos de processamento do soro devem ser cuidadosamente seleccionados.

    Modificaes de processo, tais como tratamento selectivo de calor, desmineralizao ou de

    permuta inica selectiva, e hidrlise proteoltica enzimtica podem alterar a possibilidade de

    aplicao para um determinado fim. (Schmidt, et al., 1984)

    3.3. Processamento do soro

    A valorizao do soro pelos seus componentes d origem a uma srie de produtos com

    caractersticas e funcionalidades diferentes. A Figura I.3 resume as principais vias de valorizao

    dos componentes do soro e os respectivos produtos.

    A desmineralizao do soro muitas vezes feita pois o elevado contedo de cinza , na

    maior parte dos casos, o principal obstculo sua utilizao. A desmineralizao pode ser

    efectuada por nanofiltrao produzindo um soro adequado para incorporar em gelados e

    produtos de panificao, ou por electrodilise ou permuta inica, caso em que a

    desmineralizao mais completa e o resultado pode ser utilizado em alimentao para bebs,

    incluindo leite de amamentao. A remoo do clcio em particular trs grandes vantagens a

    nvel das funcionalidades das protenas. (Morr, 1992)

    A ultrafiltrao permite a remoo das protenas do soro, que podem ser utilizadas em

    forma de concentrado ou, aps secagem, em forma de p. Estes concentrados ou p de

    protenas de soro, especialmente se forem desmineralizados, tm grande interesse como

    protenas funcionais em emulses, geles e espumas. (Siso, 1996) O outro resultado da

    ultrafiltrao o permeado de soro, tambm chamado de soro desprotenado, e que pode ser

    usado de vrias formas para valorizao da lactose. A lactose pode ser convertida qumica ou

    biologicamente em vrios compostos com valor comercial, como apresentado na Figura I.3 (ver

    tambm Captulo IV). No entanto, uma das utilizaes mais generalizadas do soro e do

    permeado de soro a formao de molassos, por concentrao a 40% de slidos, que so ento

    usados para alimentao animal. Aps uma concentrao a 30-40% de slidos, a lactose pode

    ser cristalizada e purificada, podendo ento ter outros usos. (Siso, 1996; Smithers, 2008)

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

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  • Introduo

    Susana Cunha

    Qualquer fraco do soro pode ser tornada em p por secagem, aumentando assim a sua

    durabilidade e reduzindo custos de transporte. Nos pases onde legalmente permitido, pode

    ser adicionado um conservante ao soro, tipicamente 0,4% de bissulfito de sdio, ou 0,2% de

    perxido de hidrognio a 30%. Para melhorar a qualidade e longevidade do produto,

    importante que o soro seja processado assim que recolhido, ou mantido abaixo de 5 C quando

    em bruto. (Bylund, 1995)

    4. Avaliao da estabilidade

    A deteriorao dos alimentos pode ser definida de vrias maneiras diferentes. Geralmente,

    um alimento considerado estragado quando j no aceitvel para o consumidor. Apesar da

    sua importncia, no existe na literatura uma definio simples e geralmente aceite de perodo

    de vida til dum alimento. Na Tabela I.3 encontram-se listadas vrias definies oferecidas por

    organizaes oficiais, que tm em comum trs factores que influenciam o perodo de vida til

    dum produto: (a) segurana alimentar, (b) reteno das propriedades fsicas, qumicas e

    nutricionais e (c) aceitao do consumidor.

    Tabela I.3 - Definies de perodo de vida til dum alimento

    Organizao Definio de perodo de vida til Fonte

    Codex Alimentarius

    O perodo durante o qual um alimento conserva a sua segurana e adequao microbiolgica, a uma dada temperatura de armazenamento e, quando necessrio, a determinadas condies de armazenamento e processamento

    (DEFRA, FSA, 2011)

    Unio Europeia

    Perodo correspondente ao intervalo de tempo que precede a data limite de consumo dos produtos, ou a data de durabilidade mnima, conforme definidas nos artigos 9 e 10 da Directiva 2000/13/CE

    (Regulamento (CE) N. 2073/2005 da Comisso, 2005)

    Instituto de Cincia e Tecnologia de Alimentos (UK)

    "O perodo durante o qual o produto alimentar permanecer seguro; se presuma que retenha as caractersticas sensoriais, qumicas, fsicas, microbiolgicas e funcionais desejadas; e cumpra com qualquer declarao no rtulo sobre dados nutricionais, quando armazenado nas condies recomendadas"

    (Robertson, 2009)

    Instituto de Tecnlogos de Alimentos (EUA)

    "O perodo entre a produo e a compra de retalho de um produto alimentar, durante o qual o produto est num estado de qualidade satisfatria em termos de valor nutricional, sabor, textura e aparncia"

    (Robertson, 2009)

    (a) O pior caso de deteriorao quando se torna uma questo de segurana alimentar, em

    que o produto alimentar pode causar doena no consumidor ou at mesmo a morte. Estes casos

    do-se quando ocorre contaminao do alimento por microrganismos patognicos que, quando

    encontram condies favorveis ao seu desenvolvimento, podem multiplicar-se at valores

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

    inaceitveis e/ou produzir toxinas que persistem no alimento mesmo aps tratamento trmico.

    Esta situao evita-se eliminando fontes de contaminao segundo os princpios do HACCP

    (anlise de riscos e pontos crticos de controlo), aplicando tratamento de conservao adequado

    inactivao ou eliminao destes microrganismos e suas toxinas, e, conforme adequado,

    efectuando anlises microbiolgicas que garantam a eficcia das medidas implementadas. A

    presena de microrganismos, patognicos ou no patognicos, pode tambm contribuir para a

    degradao fsico-qumica do alimento, bem como alteraes nas propriedades fsico-qumicas

    podem modificar as condies de crescimento microbiano. O soro de iogurte, dado o seu baixo

    pH, no oferece as melhores condies para o desenvolvimento dos principais agentes

    patognicos, e o controlo especfico da sua presena e crescimento no produto encontra-se fora

    do mbito deste trabalho.

    (b) Outro caso de deteriorao ocorre quando nutrientes do alimento (por exemplo,

    contedo de vitamina) se deterioraram a tal ponto que o produto alimentar j no satisfaz o seu

    valor nutricional declarado. Trata-se da alterao de caractersticas do alimento que podem

    ocorrer por alteraes fsicas (p. ex. temperatura), qumicas (p. ex. reaces entre componentes

    do alimento) ou microbiolgicas (p. ex. degradao de componentes pelos microrganismos). De

    acordo com Steele (2004), os principais mecanismos de deteriorao em produtos lcteos so a

    oxidao, a rancificao e a cristalizao da lactose, pelo que a presena de oxignio, luz solar e

    temperatura de armazenagem so variveis importantes na conservao destes produtos.

    (c) Casos menos graves de deteriorao dos alimentos podem ser simplesmente que a cor,

    sabor, textura, ou aroma do alimento se deteriorou a tal ponto que j no aceitvel para o

    consumidor. A avaliao da estabilidade dum produto em relao as estas caractersticas deve

    ser efectuada por testes sensoriais no produto acabado. No entanto, estas alteraes so muitas

    vezes uma consequncia de alteraes fsicas e qumicas ou de crescimento de microrganismos

    no produto.

    O tempo que leva para um produto alimentar atingir uma destas condies de deteriorao

    o geralmente denominado perodo de vida til do produto. O perodo de vida til pode ser

    estimado considerando dados publicados na literatura referentes ao produto em questo ou a

    produtos semelhantes, ou avaliando as prticas do mercado, legislao e registos de

    reclamaes de consumidores. (Steele, 2004)

    Os lpidos so em geral o constituinte menos estvel dos alimentos, e so susceptveis a

    oxidao rancificativa com produo de cidos butrico e hexanico que do um aroma

    indesejvel ao produto, alm de poderem gerar radicais livres no processo autoltico que

    promovem a perda de vitaminas, alterao da cor ou degradao de protenas (Steele, 2004). No

    entanto, o soro de iogurte ter tipicamente muito poucos lpidos, dado que a gordura do leite

    fica na quase totalidade retida no cogulo, pelo que a anlise da liplise do soro ser

    desnecessria (Bylund, 1995).

    J a degradao das protenas dever ser analisada, dado que o leite possui enzimas

    proteolticos endgenos, aos quais acresce os enzimas produzidos por microrganismos, e

  • Introduo

    Susana Cunha

    tambm vitaminas que so sensveis aco da luz. Os vrios mtodos de avaliao da

    protelise aplicveis ao soro de iogurte so discutidos na seco 4.2 deste Captulo.

    As anlises microbiolgicas e fsico-qumicas so amplamente usadas nos estudos de

    alimentos. Nos mtodos clssicos de anlise microbiolgica de alimentos, destacam-se a

    contagem de microrganismos aerbios totais a 30 C e a contagem de Enterobacteriaceae, que

    constituem indicadores gerais de higiene do alimento. No entanto, a acidez e pH do soro de

    iogurte tal que no se espera o desenvolvimento de Enterobacteriaceae, e o mesmo se aplica a

    microrganismos patognicos como Listeria monocytogenes e Staphylococcus aureus. J os

    bolores e leveduras devero ser analisados, visto crescerem nas condies fsico-qumicas do

    produto, como se discute na seco seguinte.

    4.1. Desenvolvimento microbiolgico

    Os microorganismos de degradao dos alimentos podem incluir bactrias, fungos (bolores e

    leveduras B&L), vrus e parasitas. O crescimento da maioria dos microrganismos pode ser

    impedido ou retardado, ajustando a carga microbiana inicial, a temperatura de armazenamento,

    reduzindo a actividade da gua, diminuindo o pH, por utilizao de conservantes, e/ou

    embalagem adequada. Os passos a tomar para prevenir a degradao por microrganismos

    dependem do produto e suas caractersticas.

    O soro de leite em bruto no comercializado para o consumidor final, pelo que no existem

    indicadores de qualidade microbiolgica estabelecidos. A Portaria n 742/92 especifica

    caractersticas e limites microbiolgicos para o iogurte, que podero servir de guia. So definidos

    valores mximos para coliformes (negativo em 1 cm3), bolores (mximo 10 UFC cm-3) e leveduras

    (mximo 100 UFC cm-3). Quando se tratam de iogurtes com fruta ou acares adicionados, os

    valores limites de B&L so elevados para o dobro, dado que a adio de frutas geralmente a

    principal fonte deste tipo de contaminao. A presena de B&L em valores superiores aos

    referidos significa geralmente que o iogurte se ir deteriorar antes do final do tempo de vida til

    (cerca de 30 dias em refrigerao). (Moreira, et al., 2001)

    O crescimento de B&L um problema conhecido nos lacticnios que pode ser atribudo sua

    capacidade de crescimento a baixas temperaturas, de assimilar/fermentar a lactose, de assimilar

    cidos orgnicos como os sucnico, lctico e ctrico, sua actividade lipoltica e proteoltica e

    resistncia a concentraes elevadas de sal. As contaminaes por leveduras nos equipamentos

    e ar ambiente nas instalaes de indstrias de lacticnios tm sido detectadas com frequncia.

    Trata-se duma preocupao premente nestas indstrias visto que a sua resistncia a agentes de

    limpeza as torna muito difceis de eliminar. (Viljoen, 2001)

    No caso da indstria de iogurtes, devido adio ou processamento paralelo de frutas, a

    contaminao por B&L elevada, em especial por Saccharomyces cerevisiae. Outras leveduras

    comuns em iogurte so Debaryomyces hansenii, Kluyveromyces marxianus e Candida espcies

    lusitaniae e krusei. (Steele, 2004; Viljoen, 2001) Fungos como Alternaria spp. ou Aspergillus spp.

    podem arruinar a aparncia do iogurte slido, mas em iogurtes batidos as condies raramente

    so aerbicas o suficiente para permitir um desenvolvimento detectvel. (Tamime, 2006)

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

    A deteriorao por leveduras manifesta-se por um crescimento visvel formando um filme ou

    lodo na superfcie do produto, por produo de gs, desenvolvimento de odores e/ou sabores

    desagradveis, e causando turvao e sedimentao nos produtos lquidos (Steele, 2004).

    Apesar de no queijo os B&L no serem a principal causa de deteriorao nos iogurtes, estes

    organismos so responsveis por off-flavours inaceitveis, perda de textura por produo de gs,

    e pelo fenmeno de colapso das embalagens (Moreira, et al., 2001).

    Os produtos lcteos representam nichos ecolgicos especficos para B&L devido a pH

    relativamente baixo, alta concentrao de sal e baixa temperatura de armazenamento. Sob estas

    condies s podem crescer microrganismos que sejam capazes de utilizar a lactose e que

    possuam actividade proteoltica e/ou lipoltica. Os B&L possuem estas caractersticas, mas os

    seus enzimas lipolticos e proteolticos raramente so activos o suficiente para causar hidrlise

    extensa das protenas e lpidos presentes nos lacticnios. As espcies de B&L consideradas como

    tendo capacidade de deteriorao dos alimentos representam uma minoria das espcies de

    contaminao, e as boas prticas de fabrico conseguem limitar ainda mais este grupo. No

    iogurte, no entanto, a deteco e contagem de B&L so essenciais ao controlo da qualidade,

    dada a sua sensibilidade aos seus efeitos prejudiciais e facilidade de contaminao atravs das

    frutas e acar adicionados. O facto de no se conhecerem leveduras patognicas transmitidas

    por alimentos faz com que, apesar disso, o iogurte seja considerado um produto relativamente

    seguro do ponto de vista da sade pblica. (Steele, 2004; Tamime, 2006)

    4.2. Protelise

    Dado o elevado contedo proteico e a importncia biolgica e funcional das protenas do

    soro, uma importante alterao a monitorizar o grau de protelise em funo do tempo de

    armazenagem. A protelise, para alm de afectar o desempenho funcional das protenas

    (Johansen, et al., 2002), pode ainda afectar o flavour por produo de aminocidos livres,

    pequenos pptidos e precursores de compostos volteis (McSweeney & Fox, 1997).

    Os principais agentes proteolticos so enzimas que podem ter origem no prprio leite ou

    nas bactrias utilizadas como starter no fabrico do iogurte. A principal proteinase presente no

    leite a plasmina, que pode sobreviver s temperaturas de pasteurizao, havendo tambm

    outras proteinases derivadas da microflora natural do leite. No starter, o Lactobacillus spp. e o

    Streptococcus salivarius ssp. thermophilus possuem sistemas de proteinases e peptidases

    complexos que contribuem para a protelise do soro, em especial na produo de peptdeos

    curtos e aminocidos livres. (McSweeney & Fox, 1997; Steele, 2004)

    comum considerar-se a protelise de lacticnios em duas fases sequenciais. Considera-se

    como extenso da protelise a hidrlise primria das protenas, na qual h a produo de

    pptidos longos, eventualmente insolveis em gua, e mdios, solveis em gua, que podem ser

    posteriormente degradados. Esta hidrlise tem como principal responsvel a plasmina (e no

    queijo tambm os enzimas do agente coagulante) e geralmente medida a partir do quociente

    entre azoto solvel em gua e azoto total. A protelise secundria, ou profundidade da

    protelise, ocorre principalmente pela aco das proteinases e peptidases da flora microbiana

    (nativa e do starter), e corresponde degradao subsequente dos pptidos em pptidos de

  • Introduo

    Susana Cunha

    cadeia curta e aminocidos livres. Pode ser avaliada a partir da relao entre o azoto no

    proteico (APN) e o azoto total ou, caso se pretenda uma avaliao qualitativa, por

    fraccionamento e anlise das fraces azotadas por cromatografia lquida de alta eficincia.

    (Alvarenga, 2008; Soares, 2013)

    O fraccionamento do azoto conforme o tamanho dos peptdeos por via da sua solubilidade

    em diferentes solventes o mtodo mais utilizado para avaliar a extenso e profundidade da

    protelise. O azoto nas diversas fraces ento determinado pelo mtodo de Kjeldahl. Neste

    trabalho optou-se por avaliar o azoto solvel em gua e azoto no proteico (solvel em cido

    tricloroactico TCA), bem como o azoto amoniacal, todos discutidos de seguida.

    Azoto amoniacal

    A desaminao de aminocidos produz amnia e altera caractersticas importantes nos

    alimentos em termos de flavour e textura, devido neutralizao da acidez. Este um indicador

    de protelise mas no muito usado para esse fim, sendo preterido em favor da medio mais

    simples do pH. (McSweeney & Fox, 1997) No caso do soro bruto, no entanto, poder se registar

    uma alterao de pH por razes que no a protelise (por exemplo, por aco das LAB), pelo que

    este indicador permite esclarecer os mecanismos por trs das alteraes a observar. Alteraes

    no azoto amoniacal podem ainda ser indicativas de alteraes de flavour que podero

    influenciar a valorizao do soro em bruto por incorporao em bebidas.

    Azoto solvel em gua

    O teor de azoto solvel em gua muitas vezes utilizado para avaliar o grau de maturao

    de queijos. A fraco de azoto solvel em gua, nesse contexto, composta maioritariamente

    por pptidos pequenos a mdios, aminocidos livres e os produtos da sua degradao, e cidos

    orgnicos e os seus sais. (McSweeney & Fox, 1997) No contexto do soro lquido, no entanto, a

    maioria das protenas presentes so solveis em gua, e a avaliao deste teor ao longo do

    tempo d-nos mais uma medida da perda de solubilidade das protenas do que o contrrio. Esta

    perda de solubilidade pode ser devido a alteraes conformacionais ligadas protelise,

    desnaturao trmica, ou alterao de outros parmetros importantes como pH e fora inica.

    Alteraes numa das protenas presentes podem ainda ter influncia noutras protenas, criando

    ou quebrando ligaes entre estas e causando a sua floculao. Estas alteraes, em particular a

    alterao da solubilidade, esto directamente correlacionadas com as capacidades espumantes

    e emulsionantes das protenas. A solubilidade considerada uma medida da desnaturao das

    protenas do soro. (Schmidt, et al., 1984; Yamauchi, et al., 1980)

    Azoto no proteico (APN)

    Para determinar o APN largamente usado um fraccionamento com TCA, dado que

    diferentes fraces proteicas precipitam a determinadas concentraes de TCA, sendo usadas

    concentraes entre 2 e 12% conforme o objectivo. Quanto maior o peptdeo, menos solvel

    em TCA. Yvon et al. (1989) observaram que, a concentraes de 12%, todos os peptdeos com

    menos de cerca de 7 aminocidos so solveis e geralmente aceite que, a esta concentrao

    de TCA, se encontraro pptidos com entre 2 a 20 aminocidos (a solubilidade dos peptdeos

    est relacionada com a sua hidrofobicidade). A fraco solvel pode ento ser determinada pelo

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

    mtodo de Kjeldahl e comparada com o azoto total e a sua evoluo ao longo do tempo de

    armazenagem indicativa da degradao das protenas. (McSweeney & Fox, 1997; Soares, 2013)

    5. Avaliao das propriedades funcionais

    As protenas podem servir para diversos fins no-nutritivos em alimentos, mas a funo mais

    comum contribuir para a estrutura dos alimentos a nvel molecular. A capacidade de formar

    e/ou estabilizar as estruturas reticulares (geles e filmes), espumas, emulses e solues coloidais

    so as principais propriedades funcionais das protenas. (Foegeding & Davis, 2011)

    As protenas do soro so bem conhecidas pelas suas propriedades funcionais. O uso de

    concentrados de protena de soro de leite com este fim representa uma das utilizaes mais

    comuns das protenas de soro, com especial expresso nas indstrias de lacticnios, panificao e

    misturas em p. As propriedades funcionais mais comuns atribudas aos concentrados de

    protenas do soro so: solubilidade, viscosidade, emulsificao, formao de espuma, absoro

    de gua e gelificao. (De Wit, 1998; Sanmartn, et al., 2012; Zall, 1992)

    A estrutura tridimensional das protenas pode dar uma perspectiva das propriedades

    funcionais esperadas, mas as protenas alteram a sua estrutura de acordo com as caractersticas

    do sistema alimentar em que so inseridas. A alterao da estrutura das protenas

    (desnaturao) deve ser vista em dois passos: um equilbrio entre a estrutura nativa e a cadeia

    desdobrada, seguido de reaces de agregao com outras espcies presentes no meio

    (incluindo outras protenas), ou duma clivagem irreversvel da cadeia proteica. As propriedades

    funcionais das protenas variam com cada alterao de estrutura sofrida e com as espcies

    presentes no sistema alimentar, pelo que o estudo do seu comportamento em diversas

    condies fundamental para prever o seu desempenho nos alimentos. (Foegeding & Davis,

    2011; De Wit & Klarenbeek, 1984)

    A abordagem mais simples para entender a funcionalidade duma protena examinar

    solues dessa protena isolada. Por exemplo, -Lg uma das protenas alimentares mais

    estudadas em relao funcionalidade. No entanto, as protenas disponveis para integrao em

    alimentos so geralmente uma mistura de protenas e outras molculas tais como os acares e

    sais minerais (e as protenas do soro de leite so disso o melhor exemplo). Alm disso, uma

    protena adicionada a uma frmula ser um de vrios ingredientes presentes no alimento e, por

    conseguinte, a sua funcionalidade ir depender das suas propriedades nesse sistema alimentar

    complexo. (Foegeding & Davis, 2011)

    Assim, existe uma considervel variao nas propriedades funcionais dos concentrados de

    protena de soro de leite, dependendo da sua origem (que determina a sua composio) e do

    processamento aplicado ao soro (que altera tambm a composio, mas principalmente o

    estado de desnaturao das protenas). Os vrios processos de preservao e separao de

    componentes do soro, representados na Figura I.3 (seco 3.3 deste captulo), produzem

    concentrados de soro ou soro em p com diferentes propriedades e aplicaes. (Zall, 1992)

  • Introduo

    Susana Cunha

    Neste trabalho pretende-se caracterizar um soro de leite especfico (soro de iogurte do tipo

    grego) com vista sua valorizao na forma no processada ou com um processamento mnimo.

    No se encontram na literatura muitos estudos sobre a utilizao de soro nestas condies, pelo

    que avaliar algumas das suas propriedades funcionais permite apreciar a possibilidade da sua

    utilizao como elemento funcional dum alimento. Para tal, escolheu-se avaliar duas das

    propriedades das protenas do soro mais estudadas na literatura: as propriedades espumantes e

    emulsionantes. O estudo das propriedades de gelificao2 foi posto de parte, considerando que

    as protenas do soro utilizadas para esse fim so quase exclusivamente utilizadas na forma de

    soro em p, para a aumento do teor de slidos-no-gordura do leite em gelados e sobremesas

    lcteas (Morr, 1992).

    Para compreender as propriedades espumantes e emulsionantes das protenas do soro,

    necessrio compreender a importncia da sua solubilidade e estado de desnaturao. A

    completa solubilidade das protenas um requisito para a sua funcionalidade pois a capacidade

    de estabelecer ligaes com as outras molculas presentes no meio dependente da sua

    capacidade de se reorientar no solvente (Zall, 1992). O seu estado de desnaturao influencia a

    exposio dos grupos laterais da cadeia proteica que podem efectuar ligaes (hidrofbicas ou

    pontes de hidrognio ou enxofre) com outras molculas presentes (De Wit & Klarenbeek, 1984).

    Para obter as caractersticas de formao de espuma e emulsionantes ideais, as protenas

    devem ser substancialmente solveis, difundir-se para a interface recm-formada,

    desdobrarem-se e reorientarem-se de maneira que baixe a tenso interfacial, e formar filmes

    coesos e viscoelsticas por polimerizao principalmente via pontes de enxofre e interaces

    hidrofbicas (Dissanayake & Vasiljevic, 2009). So estas interaces, que resultam na formao

    de complexos com pesos moleculares mais elevados, a que se referem os termos agregao,

    precipitao, coagulao e floculao (Patel, et al., 2015).

    Um agente emulsionante aquele que tem a capacidade de estabilizar uma mistura de dois

    lquidos imiscveis (por exemplo, leo e gua). O leite por si uma emulso de gordura lctea em

    gua, estabilizada pelas casenas e protenas do soro. (Bylund, 1995; Patel, et al., 2015) As

    protenas do leite desempenham um papel chave na formao e estabilidade das emulses. A

    actividade de superfcie das protenas do leite conduz sua adsoro rpida na interface leo-

    gua durante a emulsificao, produzindo uma camada estabilizadora que protege as gotculas

    de leo contra floculao ou coalescncia. (Britten & Giroux, 1991)

    Muitas protenas, incluindo casena, protena de soja, protena muscular, e protena de ovo

    tm sido utilizadas em vrios produtos alimentares emulsionados. A estabilizao de emulses

    por protenas de soro de leite tem sido tambm alvo de vrios estudos. (Yamauchi, et al., 1980)

    2 A gelificao um agregado ordenado de protenas, formando uma estrutura reticular

    tridimensional, em que as interaces protena-protena e protena-solvente produzem uma matriz

    bem ordenada que capaz de reter quantidades significativas de gua (Patel, et al., 2015). o que

    acontece durante a coagulao do leite para a produo de iogurte ou queijo, por desnaturao da

    casena. As protenas do soro, quando desnaturam, formam geles com grande capacidade de

    reteno de gua, mesmo em baixas concentraes de protena (cerca de 15% de protena em base

    hmida, 50% em base seca). (Zall, 1992)

  • Avaliao da estabilidade do soro de iogurte

    Susana Cunha

    Destes estudos, concluiu-se que o desempenho das protenas do soro como agente

    emulsionante depende de factores extrnsecos que afectam os nveis de desnaturao,

    agregao e interaco protena-protena a nvel molecular, e que incluem temperatura,

    concentrao de protena, pH, fora inica e do tipo de io, condies de processamento, e de

    energia externa, tal como cisalhamento, calor, alta presso ou de ultra-som. Factores intrnsecos

    protena incluem hidrofobicidade, interaces electrostticas