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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Engenharia de Alimentos
RODOLFO LÁZARO SOARES VIRIATO
GORDURA DO LEITE COMO ALTERNATIVA PARA OBTENÇÃO DE BASES
LIPÍDICAS PLÁSTICAS
CAMPINAS
2017
RODOLDO LÁZARO SOARES VIRIATO
GORDURA DO LEITE COMO ALTERNATIVA PARA OBTENÇÃO DE BASES
LIPÍDICAS PLÁSTICAS
Dissertação apresentada à Faculdade de
Engenharia de Alimentos da Universidade
Estadual de Campinas como parte dos
requisitos exigidos para a obtenção do título
de Mestre em Tecnologia de Alimentos.
Orientadora: Professora Dra. Mirna Lúcia Gigante
Este exemplar corresponde à versão final da
dissertação de mestrado defendida pelo aluno
Rodolfo Lázaro Soares Viriato, e orientada
pela Profa. Dra. Mirna Lúcia Gigante.
CAMPINAS
2017
Agência(s) de fomento e nº(s) de processo(s): CNPq, 131070/2015-0
Ficha catalográfica Universidade Estadual de Campinas
Biblioteca da Faculdade de Engenharia de Alimentos
Márcia Regina Garbelini Sevillano - CRB 8/3647
Viriato, Rodolfo Lázaro Soares, 1992-
V819g VirGordura do leite como alternativa para obtenção de bases lipídicas plásticas /
Rodolfo Lázaro Soares Viriato. – Campinas, SP : [s.n.], 2017.
VirOrientador: Mirna Lúcia Gigante.
VirDissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade
de Engenharia de Alimentos.
Vir1. Misturas binarias. 2. Gordura do leite. 3. Óleo de girassol alto oleico. 4.
Cristalização. 5. Gorduras plasticas. I. Gigante, Mirna Lúcia,1961-. II.
Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia de Alimentos.
III. Título.
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Milk fat as alternative for obtaining plastic lipid bases Palavras-
chave em inglês:
Binary blends
Milk fat
High oleic sunflower oil
Crystallization
Plastic fats
Área de concentração: Tecnologia de Alimentos
Titulação: Mestre em Tecnologia de Alimentos
Banca examinadora:
Mirna Lúcia Gigante [Orientador]
Chiu Chih Ming
Marco Antônio Sundfeld Gama
Data de defesa: 17-03-2017
Programa de Pós-Graduação: Tecnologia de Alimentos
BANCA EXAMINADORA
_______________________________________________________
Profa. Dra. Mirna Lúcia Gigante (Orientadora)
Universidade Estadual de Campinas
_______________________________________________________
Dr. Chiu Chih Ming (Membro Titular)
Universidade Estadual de Campinas
_______________________________________________________
Dr. Marco Antônio Sundfeld Gama (Membro Titular)
Embrapa Gado de Leite
_______________________________________________________
Profa. Dra. Juliana Neves Rodrigues Ract (Membro Suplente)
Universidade de São Paulo
_______________________________________________________
Profa. Dra. Thais Maria Ferreira de Souza Vieira (Membro Suplente)
Universidade de São Paulo
A Ata de defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de vida
acadêmica do aluno Rodolfo Lázaro Soares Viriato.
Aos meus pais, Ronan e Gérsula, por todo
amor, apoio e dedicação à minha formação.
À memória de minha avó Délcia Viriato,
exemplo de humildade, perseverança e fé.
Com carinho, dedico!
“De los miedos nacen los corajes; y de las
dudas las certezas. Los sueños anuncian otra
realidad posible y los delirios otra razón.
Al fin y al cabo, somos lo que hacemos para
cambiar lo que somos. La identidad no es una
pieza de museo, quietecita en la vitrina, sino la
siempre asombrosa síntesis de las
contradicciones nuestras de cada día.
En esta fe, fugitivo, creo.”
(Eduardo Galeano)
AGRADECIMENTOS
À Deus, pelo dom da vida, e por sempre colocar pessoas especiais em meu caminho.
Aos meus pais e à minha irmã Bárbara, por acreditarem e lutarem com muito sacrifício pelos
meus sonhos. Vocês são minha maior motivação para enfrentar qualquer desafio!
Às minhas tias, Valdete e Antônia, e às minhas madrinhas, Dirécia e Alexandra, que mesmo
de longe, se fazem presentes pelas orações e torcida.
À família Cavalaro, por todo carinho, ajuda, preocupação e me fazerem sentir em casa. Em
especial à Renata, Doni, Eli e às crianças (Bela, Dudu, Olivia e Cecília). Minha eterna
gratidão!
À Profa. Dra. Mirna Lúcia Gigante, pela orientação, confiança em meus esforços,
oportunidades e por toda contribuição em meu crescimento pessoal e profissional. A senhora
é um exemplo de professora e pesquisadora, ao qual admiro e sigo.
À Profa. Dra. Ana Paula Badan Ribeiro, por me apresentar o mundo de óleos e gorduras de
maneira encantadora. Obrigado pelos ensinamentos, atenção e por ter acompanhado de perto
o desenvolvimento deste trabalho, sempre com valiosas sugestões.
Ao Dr. Renato Grimaldi, por todos os conhecimentos transmitidos, boa vontade em ajudar,
amizade e atenção.
Aos membros da banca avaliadora: Profa. Dra. Thais Maria Ferreira de Souza Vieira;
Profa. Dra. Juliana Neves Rodrigues Ract; Dr. Marco Antônio Sundfeld Gama e Dr. Chiu
Chih Ming, agradeço pela disponibilidade da leitura da dissertação e colaboração com as
correções e sugestões que permitiram o aprimoramento da versão final.
Ao Prof. Dr. Lisandro Pavie Cardoso, pela disponibilidade de realização das análises de
difração de Raio-X em seu laboratório.
À Dra. Juliana Hashimoto, pela disponibilidade e auxílio na realização dos testes de firmeza.
À querida amiga Mayara Queirós, agradeço pela oportunidade de trabalhar e aprender
diariamente. O seu auxílio com os experimentos, pensamentos e sugestões foram
fundamentais para a realização deste trabalho. Muito obrigado!
À Débora Baptista, obrigado pela amizade, boa vontade em ajudar e sempre alegrar o
ambiente, até nos dias mais difíceis. Sua ajuda nas análises quimiométricas foi fundamental.
Agradeço ainda pela companhia em dias de trabalho até tarde e pelas infinitas caronas até em
casa.
À Bete, técnica do Laboratório de Leite e Derivados, pelo auxílio com as atividades no
laboratório.
Aos amigos do Laboratório de Leite e Derivados (Ana Barth, Bel, Bruno, Flávia e Juliana)
pela ajuda, companheirismo e momentos de convivência partilhados.
À Caroline Karaziack, pela amizade, consideração, cuidado e preocupação. Obrigado por todo
o companheirismo e pela sempre alegre convivência.
À equipe do Laboratório de Óleos e Gorduras (Prof. Dr. Daniel Barrera-Arellano, Rosana,
alunos de iniciação científica, mestrado e doutorado). Em especial à Marcela, Ingrid, Bárbara,
Alan, Júlio e Valéria pela disponibilidade e ajuda em diversos momentos.
À equipe de manutenção da FEA/UNICAMP, pela colaboração e esforços durante o
fracionamento da gordura do leite.
Aos amigos da Pós-Graduação (Joyce, Vitor Vidal, Aninha, Alexandre, Willian Richter,
Camila, Iara, Cecília, Suzana, Lívia e Amanda), funcionários e professores do Departamento
de Tecnologia de Alimentos.
Aos companheiros de república (Henrique, Perez, Willen, Kevin, Pablo) pela convivência e
momentos partilhados.
Aos amigos: Leandro Justino (Capivara), Carlos Henrique (T.O), Antônio Lucas, Guilherme
Faria, Minette, Olívia Reis, Fábio Campos, Richtier, Leonardo Avelar (Nazi), Mariana
Camargo, Vera Vítor, Rayssa Tavares, Marcella Duarte, Arthur Duarte, Rafael Valério, David
Martins, Lucas Castelari, André Vargas, Pedro Costa, Léo Guasti, Camila Rocha e Amanda
Oliveira.
Aos Professores: Dra. Emiliane Araújo Naves, Dra. Milene Dores e Dr. Marcelo Reis, por
fazerem parte da minha base e por serem grandes incentivadores.
À Fonterra Ltda., pela doação da Gordura Anidra do Leite e Cargill Foods, pela doação do
óleo de girassol alto oleico.
À Universidade Estadual de Campinas, pela oportunidade de concluir esta etapa de minha
formação. Me sinto honrado em estudar em uma das melhores instituições do país.
Ao CNPq pela bolsa de estudos concedida.
A todos que sempre torceram por mim e não foram citados, mas que estão cientes de sua
participação direta ou indiretamente na realização deste trabalho.
Muito obrigado!
RESUMO
Com a implementação de legislações mundiais referentes à eliminação de gordura trans em
alimentos, existe a necessidade de soluções tecnológicas para a obtenção de gorduras
plásticas. Atualmente, o método utilizado pela indústria para obtenção de bases lipídicas com
diferentes propriedades físicas é a interesterificação química de misturas de hardfats e óleos
vegetais. Uma alternativa a este processo consiste em utilizar a gordura do leite, que é
considerada naturalmente uma gordura plástica, sendo, supostamente capaz de orientar a
cristalização de bases lipídicas. A sua mistura com óleos vegetais pode aumentar a
plasticidade e favorecer o perfil nutricional da gordura do leite. Neste contexto, o óleo de
girassol alto oleico, pode ser uma alternativa promissora para o desenvolvimento de bases
lipídicas estruturadas à base de gordura do leite. O objetivo deste trabalho foi produzir e
caracterizar bases lipídicas obtidas a partir de misturas de gordura anidra do leite (GAL) e
óleo de girassol alto oleico (OGAO). As bases lipídicas foram preparadas em seis diferentes
proporções [GAL:OGAO, 100:00, 90:10; 80:20; 70:30; 60:40; 50:50 (% m/m)] e
caracterizadas quanto a composição em ácidos graxos e triacilgliceróis, conteúdo de gordura
sólida, compatibilidade, ponto de fusão, cinética de cristalização, comportamento térmico de
cristalização e fusão, microestrutura, firmeza e hábito polimórfico. As misturas foram
preparadas em triplicata e a separação em função da composição de ácidos graxos foi avaliada
por análise quimiométrica. O efeito da adição do OGAO no teor de ácidos graxos saturados e
insaturados, ponto de fusão, no conteúdo de gordura sólida e na cinética de cristalização foi
avaliado por Análise de Variância (ANOVA) e teste de Tukey para comparação das médias
ao nível de significância de 5 %. Correlações ao nível de 5 % de significância foram utilizadas
para avaliar o efeito do conteúdo de gordura sólida e os parâmetros microestruturais sobre a
firmeza das bases lipídicas. A modificação da GAL pela adição de OGAO resultou no
aumento da concentração de triacilgliceróis de alta massa molecular e na redução do ponto de
fusão, no conteúdo de gordura sólida e na firmeza. Todas as formulações apresentaram
compatibilidade entre os constituintes. Além disso, a adição de OGAO nas misturas afetou o
comportamento térmico de cristalização e fusão, a cinética de cristalização e o mecanismo de
nucleação e crescimento dos cristais. No entanto, em todas as misturas a gordura do leite
governou o processo de cristalização, apresentando cristais de diâmetro inferior a 30 µm,
cristalizados na forma polimórfica β’, propriedades físicas desejáveis de sistemas lipídicos
semissólidos. O conjunto de resultados indicou que as misturas GAL:OGAO 70:30, 60:40 e
50:50 apresentaram perfil de gorduras plásticas de uso geral para aplicação na indústria de
alimentos.
Palavras-chave: Misturas binárias; gordura do leite; óleo de girassol alto oleico;
cristalização; gorduras plásticas.
ABSTRACT
With the implementation of worldwide legislation regarding the elimination of trans fat in
food, there is a need for technological solutions to obtain plastic fats. Currently, the method
used by the industry to obtain lipid bases with different physical properties is the chemical
interesterification of hardfats and vegetable oils. An alternative to this process is to use milk
fat, which is considered to be a plastic fat, and is supposed to govern the crystallization of
lipid bases. Its blend with vegetable oils can increase plasticity and favor the nutritional
profile of milk fat. In this context, high oleic sunflower oil may be a promising alternative for
the development of milk fat-based structured lipid bases. The objective of this study was to
produce and characterize lipid bases obtained from anhydrous milk fat (AMF) and high oleic
sunflower oil (HOSO) blends. The lipid bases were prepared in six different proportions
[AMF:HOSO, 100:00, 90:10; 80:20; 70:30; 60:40; 50:50 (% w/w)] and characterized for fatty
acid and triacylglycerols composition, solid fat content, compatibility study, melting point,
crystallization kinetics, crystallization and melting thermal behavior, microstructure, firmness
and polymorphic habit. The blends were prepared in triplicate and the separation as a function
of the fatty acid composition was evaluated by chemometric analysis. The effect of HOSO
addition on the content of saturated and unsaturated fatty acids, melting point, solid fat
content and crystallization kinetics was evaluated by Analysis of Variance (ANOVA) and
Tukey test for comparison of means at significance level of 5 %. Correlations at the 5 % level
of significance were used to evaluate the effect of the solid fat content and the microstructural
parameters on the firmness of the lipid bases. Modification of the AMF by addition of HOSO
resulted in no increase in the concentration of triacylglycerols of high molecular mass and
reduction of melting point, solid fat content and firmness. All formulations showed
compatibility between the constituents. The addition of HOSO in the blends affected the
thermal behavior of crystallization and melting, the crystallization kinetics and the nucleation
and growth mechanism of the crystals. However, in all blends the milk fat governed the
crystallization process, presenting crystals of less than 30 μm of diameter, crystallized in
polymorphic form β', desirable physical properties of semi-solid lipid systems. The set of
results indicated that the AMF:HOSO 70:30, 60:40 and 50:50 blends presented a general
purpose plastic fat profile for application in the food industry.
Key-words: Binary blends; milk fat; high oleic sunflower oil; crystallization; plastic fats.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Ilustração das formas polimórficas dos triacilgliceróis............................................ 32
Figura 2. Análise de componentes principais. Gráfico de escores (a) e gráfico de pesos das
misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) e do OGAO (b). ...................................................... 48
Figura 3. Análise discriminante pelo método de quadrados mínimos parciais (PLS-DA).
Gráfico de escores (a) e gráfico de pesos das misturas lipídicas (GAL:OGAO (% m/m) e do
OGAO (b). ................................................................................................................................ 49
Figura 4. Características importantes identificadas por PLS-DA para as misturas lipídicas.
Caixas coloridas à direita indicam as concentrações relativas dos correspondentes em ácidos
graxos para cada formulação em estudo. Escore VIP > 1 é considerado estatísticamente
significativo. ............................................................................................................................. 50
Figura 5. Conteúdo de gordura sólida (%) das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). ..... 53
Figura 6. Diagrama de compatibilidade para das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). . 54
Figura 7. Termograma de cristalização das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). .......... 56
Figura 8. Termograma de fusão das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). ..................... 58
Figura 9. Isoterma de cristalização a 15 oC das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). ... 59
Figura 10. Imagens da microscopia sob luz polarizada das misturas lipídicas
(GAL:OGAO % m/m), após estabilização a 15 (a) e 30 °C (b) por 24 horas com aumento de
20x. ........................................................................................................................................... 63
Figura 11. Difratogramas das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) cristalizada a 15 oC
por 7 dias. ................................................................................................................................. 66
Figura 12. Difratogramas das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) cristalizada a 15 oC
por 50 dias. ............................................................................................................................... 66
Figura 13. Correlação entre a firmeza e o conteúdo de gordura sólida (a), número de
elementos cristalinos (b) e densidade média (c) das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) a
15 oC. ........................................................................................................................................ 68
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Nomenclatura e ponto de fusão dos ácidos graxos. ................................................. 21
Tabela 2. Ácidos graxos predominantes em diferentes hardfats provenientes de óleo de
palmiste (OPeTH), óleo de palma (OPTH), óleo de algodão (OATH), óleo de soja (OSTH),
óleo de crambe (OcrTH). .......................................................................................................... 23
Tabela 3. Principais ácidos graxos da gordura do leite. .......................................................... 28
Tabela 4. Distribuição regioespecífica dos ácidos graxos da godura do leite. ........................ 28
Tabela 5. Valores para o Expoente de Avrami (n) para diferentes tipos de crescimento e
nucleação. ................................................................................................................................. 36
Tabela 6. Caracterização físico-química da gordura anidra do leite (GAL) e do óleo de
girassol alto oleico (OGAO). .................................................................................................... 46
Tabela 7. Composição em ácidos graxos (g/100 g) das misturas lipídicas e do óleo de girassol
alto oleico. ................................................................................................................................ 47
Tabela 8. Composição em triacilgliceróis(1) (g/100 g) das misturas lipídicas e do óleo de
girassol alto oleico. ................................................................................................................... 51
Tabela 9. Ponto de fusão das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). ................................ 52
Tabela 10. Conteúdo de gordura sólida (%) das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). .. 53
Tabela 11. Equação das retas e coeficientes de determinação da compatibilidade das misturas
lipídicas em diferentes temperaturas. ....................................................................................... 55
Tabela 12. Comportamento térmico de cristalização das misturas lipídicas
(GAL:OGAO % m/m) e do óleo de girassol alto oleico. ......................................................... 56
Tabela 13. Comportamento térmico de fusão das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) e
do óleo de girassol alto oleico. ................................................................................................. 58
Tabela 14. Tempo de indução (tSFC), conteúdo máximo de gordura sólida (SFCmáx), constante
de Avrami (k), expoente de Avrami (n), meio tempo de cristalização (t1/2) e seus respectivos
coeficientes de determinação (R2) das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). .................. 60
Tabela 15. Parâmetros da rede cristalina das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) a
15 oC. ........................................................................................................................................ 64
Tabela 16. Short spacings e formas polimórficas das misturas lipídicas
(GAL:OGAO % m/m) após 07 e 50 dias de estabilização a 15 °C. ......................................... 67
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 17
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................................................... 20
2.1 Bases lipídicas de origem vegetal ............................................................................. 20
2.2 Composição, estrutura, aspectos nutricionais e utilização dos lipídios do leite ....... 25
2.3 Gordura do leite: propriedades térmicas e aplicações tecnológicas ......................... 31
2.4 Métodos instrumentais de avaliação de bases lipídicas ............................................ 35
3 MATERIAL E MÉTODOS ........................................................................................... 38
3.1 Caracterização das matérias-primas ......................................................................... 38
3.2 Formulação das bases lipídicas e avaliação das propriedades físico-químicas ........ 38
3.3 Determinações analíticas .......................................................................................... 38
3.3.1 Teor de gordura .................................................................................................... 38
3.3.2 Extrato seco total (EST) ....................................................................................... 38
3.3.3 Acidez titulável ..................................................................................................... 39
3.3.4 Índice de peróxidos ............................................................................................... 39
3.3.5 Composição em ácidos graxos ............................................................................. 39
3.3.6 Índice de iodo e saponificação ............................................................................. 40
3.3.7 Composição em triacilgliceróis ............................................................................ 40
3.3.8 Conteúdo de gordura sólida .................................................................................. 40
3.3.9 Ponto de fusão ...................................................................................................... 41
3.3.10 Comportamento térmico de cristalização e fusão ................................................. 41
3.3.11 Isoterma de cristalização ...................................................................................... 41
3.3.12 Firmeza ................................................................................................................. 42
3.3.13 Microestrutura ...................................................................................................... 43
3.3.14 Polimorfismo ........................................................................................................ 43
3.4 Análise estatística dos dados .................................................................................... 43
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................... 45
4.1 Caracterização das matérias-primas ......................................................................... 45
4.2 Caracterização das bases lipídicas ............................................................................ 46
4.3 Efeito do conteúdo de gordura sólida e dos parâmetros microestruturais sobre a
firmeza das misturas lipídicas............................................................................................... 67
5 CONCLUSÃO ................................................................................................................. 69
6 REFERÊNCIAS ............................................................................................................. 70
ANEXO 1 ................................................................................................................................. 87
ANEXO 2 ................................................................................................................................. 89
17
1 INTRODUÇÃO
A demanda mundial de gorduras para fins alimentícios aumentou de 52 para 104
milhões de toneladas entre os anos de 1980 e 2000, e deverá atingir 184 milhões de toneladas
entre 2016 e 2020 (LANDS, 2005). Além de constituírem nutrientes importantes na dieta
humana, os óleos e gorduras fornecem plasticidade e características de fusão específicas para
diversos produtos, tais como margarinas, coberturas de chocolate, biscoitos, produtos de
panificação, sorvetes, massas, entre outros (GRIMALDI; GONÇALDES; ESTEVES, 2000).
Para aplicação na indústria de alimentos, uma gordura técnica, que é como são
denominados sistemas lipídicos semissólidos para uso industrial (MARTIN et al., 2005), deve
apresentar plasticidade adequada para a aplicação a que se destina. A plasticidade de uma
base lipídica expressa a relação entre os conteúdos de gordura sólida e líquida no sistema a
uma dada temperatura e depende, consequentemente, da capacidade da estrutura cristalina de
aprisionar a gordura líquida no sistema (KARABULUT; TURAN; ERGIN, 2004). A
cristalização de lipídios e o consequente aprisionamento de gordura líquida na rede cristalina
é inicialmente afetada pela composição química da matriz lipídica, pela cinética de
cristalização, pela forma cristalina obtida e pela sua estabilidade (DANMODARAN;
PARKIN; FENNEMA, 2010). No passado, a obtenção de sistemas lipídicos semissólidos,
com plasticidade adequada às mais variadas aplicações industriais, era possível através da
hidrogenação parcial de óleos vegetais. Neste processo, através da adição de hidrogênio,
promove-se a redução no grau de insaturação e o aumento do ponto de fusão do material
inicial. Desta forma, variando-se o grau de hidrogenação, é possível a obtenção de gorduras
com os níveis de sólidos desejáveis em diferentes bases lipídicas (O’BRIEN, 2009). Este
processo, no entanto, leva à formação de altas concentrações de isômeros trans (SOARES;
FRANCO, 1990; BARRERA-ARELLANO; BLOCK; 1993), que são indesejáveis uma vez
que ácidos graxos trans encontram-se entre os lipídios associados a fatores de risco para
doença arterial coronariana e a diferentes desordens metabólicas e funcionais
(ZEVENBERGEN; HOUTSMULLER; GOTTENBOS, 1988; MENSINK; KATAN, 1990;
ENIG, 1996; HUNTER, 2005; FDA, 2015). Desde a implementação de legislações mundiais
referentes à eliminação de gordura trans em alimentos processados, muitos estudos foram
conduzidos visando à produção de sistemas lipídicos semissólidos livres de ácidos graxos
trans. Na busca de solução tecnológica, surgiram os hardfats, que são novos materiais
lipídicos obtidos a partir da hidrogenação total de diferentes óleos vegetais. Isoladamente, os
hardfats apresentam aplicação tecnológica limitada devido à sua composição química
18
homogênea e alto ponto de fusão (RIBEIRO; BASSO; KIECKBUSCH, 2013). No entanto,
por possuírem efeito modulador nos processos de cristalização, podem ser misturados a óleos
vegetais para obtenção de bases lipídicas plásticas. Diversos estudos foram conduzidos neste
sentido (GRIMALDI et al., 2001; RIBEIRO et al., 2009a; GUEDES et al., 2014), os quais, no
geral, mostraram que a simples mistura dos hardfats com diferentes óleos vegetais apresentam
incompatibilidade devido à drástica diferença do tamanho molecular e hábito polimórfico dos
triacilgliceróis. Assim, atualmente, o método utilizado pela indústria para obtenção de bases
lipídicas com diferentes propriedades físicas é a interesterificação química de misturas de
hardfats e óleos vegetais, que promove um rearranjo dos triacilgliceróis, viabilizando a
obtenção de gorduras plásticas com menor conteúdo ou mesmo isentas de isômeros trans.
Embora seja uma solução tecnológica para obtenção de gorduras plásticas, a interesterificação
química é um processo de custo elevado quando comparado à hidrogenação parcial (MBA;
DUMONT; NGADI, 2015), envolve alto consumo de água e energia (PATTERSON, 2010),
além da necessidade de um pós tratamento do material interesterificado. A base lipídica
interesterificada pode apresentar redução da estabilidade oxidativa e a presença de compostos
minoritários, que retardam a cristalização da gordura (CRIADO et al., 2007; MASUCHI et
al., 2014).
Uma alternativa tecnológica interessante para produção de novas bases lipídicas
consiste em utilizar a gordura do leite, uma gordura naturalmente plástica, apresentando
equilíbrio entre os teores de gordura sólida e óleo líquido nas temperaturas comumente
utilizadas no processamento, armazenamento e consumo de alimentos. A razão para essa
plasticidade natural advém da composição da gordura do leite, que possui mais de 400 ácidos
graxos, que estruturam triacilgliceróis de diferentes massas moleculares e ampla faixa de
temperatura de cristalização e fusão. A gordura do leite é completamente líquida acima de
40 oC e completamente sólida abaixo de -40 oC. Entre esses extremos de temperatura, é
naturalmente uma mistura de gorduras líquida e cristalizada, sendo, supostamente, capaz de
orientar a cristalização de bases lipídicas, conferindo-lhes estrutura e maciez em função do
hábito polimórfico preferencial em β’, além de oferecer atributos sensoriais que são
reconhecidamente apreciados (MACGIBBON; TAYLOR, 2006). Essas características
permitem supor que sua mistura com diferentes óleos vegetais ou seus hardfats pode resultar
em sistemas lipídicos semissólidos específicos para as mais variadas aplicações na indústria
de alimentos. Misturas com óleos vegetais altamente insaturados, podem ainda favorecer o
perfil nutricional da gordura do leite, que, apesar de apresentar composição de triacilgliceróis
capaz de ser orientada para a obtenção de gorduras plásticas e a desejável baixa concentração
19
isômeros trans, contém aproximadamente 65 % de ácidos graxos saturados, cuja redução de
consumo também é desejável (LÓPEZ; BION; MENARD, 2014; MERT; DEMIRKESEN,
2016). Neste contexto, o óleo de girassol alto oleico ( 80 % de C18:1 cis-9), com alta
estabilidade oxidativa, sabor e aroma neutros, pode ser uma alternativa promissora para o
desenvolvimento de bases lipídicas estruturadas à base de gordura do leite, com redução de
ácidos graxos trans e gorduras saturadas para diferentes aplicações tecnológicas. Assim, o
objetivo deste trabalho foi produzir e caracterizar bases lipídicas obtidas a partir de misturas
de gordura anidra do leite (GAL) e óleo de girassol alto oleico (OGAO). As bases lipídicas
foram preparadas em seis diferentes proporções [GAL:OGAO, 100:00, 90:10; 80:20; 70:30;
60:40; 50:50 (% m/m)] e caracterizadas quanto a composição em ácidos graxos e
triacilgliceróis, conteúdo de gordura sólida, ponto de fusão, cinética de cristalização,
comportamento térmico de cristalização e fusão, microestrutura, hábito polimórfico e firmeza.
A compatibilidade das misturas foi também avaliada através de diagrama de compatibilidade
a 10, 15, 20, 25 e 30 ºC.
20
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Bases lipídicas de origem vegetal
Quimicamente, os óleos e gorduras constituem-se de misturas multi-componentes
de triacilgliceróis (TAGs), que são ésteres de uma molécula de glicerol e três moléculas de
ácidos graxos. Na natureza, os ácidos graxos podem se apresentar na forma saturada ou
insaturada (com duplas ligações), com diferentes tamanhos de cadeia e números de carbonos.
Em razão de sua conformação linear, os ácidos graxos saturados apresentam ponto de fusão
superior. Ácidos graxos insaturados podem existir nas configurações cis e trans, com
diferentes propriedades físico-químicas. Por suas características estruturais, os ácidos graxos
na forma trans têm ponto de fusão mais elevado em relação ao seu isômero cis
correspondente, mas inferior ao ponto de fusão do ácido graxo saturado com mesmo número
de átomos de carbono (Tabela 1) (BELITZ; GROSCH; SCHIEBERLE, 2009).
Do ponto de vista nutricional, óleos e gorduras fornecem nutrientes importantes
na dieta humana, apresentando papel vital mediante o fornecimento de ácidos graxos
essenciais e energia. Os óleos apresentam-se líquidos a temperatura ambiente, enquanto as
gorduras na forma sólida. A composição química é o que determina as propriedades físicas
dos lipídios, as quais, por sua vez, determinam a adequação deste ingrediente para aplicações
em alimentos, uma vez que afetam a estrutura, a estabilidade, a estocagem e as características
sensoriais dos alimentos (DANMODARAN; PARKIN; FENNEMA, 2010). Óleos e gorduras
fornecem plasticidade e características de fusão específicas para diversos produtos, tais como
margarinas, coberturas de chocolate, biscoitos, produtos de panificação, sorvetes, massas,
entre outros (GRIMALDI; GONÇALDES; ESTEVES, 2000).
A plasticidade de uma base lipídica é definida como a capacidade de uma
estrutura cristalina aprisionar uma matriz de óleo contínua, e expressa consequentemente, a
relação entre gordura sólida e óleo líquido em temperaturas definidas (ROUSSEAU et al.,
1996). Esta relação entre gordura sólida e óleo líquido a uma dada temperatura é de extrema
importância para avaliar as aplicações tecnológicas de bases lipídicas, influenciando a
aparência, espalhabilidade, exsudação de óleo e propriedades sensoriais, além da própria
estabilidade da base lipídica.
21
Tabela 1. Nomenclatura e ponto de fusão dos ácidos graxos.
Ácido graxo
Símbolo Nome comum IUPAC Ponto de fusão (oC)
C4:0 Butírico Butanóico -8,0
C6:0 Capróico Hexanóico -3,4
C8:0 Caprílico Octanóico 16,7
C10:0 Cáprico Decanóico 31,6
C12:0 Láurico Dodecanóico 44,2
C14:0 Mirístico Tetradecanóico 54,4
C16:0 Palmítico Hexadecanóico 62,9
C16:1 cis Palmitoleico cis-9-tetradecenóico 45,0
C18:0 Esteárico Octadecanóico 69,6
C18:1 cis Oleico cis-9-octadecenóico 16,0
C18:1 trans Elaídico trans-9- octadecenóico 43,7
C18:2 cis Linoleico cis-9, cis-12-
octadecadienóico
-7,0
C18:3 cis Linolênico cis-9, cis-12, cis-15
octadecatrienóico
-13,0
C20:0 Araquídico Eicosanóico 75,3
C22:0 Behênico Docosanóico 79,9
C22:1 cis Erúcico cis-13-docosenóico 33,5
C24:0 Lignocérico Tetracosanóico 84,2
Fonte: O’BRIEN (2009).
Diferentes temperaturas de avaliação têm a finalidade de representar o
comportameto da base lipídica durante as diferentes fases de sua aplicação. A 10 ºC
representam a firmeza e espalhabilidade do produto em temperaturas de refrigeração. A 21 °C
representam a resistência à exsudação de óleo, a 33-35 °C representam o perfil de fusão à
temperatura corporal, textura e propriedades de liberação de sabor e aroma na boca. Em
temperaturas > 35 °C representam a percepção sensorial de cerosidade de bases lipídicas
(GRIMALDI; GONÇALVES; ESTEVES, 2000).
A maioria dos óleos e gorduras vegetais apresenta aplicação tecnológica limitada
no seu estado natural. Devido à composição em ácidos graxos e triacilgliceróis, não
desenvolvem naturalmente características plásticas desejáveis, que estão relacionadas ao
22
conteúdo de gordura sólida em diferentes temperaturas, taxa de cristalização, estrutura
microcristalina e hábito polimórfico (ROZENAAL, 1992; MING; GIOIELLI; GRIMALDI,
2008). Essas propriedades físico-químicas que caracterizam uma gordura plástica podem ser
obtidas através da hidrogenação parcial de óleos vegetais, que pode levar à formação de altas
concentrações de isômeros trans (SOARES; FRANCO, 1990; BARRERA-ARELLANO;
BLOCK; 1993). Neste processo, a adição de hidrogênio promove à redução no grau de
insaturação e aumento do ponto de fusão do material inicial, o que é associado ao aumento na
estabilidade oxidativa e funcionalidade, obtida pela modificação da composição, estrutura e
plasticidade do material lipídico (O’BRIEN, 2009).
Após a inclusão dos ácidos graxos trans entre os lipídios dietéticos que atuam
como fatores de risco para doença arterial coronariana, além da comprovação científica do seu
efeito na etiologia de várias desordens metabólicas e funcionais, aconteceram mudanças
progressivas nas legislações mundiais referentes à eliminação da gordura trans em alimentos
processados (ZEVENBERGEN; HOUTSMULLER; GOTTENBOS, 1988; MENSINK;
KATAN, 1990; ENIG, 1992; HUNTER, 2005; FDA, 2015).
No contexto de substituição da hidrogenação parcial, foram desenvolvidos novos
materiais lipídicos, denominados hardfats, a partir do processo de hidrogenação total, onde
todas as duplas ligações são saturadas. Os principais hardfats provenientes de óleos vegetais
são o de palmiste, palma, algodão, soja e crambe, com ponto de fusão variando de 36 a 72 ºC,
respectivamente (Tabela 2). Por possuírem composição química homogênea e ponto de fusão
elevado, excessão feita ao óleo de palmiste totalmente hidrogenado (PF = 36 °C), estes
materiais lipídicos têm uma aplicação bastante restrita em sistemas alimentícios (RIBEIRO et
al., 2010). Com menor ponto de fusão (36 oC), teoricamente o hardfat de palmiste poderia ser
uma alternativa promissora no desenvolvimento de sistemas lipídicos semissólidos. No
entanto, a aplicação tecnológica desta gordura láurica é limitada, devido ao seu elevado
conteúdo de triacilgliceróis de 36 átomos de carbono, que em condições de hidrólise
promovem percepção sensorial de sabor de sabão (TIMMS, 1985).
23
Tabela 2. Ácidos graxos predominantes em diferentes hardfats provenientes de óleo de
palmiste (OPeTH), óleo de palma (OPTH), óleo de algodão (OATH), óleo de soja (OSTH),
óleo de crambe (OcrTH).
Ácidos graxos (%)(1) OPeTH OPTH OATH OSTH OcrTH
C6:0 - - - - -
C8:0 2,98 - - - -
C10:0 3,07 - - - -
C12:0 46,25 - - - -
C14:0 15,80 - - - -
C16:0 9,17 37,62 24,73 11,68 3,71
C18:0 22,73 62,38 75,27 88,32 32,45
C20:0 - - - - 7,12
C22:0 - - - - 56,72
C24:0 - - - - -
Ponto de fusão (oC) 36 59 62 69 72
Fonte: adaptado de RIBEIRO; BASSO; KIECKBUSCH (2013); OLIVEIRA et al. (2015).
(1) Expresso em g/100 g de ácidos graxos totais.
No geral, por possuírem efeito modulador nos processos de cristalização e
reconhecida capacidade de aprisionar o óleo do sistema na rede cristalina, os hardfats podem
ser misturados a óleos vegetais para a preparação de bases lipídicas com propriedades
específicas (OMONOV; BOUZIDI; NARINE, 2010). A mistura de duas classes de matéria-
primas é um tipo de modificação de gordura relativamente simples, onde os componentes da
base lipídica são aquecidos a temperaturas acima dos seus pontos de fusão, seguido por
homogeneização com agitação intensa da mistura. No entanto, quando duas classes de lipídios
de composição química tão distintas, como óleos e hardfats, são misturadas, as propriedades
físico-químicas da mistura não são necessariamente as mesmas que as dos componentes
originais, podendo resultar na incompatibilidade. No geral, são observados três diferentes
comportamentos. A formação de soluções sólidas contínuas, que representam a
compatibilidade total entre os triacilgliceróis dos componentes, e a formação de sistemas
eutéticos e monotéticos, que representam diferentes formas de incompatibilidade do sistema.
O sistema eutético ocorre quando os componentes da mistura diferem em volume molecular e
forma polimórfica, sem diferença acentuada do ponto de fusão. O sistema monotético pode
24
ser considerado um deslocamento do sistema eutético, representando uma maior
incompatibilidade, em que os triacilgliceróis de alto ponto de fusão são dissolvidos em
triacilgliceróis líquidos, apresentando diferenças de ponto de fusão acima de 20 °C entre
ambos os componentes (TIMMS, 1984; HIMAWAN; STAROV; STAPLEY, 2006).
Diagramas de compatibilidade devem ser construídos para melhor compreender e prever as
propriedades físico-químicas de uma mistura de dois sistemas de gorduras independentes
(CAMPOS, 2005; BRAIPSON-DANTHINE; DEROANE, 2006).
Comportamento monotético, onde os triacilgliceróis de alto ponto de fusão foram
solubilizados na fração líquida da mistura, foram obsevados em sistemas binários de óleo de
soja e hardfat de soja (RIBEIRO et al. 2009a), óleo de soja e hardfat de crambe (GUEDES et
al., 2014) e óleo de girassol alto oleico e hardfat de palma (MASUCHI et al., 2014). Esses
autores observaram que a redução da incompatibilidade em todos os sistemas binários foi
obtida através da interesterificação química, a qual promoveu maior heterogeneidade na
composição de triacilgliceróis, aumentando sua solubilidade no estado sólido, formando,
consequentemente, soluções sólidas contínuas. Outros estudos também apontaram a
interesterificação como uma alternativa para obtenção de misturas lipídicas compativeis de
óleo de palma e palmiste (GRIMALDI et al., 2001), de estearina e oleína de palma (SOARES
et al., 2009), de estearina de palma e óleo de patauá (OLIVEIRA et al., 2017).
Do ponto de vista industrial, a interesterificação química, realizada a
aproximadamente a 100 °C na presença metóxido de sódio como catalisador (GRIMALDI et
al., 2005), constitui uma alternativa ao processo de hidrogenação parcial para modificar as
propriedades físicas de óleos e gorduras, e, consequentemente, possibilitar a obtenção de
gorduras plásticas com menor conteúdo ou isentas de isômeros trans para aplicações em
diferentes sistemas alimentícios. No entanto, embora seja uma solução tecnológica para
obtenção de gorduras plásticas, a interesterificação química, que consiste na redistribuição dos
ácidos graxos no glicerol, quando comparada a hidrogenação parcial é um processo de custo
elevado (MBA; DUMONT; NGADI, 2015), que envolve alto consumo de água e energia
(PATTERSON, 2010), uma vez que requer o reprocesso no que diz respeito à desodorização e
clarificação da base lipídica interesterificada (GIOIELLI, 1986). Além disso, a gordura
plástica obtida apresenta estabilidade oxidativa reduzida, quando comparada às matérias-
primas originais (ZEB; MURKOVIC, 2013; KOWALSKA; ZBIKOWSKA; TARNOWSKA,
2015), e resulta na formação de compostos minoritários, como mono- e diacilgliceróis, que
retardam a formação de cristais necessários à estruturação da base lipídica para formação de
um sistema semissólido (MASUCHI et al., 2014). Outra alternativa pouco explorada
25
industrialmente, devido à dificuldade de produção em larga escala e necessidade de controle
cuidadoso dos parâmetros reacionais (CERVERÓ; COCA; LUQUE, 2008), é a
interesterificação enzimática, onde biocatalisadores, tais como lipases microbianas, são
utilizados para promover a migração acila nas moléculas acilglicerídicas (LOPES et al., 2016;
WIRKOWSKA-WOJDYLA et al., 2016). Dependendo das condições de reação, tais como
umidade, tempo e temperatura, da mesma forma que na interesterificação química, pode
ocorrer a formação de compostos minoritários e a redução da estabilidade oxidativa
(SHETTY; REDDY; KHATOON, 2014).
Neste contexto, matérias-primas naturalmente plásticas, como a gordura do leite,
podem oferecer uma alternativa industrial interessante para estruturar bases lipídicas, obtidas
através da sua mistura com óleos vegetais e hardfats, com diferente potencial de aplicação na
indústria de alimentos.
2.2 Composição, estrutura, aspectos nutricionais e utilização dos lipídios do leite
O principal componente dos lipídios do leite são triacilgliceróis ( 98,3 % p/p),
porém outras classes de lipídios também estão presentes em pequenas concentrações
(0,03-0,8 % p/p), como diacilgliceróis, monoacilgliceróis, ácidos graxos livres, fosfolipídios e
esteróis. Quantidades traço de vitaminas lipossolúveis (A, D, E e K), β-caroteno e compostos
de sabor e aroma lipossolúveis também estão presentes. A gordura está presente no leite
bovino na forma de glóbulos microscópicos em uma emulsão de óleo em água. Do ponto de
vista estrutural, caracteriza-se por um núcleo de triacilgliceróis envolto por uma membrana
lipoproteica (MACGIBBON; TAYLOR, 2006).
A gordura do leite é o constituinte que apresenta maior variabilidade frente aos
diversos fatores que afetam a composição do leite, como a raça, saúde do animal,
sazonalidade, a dieta e o estágio de lactação (WALSTRA; WOUTERS; GEURTS, 2006;
LÓPEZ; BION; MÉNARD, 2014). Sua síntese é realizada na glândula mamária, com
formação das gotículas de gordura no retículo endoplasmático, na região basal da célula.
Essas gotículas, à medida que se movem em direção à extremidade celular (região apical)
tendem a aumentar de tamanho por fusão com outras gotículas. Por fim, essas gotículas são
secretadas pela célula epitelial revestidas com o material da superfície, que é a membrana do
glóbulo de gordura do leite (MGGL). Esta membrana é composta principalmente por
proteínas, colesterol, enzimas e lipídios polares derivados do retículo endoplasmático, do
26
citoplasma da célula e da parede celular da membrana apical (PATTON; KEENAN, 1975;
TIMMEN; PATTON, 1988; JENSEN, 2002). Entre as proteínas da MGGL, butirofilina e
xantino dehidrogenase/oxidase são as mais abundantes, representando cerca de 40 e 12 % do
total, respectivamente. Os lipídios polares são constituídos por diversos grupos de
fosfolipídios, especialmente glicerofosfolipídios e esfingofosfolipídios. Fosfatidilcolina
(25-40 %), fosfatidiletanolamina (27-37 %), esfingomielina (20-25 %), fosfatidilinositol
(~ 5 %) e fosfatidilserina (~ 3 %) são encontrados em maiores concentrações. Ácidos graxos
constituem a porção hidrofóbica, enquanto a parte hidrofílica contém um resíduo fosfato
ligado a diferentes grupos orgânicos, como colina, serina, etanolamina, entre outros. Esta
característica permite o uso tecnológico destes compostos, em função principalmente das suas
propriedades emulsificantes e possíveis efeitos benéficos à saúde (DEWETTINCK, et al.,
2008; LÓPEZ, 2011; CONTARINI; PAVOLO, 2013; LÓPEZ; BRIARD-BION; MENARD,
2014).
Estima-se que a gordura do leite possua mais de 400 ácidos graxos, que diferem
principalmente pelo comprimento de cadeia (4 a 24 átomos de carbono) e pelo núnero e
orientação de ligações insaturadas (JENSEN, 2002). Embora a grande maioria desses ácidos
graxos esteja presente em quantidades extremamente pequenas (< 0,1 g/100 g de ácidos
graxos totais), cerca de 14 estão presentes em concentrações acima de 1 g/100 g de ácidos
graxos totais (Tabela 3). Em geral, 65 % desses ácidos graxos são saturados, e, dentre eles, os
ácidos mirístico (C14:0), palmítico (C16:0) e esteárico (C18:0) são os encontrados em maior
concentração. Dentre os ácidos graxos insaturados, o ácido oleico (C18:1 cis-9) é o que se
apresenta em maior proporção (MACGIBBON; TAYLOR, 2006). A gordura do leite
apresenta ainda ácidos graxos de cadeia ímpar e ramificada, provenientes do metabolismo das
bactérias ruminais ou da síntese de novo na glândula mamária (VLAEMINCK et al., 2006).
Os mais importantes na gordura do leite são isômeros dos ácidos graxos: tetradecanoico
(C14:0 iso); pentadecanoico (C15:0, C15:0 iso e C15:0 anteiso); hexadecanoico (C16:0 iso);
heptadecanoico (C17:0, C17:0 iso e C17:0 anteiso) (FIEVEZ et al., 2003). Os ácidos graxos
iso e anteiso são classificados em função da posição da ramificação do grupo metil na cadeia
cabônica. Quando o grupo metil encontra-se no último átomo de carbono, o ácido graxo
denomina-se iso; quando se encontra no penúltimo, denomina-se anteiso (BELITZ;
GROSCH; SCHIEBERLE, 2009). O interesse crescente nesses ácidos graxos está relacionado
a seus potenciais efeitos benéficos à saúde e à sua influência sobre o ponto de fusão da
gordura do leite. Apesar de serem ácidos graxos de cadeia longa, apresentam baixo ponto de
27
fusão quando comparados a ácidos graxos com mesmo comprimento de cadeia
(VLAEMINCK et al., 2006).
Os ácidos graxos de cadeia curta (C4:0-C8:0) e ácido graxos de cadeia média
(C10:0-C14:0) são derivados da síntese de novo a partir do acetato e do β-hidroxibutirato.
Ácidos graxos de cadeia longa (> 16 átomos de carbono) são derivados da circulação
sanguínea e reservas energéticas dos animais, enquanto ácidos graxos de 16 carbonos são
derivados de ambas as fontes (BAUMAN; GRIINARI, 2003; HARVATINE; BOSCLAIR;
BAUMAN, 2009). A natureza saturada desses ácidos graxos é consequência tanto da
biohidrogenação do rúmen, mecanismo utilizado pela microbiota ruminal para se proteger dos
efeitos tóxicos dos ácidos graxos insaturados (ISHLAKA; GÜNAL; ABUGHAZALEH,
2015) e da síntese de novo na glândula mamária a partir de acetato e β-hidroxibutirato
(SHINGFIELD; BONNET; SCOLLAN, 2013). Os triacilgliceróis da gordura do leite
possuem massa molecular de 26 a 54 átomos carbono em uma distribuição não randômica
(Tabela 4) (LUBARY; HOFLAND; HORST, 2011). Os ácidos graxos de cadeia curta são
esterificados quase que exclusivamente na posição sn-3, enquanto os ácidos graxos de cadeia
média estão esterificados na posição sn-2, com excessão do ácido cáprico, esterificado
preferencialmente na posição sn-3. Em relação aos ácidos graxos saturados de cadeia longa, o
ácido palmítico apresenta padrão de distribuição sn-1,2 e o ácido esteárico é esterificado
preferencialmente na posição sn-1, enquanto os ácidos graxos insaturados de cadeia longa
(ácido oleico e linoleico) são esterificados nas posições sn-1,3 (LÓPEZ et al., 2006; BLASI et
al., 2008; GARCIA et al., 2014).
28
Tabela 3. Principais ácidos graxos da gordura do leite.
Nº de átomos de Carbonos Nome comum Valor médio (%)(1)
4:0 Butírico 2-5
6:0 Capróico 1-5
8:0 Caprílico 1-3
10:0 Cáprico 2-4
12:0 Láurico 2-5
14:0 Mirístico 8-14
15:0 Pentadecanóico 1-2
16:0 Palmítico 22-35
16:1 Palmitoleico 1-3
17:0 Margárico 0,5-1,5
18:0 Esteárico 9-14
18:1 Oleico 20-30
18:2 Linoleico 1-3
18:3 Linolênico 0,5-2
Fonte: JENSEN (2002). (1) Expresso em g/100 g de ácidos graxos totais.
Tabela 4. Distribuição regioespecífica dos ácidos graxos da gordura do leite.
Composição em ácidos graxos (mol %)
Ácido graxo sn-1 sn-2 sn-3
C4:0 1,3 0,4 17,9
C6:0 0,3 0,9 8,2
C8:0 0,3 0,2 4,7
C10:0 1,1 1,4 8,7
C12:0 2,5 4,8 5,1
C14:0 11,7 22,8 8,2
C16:0 46,8 44,1 12,0
C16:1 1,5 2,5 1,9
C18:0 11,1 5,3 5,2
C18:1 21,5 15,7 25,1
C18:2 1,7 1,9 2,7
Fonte: adaptado de BLASI et al. (2008).
29
Do ponto de vista nutricional, o consumo de gordura do leite tem sido ao longo
dos últimos 50 anos, associado ao aumento de obesidade, de colesterol e do risco de doenças
cardiovasculares. Com esta visão, em documento recente, a Organização Mundial da Saúde
recomendou mais uma vez a redução do consumo de gordura de origem animal (WHO, 2015).
No entanto, evidências científicas acumuladas nos últimos 20 anos demonstram que o tipo de
ácido graxo e sua posição estereoespecífica no triacilglicerol, são determinantes no seu efeito
nutricional (BERRY, 2009). Os ácidos graxos de cadeia curta, butírico (C4:0), capróico
(C6:0), caprílico (C8:0), de cadeia média cáprico (C10:0) e de cadeia longa esteárico (C18:0)
são considerados neutros na modulação da concentração plasmática do colesterol LDL
(PARODI, 2006; FAO, 2010; VALENZUELA; DELPALNQUE; TAVELLA, 2011). Este
efeito está possivelmente relacionado ao padrão de distribuição regioespecífica destes ácidos
graxos no triacilglicerol (sn-1,3), deixando-os menos disponíveis para hidrólise e consequente
digestão/absorção (HUNTER, 2001; BERRY; SANDERS, 2005; SOSA et al., 2014).
Contrariamente, os ácidos graxos láurico (C12:0), mirístico (C14:0) e palmítico (C16:0), que
correspondem a aproximadamente 40 % dos ácidos graxos presentes na gordura do leite, são
considerados hipercolesterolêmicos, ou seja, associados com o aumento das concentrações
plasmáticas de colesterol total e LDL (PARODI, 2004; PALMQUIST; JENSEN, 2008;
PARODI, 2009). Entretanto, este aumento está associado às partículas grandes de colesterol
LDL, que diferentemente das partículas pequenas e densas, não aumentam o risco de doenças
cardiovasculares. Diferentes relatos na literatura (DREON et al., 1998, SJOGREN et al.,
2004) associam uma dieta rica em gordura saturada, incluindo a gordura do leite, à redução de
partículas densas e pequenas de LDL. A meta-análise dos resultados de 60 estudos clínicos
revelou que a substituição isoenergética de carboidratos pelos ácidos graxos láurico, mirístico
e palmítico não alterou a relação entre o colesterol total: colesterol-HDL e especificamente o
ácido láurico contribuiu para o aumento dos níveis de HDL no sangue (MENSINK et al.,
2003). Assim, as propriedades anti-aterogênicas de ácidos graxos saturados podem compensar
o efeito de seu aumento no colesterol total e LDL e a utilização destas taxas como marcadores
pode ser inadequado (PARODI, 2009).
Os ácidos graxos insaturados, presentes em pequena concentração na gordura do
leite, podem apresentar efeitos positivos sobre os níveis de colesterol e outros indicadores de
saúde vascular. Dentre eles, há um crescente destaque para o ácido linoleico conjugado
(CLA), que é um grupo de isômeros posicionais e geométricos do ácido graxo linoleico
(C18:2 n-6), em que as duplas ligações são conjugadas (LOPES et al., 2015). Esses ácidos
graxos são considerados bioativos, pois apresentam potencial na promoção da saúde,
30
comprovado tanto em testes in vitro quanto em animais. Podem apresentar possíveis efeitos
benéficos nutricionais quanto às propriedades anticarcinogênica, antiaterogênica (JENSEN;
FERRIS; LAMMI-KEEFE, 1991; SHINGH, 2006) e atividades imunomodulatórias
(PARODI, 2006). O isômero cis-9, trans-11 (ácido rumênico) representa 75-90 % do total de
CLA em produtos lácteos. Este composto origina-se através da síntese endógena na glândula
mamária, via Δ9-dessaturase para ácido vacênico (trans-11 18:1), ou durante a
biohidrogenação no rúmen a partir da alimentação dos ruminantes (GRIINARI et al., 2000;
BHATTACHARYA et al., 2006).
Industrialmente, a gordura do leite é utilizada na forma de gordura anidra a qual é
definida como um produto gorduroso obtido a partir de creme ou manteiga pela eliminação
quase total da água e sólidos não gordurosos. A gordura anidra do leite (GAL) deve
apresentar no mínimo 99,7 % de matéria graxa, e teores máximos de 0,2 % de umidade, 0,35
de índice de peróxido (meq/kg matéria graxa) e 0,40 de acidez (g de ácido oleico/100 g de
gordura) (BRASIL, 1996).
Para obtenção da gordura anidra do leite, a gordura, que está na forma de emulsão
no sistema coloidal do leite, com variação entre 3,0-4,0 % geralmente, é separada através do
processo de centrifugação, para obtenção do creme de leite, que é concentrado em
aproximadamente 75 a 80 % de gordura para garantir a eficácia da inversão de fase na
próxima etapa. Este creme é forçado sob pressão, os glóbulos de gordura são rompidos, ocorre
a remoção da água, fazendo com que ocorra uma inversão de fase de óleo em água para água
em óleo. Com a fase aquosa, parte dos compostos solúveis em água, que constituem a
membrana do glóbulo de gordura do leite, é eliminada. Essa gordura passa então por um
secador a vácuo e a umidade é reduzida para < 0,1 % (WALSTRA; WOUTERS; GEURTS,
2006; FEARON, 2011).
A gordura anidra do leite é utilizada em aplicações industriais, tais como, para
padronização do teor de gordura em leite fluido, em sorvetes e produtos de confeitaria para
conferir melhores características de sabor e textura, em chocolates, substituindo parcial a
manteiga de cacau para com o intuito de retardar o aparecimento de fat bloom , e em produtos
com alto teor de gordura, como em manteigas e blends de gordura vegetal a fim de conferir a
estes produtos melhores propriedades físico-químicas (VANHOUTTE et al., 2002;
ROUSSEAU; SONWAI, 2010).
31
2.3 Gordura do leite: propriedades térmicas e aplicações tecnológicas
Para a indústria de alimentos, o comportamento da cristalização de óleos e
gorduras apresenta-se como fator importante para a obtenção da estrutura, textura e qualidade
desejáveis em produtos de base lipídica durante seu processamento, distribuição e estocagem.
As propriedades físico-químicas de redes cristalinas, como por exemplo, ponto de fusão e
cinética de cristalização, são dependentes da composição química da matriz lipídica, do meio
e das condições de processo ao qual esta é submetida (HIMAVAN; STAROV; STAPLEY,
2006).
A gordura do leite, devido a sua composição complexa, apresenta uma ampla
faixa de temperatura de cristalização e fusão. É completamente líquida acima de 40 oC e
completamente sólida abaixo de -40 oC (WRIGHT; MARANGONI, 2006). Entre essa faixa
de temperatura, encontra-se sempre como uma mistura de gordura líquida e cristalizada, cuja
proporção depende da temperatura.
Os eventos de cristalização referem-se à ordenação espontânea de um sistema
lipídico, caracterizado por restrição total ou parcial de movimento ocasionada a partir de
interações químicas ou físicas entre as moléculas de triacilgliceróis e são divididos em duas
fases: nucleação e crescimento dos cristais (SATO, 2001). Cada um desses eventos ocorre em
diferentes taxas de equilíbrio termodinâmico (TORO-VASQUEZ et al., 2002).
A nucleação, primeira etapa da cristalização, ocorre através de mecanismos
primários (homogêneo e heterogêneo) e de mecanismos secundários. A teoria de nucleação
clássica descreve a nucleação primária homogênea com base na organização das moléculas
em uma rede cristalina, sem interferência externa. Na nucleação primária heterogênea, uma
substância externa (por exemplo, um núcleo de cristalização) fornece energia para a
nucleação. Neste mecanismo a nucleação ocorre mais rapidamente e por isso é
comercialmente mais importante. Na nucleação secundária, os cristais existentes no sistema
geram novos núcleos através de mecanismos de contato (HARTEL, 2013). Este mecanismo é
influenciado por numerosos parâmetros, incluindo a força motriz para cristalização,
temperatura, aditivos, impurezas, taxa de agitação, número e tamanho dos cristais existentes e
características da superfície do cristalizador (SMITH et al., 2011). Após a formação, os
núcleos dos cristais rapidamente começam a aumentar, tornando-se uma estrutura compacta,
baseado na deposição de moléculas e no crescimento da matriz cristalina.
32
Diferenças nas formas cristalinas resultam em diferentes empacotamentos
moleculares de triacilgliceróis. O alto grau de complexidade molecular permite que um
mesmo conjunto de TAGs empacote-se em diversas estruturas, com diferentes níveis de
estabilidade (SATO, 2001). A possibilidade dos triacilgliceróis em assumir organizações
estruturais diferentes, tanto no estado sólido como no líquido, é denominada polimorfismo
(LAWLER; DIMICK, 2008).
Os cristais podem apresentar-se predominantemente em três formas polimórficas:
α, β’ e β, em ordem crescente de estabilidade (Figura 1). A forma é metaestável, com
empacotamento de cadeia hexagonal. A forma ’ possui estabilidade intermediária e
empacotamento perpendicular ortorrômbico. E a forma possui maior estabilidade, devido à
necessidade de maior energia de ativação para nucleação, com empacotamento paralelo
triclínico (SCHENCK; PESCHAR, 2004; MARTINI; AWAD; MARANGONI, 2006).
Fonte: adaptado de RØNHOLT, et al. (2014).
As diferentes espécies de TAGs que compõem os óleos e gorduras originam
diferentes tipos de cristais. A formação de cristais mistos ou compostos é baseada nas
semelhanças ou diferenças apresentadas na configuração molecular, como comprimento da
cadeia, o grau de insaturação, a natureza de duplas ligações e distribuição regioespecífica
(METIN; HARTEL, 2005). A gordura do leite se cristaliza predominantemente na forma
polimórfica β’, o que resulta em melhores propriedades funcionais devido a sua maciez e
melhor capacidade de aeração, possibilitando seu uso como matéria-prima para aplicação em
sistemas lipídicos (LÓPEZ et al., 2002; RØNHOLT; MORTENSEN; KNUDSEN, 2013).
Hexagonal (α) Ortorrômico (β’) Triclínico (β)
Figura 1. Ilustração das formas polimórficas dos triacilgliceróis.
33
Conhecer e controlar o processo de cristalização de óleos e gorduras é uma forma
de garantir sua estabilidade nos sistemas alimentícios complexos (TALBOT et al., 2006;
FOUBERT et al., 2007). Fatores como a taxa de resfriamento (WOODROW; DEMAN, 1967)
e a presença de compostos minoritários (WRIGHT et al., 2000; MAZZANTI et al., 2004)
afetam o processo de cristalização da gordura do leite.
Woodrow e Deman (1967) observaram que durante o resfriamento rápido, a
gordura do leite cristalizou predominantemente na forma α. No entanto, quando a gordura foi
submetida ao processo de temperagem observou-se a formação de cristais nas formas β’ e β.
Os primeiros cristais formados após resfriamento lento da gordura do leite são constituídos
por triacilgliceróis trissaturados, como a tripalmitina (PPP). A segunda variedade cristalina é
composta de triacilgliceróis contendo uma cadeia acil insaturada ou saturada de cadeia curta,
como BuPP e PPO (P = palmítico, O = Oleico, Bu = ácido butírico) (LAVIGNE, 1995).
A presença de compostos minoritários, tais como lipídios polares, mono- e
diacilgliceróis, colesterol, fosfolipídios e ácidos graxos livres na gordura do leite é
decorrência do processo de obtenção da GAL, a qual não passa pelo processo de refino. Os
lipídios polares, comumente encontrados na membrana do glóbulo de gordura do leite,
retardam o início da cristalização e reduzem a taxa de crescimento dos cristais (MAZZANTI
et al., 2004), enquanto sua remoção favorece a cristalização (WRIGHT et al., 2000).
A manutenção da forma polimórfica durante o armazenamento é desejável e é
dependente do tempo, da temperatura, bem como da composição química da base lipídica
(RIBEIRO et al., 2010). A distribuição não randômica de espécies de triacilgliceróis
característica da gordura do leite (JENSEN, 2002) pode favorecer a manutenção da forma β’
indefinidamente, o que é desejável para a aplicação em sistemas lipídicos.
A gordura do leite, por apresentar composição química diferenciada,
comportamento de cristalização, fusão e hábito polimórfico únicos, apresenta-se como uma
matéria-prima alternativa para estruturar novas bases lipídicas. Com este foco, estudos foram
conduzidos para obtenção de bases lipídicas plásticas, usando ou não a interesterificção, a
partir da mistura de gordura do leite com óleo canola (ROUSSEAU et al., 1996,
ROUSSEAU; HILL; MARANGONI, 1996a, ROUSSEAU; HILL; MARANGONI, 1996b),
de milho (RODRIGUES; GIOIELLI, 2003; RODRIGUES; ANTON; GIOIELLI, 2003,
RODRIGUES; GIOIELLI; ANTON, 2003), de girassol (RODRIGUES-RACT, et al, 2010),
de palma (DANTHINE, 2012) e ésteres de fitoesteróis (RODRIGUES et al, 2007). De forma
geral, os autores avaliaram a composição química, o conteúdo de gordura sólida, a
34
consistência e microestrutura e demonstraram o papel estruturante da gordura do leite na
composição de novas bases lipídicas.
De todos estes estudos, somente Rodrigues et al. (2007) e Danthine (2012)
avaliaram a constituição de bases lipídicas a partir da gordura do leite não interesterificadas.
Rodrigues et al. (2007) observaram que o comportamento de misturas de gordura do leite e
ésteres de fitoesterol foi antagônico. As misturas apresentaram menores pontos de fusão,
consistência e conteúdo de gordura sólida devido à formação de um sistema eutético.
Danthine (2012) avaliou a mistura de gordura do leite e óleo de palma e observou que as
alterações na consistência foram controladas pelo conteúdo de gordura sólida, pela
microestrutura e polimorfismo do material, evidenciando a capacidade da gordura do leite de
estruturar o sistema. Sistemas com adições superiores a 50 % do óleo de palma à gordura do
leite apresentaram incompatibilidade.
Com a reconhecida capacidade da gordura do leite de manter uma matriz oleosa
na rede cristalina, sua mistura a óleos vegetais com alto teor de ácidos graxos insaturados
pode viabilizar o desenvolvimento de bases lipídicas plásticas com teor reduzido de ácidos
graxos saturados. Neste contexto, o óleo de girassol alto oleico apresenta-se como uma
alternativa promissora para compor misturas com a gordura do leite.
O óleo de girassol alto oleico (OGAO) foi desenvolvido por pesquisadores russos
a partir da mutagênese química e cruzamentos seletivos do girassol visando à obtenção de
uma variedade de semente estável às condições climáticas, e, com alto teor de ácido oleico
(O’BRIEN, 2009). A composição típica do OGAO é representada por 3-5 % de ácido
palmítico (C16:0), 2-6 % de ácido esteárico (C18:0), 75 a 88 % de ácido oleico (C18:1) e
menos de 1 % de ácido linolênico (C18:3), que confere a este óleo estabilidade oxidativa dez
vezes superior em relação aos óleos de soja, canola e ao próprio óleo de girassol de
composição regular (GROMPONE, 2005).
O OGAO, considerado uma matéria-prima premium, é geralmente utilizado em
aplicações alimentícias que requerem o emprego de óleo líquido com estabilidade oxidativa
excepcional. Possui sabor e aroma neutros, característica associada ao seu alto potencial de
aplicação em alimentos, cosméticos e fármacos, e tem sido direcionado à obtenção de
produtos de máxima segurança toxicológica e biodegradabilidade (McKEON, 2005).
35
2.4 Métodos instrumentais de avaliação de bases lipídicas
Estudos de óleos, gorduras e bases lipídicas para aplicações industriais, devem
basear-se principalmente na compreensão das relações entre parâmetros tais como
composição de triacilgliceróis, ponto de fusão, conteúdo de gordura sólida (CGS),
comportamento térmico, cinética de cristalização, microestrutura, firmeza e hábito cristalino
(O'BRIEN, 2009). As técnicas instrumentais associadas a este tipo de estudo incluem análises
cromatográficas, ressonância magnética nuclear (RMN), calorimetria diferencial de varredura
(DSC, do inglês Differential scanning calorimetry), microscopia sob luz polarizada,
penetrometria de cone e difração de raios-X (TORO-VASQUEZ et al., 2002; CAMPOS,
2005).
O conteúdo de gordura sólida, determinado por RMN, expressa a relação entre o
conteúdo de gordura sólida e óleo líquido em temperaturas definidas, sendo um parâmetro
importante para predizer possíveis aplicações das bases lipídicas, além de ser utilizado para o
estudo da compatibilidade de gorduras em diferentes proporções (KARABULUT; TURAN;
ERGIN, 2004).
A cinética de cristalização também pode ser estudada por RMN, onde o
desenvolvimento de material cristalino sólido ocorre em função do tempo, permitindo a
aquisição de diferentes parâmetros cinéticos e termodinâmicos, que proporcionam uma visão
da natureza do processo de cristalização (RIBEIRO et al., 2009b). O modelo Avrami,
desenvolvido em 1940, é o modelo mais utilizado para descrever a cinética de transformação
da fase isotérmica e relaciona a cinética determinada experimentalmente com a forma de
crescimento e estrutura final da rede cristalina (NARINE et al., 2006). A caracterização da
cinética de cristalização é realizada de acordo com o tempo de indução (tSFC), conteúdo
máximo de gordura sólida (SFCmáx) e os parâmetros de Avrami, indicando a constante de
velocidade (k), o mecanismo de cristalização (n) e o período necessário para que 50 % da
cristalização ocorra [meio tempo de cristalização (t1/2)], que expressa a magnitude entre os
valores k e n. A constante da velocidade de cristalização (k) depende principalmente da
temperatura de cristalização. Essa dependência é expressa geralmente pela equação de
Arrhenius, e leva a nucleação e a taxa de crescimento dos cristais em consideração. O
expoente de Avrami, n, é sensível ao mecanismo de cristalização, no que diz respeito ao
processo de nucleação e dimensões do crescimento. A nucleação pode ser esporádica ou
instantânea e o crescimento cristalino pode ocorrer em uma, duas, ou três dimensões,
caracterizando a formação de agulha, discos ou cristais em forma de esferulitos,
36
respectivamente (Tabela 5) (McGAULEY; MARANGONI; 2002; MARANGONI, 2005;
RIBEIRO et al., 2009b).
Tabela 5. Valores para o Expoente de Avrami (n) para diferentes tipos de crescimento e
nucleação.
Tipo de
crescimento(a)
Tipo de
nucleação (b)
Expoente
de Avrami
(n)
Tipos de crescimento de cristais e de nucleação
esperada
3 1 3 + 1 = 4 Crescimento esferulítico com nucleação esporádica
3 0 3 + 0 = 3 Crescimento esferulítico com nucleação instantânea
2 1 2 + 1 = 3 Crescimento tipo disco com nucleação esporádica
2 0 2 + 0 = 2 Crescimento tipo disco com nucleação instantânea
1 1 1 + 1 = 2 Crescimento tipo agulha com nucleação esporádica
1 0 1 + 0 = 1 Crescimento tipo agulha com nucleação instantânea
(a) Tipo de crescimento: 3 = esferulítico; 2 = disco; 1= agulha. (b) Tipo de nucleação: 1= esporádica; 0 = instantânea.
Fonte: Adaptado de WRIGHT et al. (2000); McGAULEY; MARANGONI (2002).
O comportamento térmico de bases lipídicas reflete as propriedades gerais de
funcionalidade e aplicabilidade e é dependente da composição química do sistema. As
mudanças de fase líquido-sólido e sólido-líquido, cristalização e fusão, respectivamente,
constituem o aspecto mais importante das propriedades físicas. A cristalização resulta em uma
contração de volume, associada a um efeito exotérmico. A fusão, contrariamente, concorre
para expansão de volume, caracterizando um efeito endotérmico. Através do DSC, fenômenos
térmicos relacionados à cristalização e fusão de uma base lipídica são verificados
monitorando a entalpia e as transições de fase das diversas misturas de triacilgliceróis (TAN;
CHE MAN, 2002).
A rede estrutural de gorduras plásticas é fortemente influenciada pelas propriedades
dos cristais, tais como tamanho, morfologia e forma polimórfica, o que, por sua vez, está
diretamente associada à firmeza e aos aspectos sensoriais (TANG; MARANGONI, 2006). Os
cristais formados podem ser visualizados através da técnica de microscopia sob luz
polarizada, e podem apresentar as seguintes formas: esferulitos A: cristais com núcleo
compacto, cercados de agulhas longas e finas, distribuídas radialmente; esferulitos B:
pequenos núcleos cercados de cristais orientados aleatoriamente; Cachos: grupos de cristais
37
pequenos aproximadamente esféricos, arranjados aleatoriamente; feixes: cristais distribuídos
de forma paralela, orientados aleatoriamente formando uma estrutura semelhante a uma rede;
aglomerados: agregados de cristais esferulitos e cachos (BERGER et al., 1979).
Embora a firmeza esteja relacionada com as propriedades mecânicas das gorduras,
nenhuma definição universalmente aceita desta propriedade existe (RIBEIRO et al., 2009b).
A determinação experimental da firmezaa permite compreender as propriedades de bases
lipídicas como condições de plasticidade e espalhabilidade do produto (HAIGHTON; 1959).
O hábito cristalino pode ser identificado através de difração de raio-X. A técnica
fornece informações sobre as distâncias interplanares entre as cadeias de triacilgliceróis,
também denominadas short spacings, que caracterizam polimorfos específicos. A forma α
distingue-se por short spacing 0,42 nm, apresentado arranjo hexagonal; a forma β’ apresenta
short spacings 0,37-0,40 nm e a 0,42-0,43 nm sendo caracterizado pelo empacotamento
ortorrômbico e perpendicular, a forma β a 0,46 nm, com empacotamento triclínico
(SCHENCK; PESCHAR, 2004; HIMAWAN, STAROV STAPLEY, 2006).
38
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Caracterização das matérias –primas
As matérias-primas utilizadas neste trabalho foram gordura anidra do leite (GAL)
(Fonterra Ltda., Brasil) e óleo de girassol alto oleico (OGAO) (Cargill Foods, Brasil). Ambas
as matérias-primas foram caracterizadas quanto a acidez titulável, índice de peróxidos, índice
de iodo e saponificação. As determinações de teor de gordura e extrato seco total, foram
realizadas apenas para a GAL.
3.2 Formulação das bases lipídicas e avaliação das propriedades físico-químicas
As bases lipídicas foram preparadas a partir de misturas de gordura anidra do leite
e óleo de girassol alto oleico (GAL:OGAO % m/m) nas proporções 100:00 (mistura controle);
90:10; 80:20; 70:30; 60:40; 50:50. Foram preparadas 250 g de cada mistura, em triplicada, e
armazenadas em estufa BOD (Marconi, MA415/S) a 3°C até o momento das determinações
analíticas. As misturas foram caracterizadas quanto à composição em ácidos graxos e
triacilgliceróis, conteúdo de gordura sólida, compatibilidade, ponto de fusão, cinética de
cristalização, comportamento térmico de cristalização e fusão, microestrutura, firmeza e
hábito polimórfico. O hábito polimórfico foi avaliado após 7 e 50 dias de estabilização a
15 °C.
3.3 Determinações analíticas
3.3.1 Teor de gordura
Foi determinado segundo o método de Monjonier, após extração com éter etílico e
éter de petróleo (AOAC - método 995.19, 2006).
3.3.2 Extrato seco total (EST)
Foi determinado por secagem em estufa a 105 oC, segundo o método
AOAC – 920.116 (2006).
39
3.3.3 Acidez titulável
Os teores de ácidos graxos livres da gordura anidra do leite e do óleo de girassol
alto oleico foram determinados pelo método AOCS – Ca 5a-40 (2009) e expressos em % de
ácido oleico.
3.3.4 Índice de peróxidos
Foi determinado segundo o método AOCS – Cd 8b-90 (2009), com titulação com
Tiossulfato de Sódio 0,01 M.
3.3.5 Composição em ácidos graxos
A composição em ácidos graxos foi determinada em cromatógrafo em fase gasosa
(CGC Agilent 6850 Series GC System) equipado com coluna capilar e detector de ionização
de chama (FID). A esterificação dos ácidos graxos foi realizada segundo o método de
Hartman e Lago (1973). As análises cromatográficas foram realizadas nas seguintes
condições: volume injetado: 1,0 μL; divisão de fluxo (split) de 1:50; gás de arraste: Hélio;
fluxo coluna: 1,0 mL.min-1; velocidade linear: 24 cm.s-1 temperatura inicial do forno: 110 °C
(5 min), com rampa de aquecimento de 5 oC/min até 215 °C, sendo esta temperatura mantida
durante 24 min. A temperatura do injetor foi 250 °C e a do detector 280 °C.
As separações dos ésteres metílicos foram realizadas de acordo com o método
AOCS Ce – 1f-96 (2009) em coluna capilar DB-23 (Agilent Technologies, EUA) (50 %
cianopropilmetilpolisiloxano) com comprimento de 60 m; φ int: 0,25 mm; espessura do filme:
0,25 µm. Para determinação da composição qualitativa da GAL, do OGAO e das misturas
lipídicas foi utilizado um padrão comercial de metil éster de ácido graxo C4-C24 (Sigma-
Aldrich, Brasil). A composição quantitativa das matérias-primas e misturas lipídicas foi
realizada por normalização de área, sendo expressa como porcentagem em massa (g/100 g de
ácidos graxos totais). As frações apresentadas na composição em ácidos graxos foi
especificada da seguinte forma: C18:1 t (somatório de todos os isômeros de C18:1 trans);
C18:2 t (somatório de todos os isômeros não conjugados contendo ao menos uma dupla do
tipo trans); C18:3 t (somatório de todos os isômeros não conjugados contendo ao menos uma
dupla do tipo trans).
40
3.3.6 Índice de iodo e saponificação
Foram calculados em função da composição em ácidos graxos segundo os
métodos AOCS Cd – 1c-85 e Cd – 31-94 (2009), respectivamente.
3.3.7 Composição em triacilgliceróis
A composição em triacilgliceróis foi determinada por cromatógrafo em fase
gasosa (CGC Agilent 6850 Series GC System) com detector de ionização de chama (FID). A
coluna capilar utilizada foi DB-17 HT Agilent Catalog: 122-1811 (50 %
fenilmetilpolisiloxano), com comprimento de 30 m; φ int: 0,25 mm; espessura do filme: 0,15
µm. As análises cromatográficas foram realizadas nas seguintes condições: concentração da
amostra: 5mg/5 mL tetrahidrofurano; volume injetado: 1,0 μL; divisão de fluxo (split) de
1:100; gás de arraste: Hélio; fluxo coluna: 1,0 mL.min-1; velocidade linear: 40 cm.s-1;
temperatura inicial do forno: 250 ºC, com rampa de aquecimento de 5 oC/min até 350 °C. A
temperatura do injetor foi mantida a 360 °C e a temperatura do detector em 375 °C.
A composição em triacilgliceróis (TAGs) do OGAO por espécie foi determinada a
partir da composição em ácidos graxos obtida experimentalmente. Os cálculos foram
realizados pelo software PR Óleos com base na distribuição regioespecífica sn-1,3 random,
sn-2 random (ANTONIOSI FILHO; MENDES; LANÇAS, 1995). A identificação dos grupos
de TAGs do OGAO e da GAL foi realizada após integração dos picos dos cromatogramas e
expressa como porcentagem em massa (g/100 g de triacilgliceróis totais). A composição em
triacilgliceróis das bases lipídicas foi calculada a partir da composição química das matérias-
primas, considerando-se que a composição em TAGs das misturas representa uma
combinação linear entre a GAL e OGAO.
3.3.8 Conteúdo de gordura sólida
O conteúdo de gordura sólida foi determinado segundo o método AOCS Cd –
16b-93 (2009) por acondicionamento das amostras nas temperaturas de leitura, utilizando-se
Espectrômetro de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) (Bruker pc120 Minispec,
Alemanha) e banhos secos de alta precisão (0-70 °C±0,1°C) (TCON 2000 - Duratech, EUA).
A temperagem das amostras foi realizada conforme sequência: fusão completa para destruição
do hábito cristalino, 5 min a 60 oC e estabilizadas por 1 hora a 0 oC. As determinações foram
41
realizadas em série nas temperaturas de 10, 15, 20, 25, 30, 35 e 40 oC. A partir dos dados
obtidos experimentalmente, a compatibilidade entre as gorduras misturadas foi avaliada
através do diagrama de compatibilidade (BRAIPSON-DANTHINE; DEROANE, 2006;
RIBEIRO et al., 2009b; QUAST et al., 2013).
3.3.9 Ponto de fusão
O ponto de fusão foi determinado através do cálculo da temperatura
correspondente ao teor de sólidos igual a 4% obtido na equação polinomial ajustada à curva
de sólidos por RMN (KARABULUT; TURAN; ERGIN, 2004).
3.3.10 Comportamento térmico de cristalização e fusão
As curvas de cristalização e fusão foram determinadas por Calorimetria
Diferencial de Varredura (DSC) (DSC Q2000 - TA Instruments, EUA) com calibração por
índio, conforme o método AOCS Cj – 1-94 (2009). Aproximadamente 10 mg de amostra
foram pesadas em panelas de alumínio e recravadas hermeticamente. As curvas foram
realizadas nas seguintes condições: cristalização: temperatura inicial 80 oC por 30 min,
seguido de resfriamento a uma taxa de 2 oC/min até -80 oC; fusão: -80 por 30 minutos,
seguido de aquecimento a uma taxa de 5 oC/ min até 80 oC. Para avaliação dos resultados
foram considerados os seguintes parâmetros: temperatura de início de cristalização e fusão,
temperatura final de cristalização e fusão, temperatura do pico máximo de cristalização e
fusão e entalpia de cristalização e fusão (BILIADERIS, 1983).
3.3.11 Isoterma de cristalização
As isotermas foram realizadas a 15 oC. Os seguintes equipamentos foram
utilizados: Espectrômetro de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) (Bruker pc120
Minispec, Alemanha), banhos secos de alta precisão (0-70 °C ± 0,1 °C)
(TCON 2000 - Duratech, EUA) e banho Lauda (E200 Ecoline-star edition). As amostras
foram fundidas e mantidas na temperatura de 70 °C por 60 min para completa destruição do
histórico cristalino (RIBEIRO et al., 2009a). Em seguida, as determinações foram efetuadas
automaticamente a cada 1 min durante 120 min em compartimento de leitura estabilizado na
temperatura de 15 °C. A caracterização da cinética de cristalização foi realizada segundo o
42
período de indução, teor máximo de sólidos e tempo de estabilização da cristalização. A
equação de Avrami não linearizada, empregada para o estudo da cristalização é dada por
(CAMPOS, 2005):
SFC (t)
SFCmáx = 1 − e−ktn
Onde, SFC(t) descreve o conteúdo de gordura sólida (%) como função do tempo (t), SFCmáx é
o limite do conteúdo de gordura sólida, k é a constante de Avrami (min-1), a qual considera
tanto a nucleação quanto o crescimento do cristal e n é o expoente de Avrami, que indica o
mecanismo de crescimento dos cristais (WRIGHT et al., 2000). O meio tempo de
cristalização (t1/2) expressa a magnitude dos valores de k e n de acordo com:
𝑡1/2 = (0,693
𝑘) 1/n
3.3.12 Firmeza
A firmeza foi determinada utilizando-se Analisador de Textura (TA.XT Plus -
Stable Micro Systems, Inglaterra), controlado por microcomputador. O probe utilizado foi um
cone acrílico com ponta não truncada e ângulo de 45°. As amostras foram fundidas e
colocadas em béqueres de 50 mL. O acondicionamento foi realizado em estufa BOD
(Marconi, MA415/S) a 5 °C durante 24 h para cristalizar a gordura e em seguida durante 24 h
na temperatura de leitura (15 °C). Os testes foram realizados em quadruplicata, utilizando os
seguintes parâmetros: distância = 10 mm; velocidade = 2 mm/s; tempo = 5 s (RODRIGUES;
ANTON; GIOIELLI, 2003). A firmeza das misturas foi obtida em função da força máxima
exercida pelo equipamento e expressa em g.
43
3.3.13 Microestrutura
A morfologia cristalina foi avaliada por microscopia de luz polarizada
(microscópio Olympus modelo BX 51 - San Jose, EUA) acoplado a uma câmera de vídeo
digital (Media Cybernetics, Bethesda, EUA). As amostras foram fundidas e 10 uL foram
transferidos para lâminas de vidro pré-aquecidas (80 °C/15 min) que em seguida foram
cobertas com uma lamínula. As lâminas foram incubadas a 15 e 30 °C durante 24 h em estufa
BOD (Marconi, MA415/S). Foram capturadas três imagens para cada amostra pelo software
Pro-Plus versão 7.0 (Media Cybernetics, Bethesda, EUA), utilizando luz polarizada com uma
ampliação de 20 vezes. O parâmetro de avaliação para a análise quantitativa foi o número
total de cristais presentes em uma imagem, a densidade média, a média dos diâmetros dos
cristais, a % cristais aglomerados e a média dos diâmetros dos cristais não aglomerados
(GAMBOA; GIOIELLI, 2006).
3.3.14 Polimorfismo
A forma polimórfica foi determinada pelo método AOCS Cj – 2-95 (2009). As
misturas foram fundidas e estabilizadas a 15 °C durante 7 e 50 dias em uma estufa BOD
(Marconi, MA415/S). As análises foram realizadas a 15 °C em um difratômetro Philips PW
1710 (PANalytical, Almelo, Holanda), utilizando a geometria de Bragg-Brentano (θ:2θ) com
fonte de radiação Cu Kα (λ = 1.54056 Å, tensão de 40 KV e corrente de 30 mA). As medidas
foram obtidas com intervalos de 0.02° em 2θ e tempo de aquisição de 2 s, com verificações de
15 a 40° (varredura angular 2θ). A forma polimórfica foi identificada a partir das distâncias
interplanares características dos cristais (short spacings) (SCHENCK; PESCHAR, 2004).
3.4 Análise estatística dos dados
As misturas nas diferentes proporções GAL:OGAO [100:00 (mistura controle);
90:10; 80:20; 70:30; 60:40; 50:50 (% m/m)] foram preparadas em triplicata. A separação das
misturas em função da composição de ácidos graxos foi avaliada por análise quimiométrica
após normalização dos dados, utilizando o software online MetaboAnalyt 3.0 (XIA et al.,
2012) sem qualquer pré-tratamento dos dados. As ferramentas quimiométricas utilizadas
foram a análise de componentes principais (PCA), um método não-supervisionado de
44
reconhecimento de padrões, e a análise discriminante pelo método de mínimos quadrados
parciais (PLS-DA), um método supervisionado aplicado com o intuito de identificar variáveis
importantes com poder de discriminação, o qual foi validado pelos coeficientes de correlação
múltipla (R2) e validação cruzada (Q2). A significância dos biomarcadores foi ranqueada
usando o escore de importância de variável em projeção (score VIP > 1) do PLS-DA.
O efeito da adição do óleo de girassol alto oleico (OGAO) no teor de ácidos
graxos saturados e insaturados, ponto de fusão, conteúdo de gordura sólida e a cinética de
cristalização foi avaliado por Análise de Variância (ANOVA). Em caso de diferença, as
médias foram comparadas pelo teste de Tukey considerando-se nível de significância de 5 %.
Estes os resultados foram analisados utilizando-se o software STATISTICA 7.0 (StatSoft Inc.,
USA).
Correlações ao nível de 5% de significância foram utilizadas para avaliar o efeito
do conteúdo de gordura sólida e os parâmetros microestruturais (número de elementos
cristalinos e densidade média) sobre a firmeza das bases lipídicas. Estes resultados foram
analisados utilizando-se o software EXCEL 16.0 (2016).
45
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Caracterização das matérias-primas
A Tabela 6 apresenta as características físico-químicas da gordura anidra do leite
(GAL) e do óleo de girassol alto oleico (OGAO). A GAL atendeu aos parâmetros exigidos
pela Portaria N° 146, Anexo VIII, que estabelece o Regulamento Técnico de Identidade e
Qualidade de Gordura Anidra de Leite e prevê teor mínimo de 99,7 % de gordura e teores
máximos de 0,2 % de umidade e 0,4 % de acidez. No entanto, o índice de peróxidos,
determinação analítica que indica o estágio inicial de rancidez oxidativa, estava acima do
permitido pela legislação (máximo 0,35 meq/Kg de gordura). Este resultado deve-se,
possivelmente à manipulação da GAL após sua aquisição, que resultou na incoporação de
oxigênio e consequente aumento do índice de peróxido. A comercialização da GAL é
realizada em tambores de 250 kg, precisando ser fundida e fracionada em escala de planta
piloto para ser utilizada. Em relação ao índice de iodo, propriedade química que reflete o grau
de insaturação de óleos e gorduras, e o índice de saponificação, os valores encontrados para a
GAL corroboram com a faixa mencionada na literatura (HETTINGA, 2005).
O OGAO atendeu a RDC No 270 que preconiza teores de máximos de acidez de
0,3 % e índice de peróxidos máximo de 10 meq/Kg de gordura (BRASIL, 2005). Os índices
de iodo e saponificação estavam entre os limites preconizados pela Instrução Normativa No
49, Anexo I, que estabelece o Regulamento Técnico de Identidade e Qualidade de Óleos
Vegetais Refinados, e prevê teores máximos de índice de iodo ≥ 78 ≤ 90 g I2/100 g e índice de
saponificação ≥ 182 ≤ 194 mg KOH/g (BRASIL, 2006).
46
Tabela 6. Caracterização físico-química da gordura anidra do leite (GAL) e do óleo de
girassol alto oleico (OGAO).
Características GAL OGAO
Gordura (%) 99,80,03 nd*
Umidade (%) 0,20,06 nd*
Acidez (% ácido oleico) 0,380,01 0,080,03
Índice de Iodo (g I2/100 g) 24,40,21 87,451,77
Índice de saponificação (mg KOH/g) 221,450,64 190,80,42
Índice de peróxidos (meq/Kg) 1,680,38 0,220,02
* nd: não determinado
4.2 Caracterização das bases lipídicas
Em relação à composição em ácidos graxos (Tabela 7), observa-se, no geral, que a
GAL (mistura controle GAL:OGAO 100:00) apresentou predominância dos ácidos mirístico
(C14:0), palmítico (C16:0) e esteárico (C18:0), compreendendo 59,6 % do total de ácidos
graxos saturados. Entre os insaturados, o ácido oleico (C18:1) foi o majoritário (19,89 %). A
predominância dos ácidos mirístico, palmítico e esteárico como ácidos graxos saturados e do
ácido oleico como insaturado é tipica da gordura de leite (JENSEN, 2002). O óleo de girassol
alto oleico (OGAO) apresentou teores de ácido oleico (75,73 %) e linoleico (12,06 %)
preconizados pelo Regulamento Técnico de Identidade e Qualidade de Óleos Vegetais
Refinados, que estabelece valores entre 75 a 90,7 e 2,1 a 17 % para os ácidos oleico e
linoleico, respectivamente, para que um óleo de girassol possa ser classificado como de alto
teor de ácido oleico (BRASIL, 2006).
Observa-se na Tabela 7 que a adição de OGAO à GAL resultou em misturas com
redução significativa na concentração de ácidos graxos saturados, de 74,63 para 37,23 %, e no
aumento significativo da concentração de ácidos graxos insaturados, de 25,37 para 62,77 %.
Especificamente para os dos ácidos graxos láurico, (C12:0), mirístico (C14:0) e palmítico
(C16:0), descritos na literatura como hipercolesterolêmicos (PARODI, 2004; PALMQUIST;
JENSEN, 2008; PARODI, 2009), observou-se uma redução de 53,14, 56,60 e 50,56 %,
respectivamente, comparando-se a mistura controle com a mistura adicionada de 50 % de
OGAO. Contrariamente, observou-se um aumento de 163,14 % na concentração de ácido
oleico (C18:1).
47
Tabela 7. Composição em ácidos graxos (g/100 g) das misturas lipídicas e do óleo de girassol alto oleico.
Ácidos graxos GAL:OGAO (g/100 g)
100:00 90:10 80:20 70:30 60:40 50:50 OGAO
C4:0 1,170,02 1,080,06 0,920,01 0,870,02 0,640,09 0,580,01 nd
C6:0 1,650,01 1,510,06 1,340,06 1,470,22 0,970,02 0,840,03 nd
C8:0 1,230,12 1,030,18 0,910,14 0,820,08 0,710,04 0,590,04 nd
C10:0 3,410,15 2,820,35 2,410,40 2,210,18 1,870,08 1,500,14 nd
C12:0 5,250,04 4,480,16 3,860,21 3,470,07 3,010,11 2,460,06 nd
C14:0 14,150,08 11,760,77 9,881,19 9,100,40 7,930,47 6,140,39 0,110,15
C15:0 1,380,14 1,260,09 1,050,16 0,980,06 0,850,04 0,660,06 nd
C16:0 34,810,05 30,400,78 27,192,15 24,010,68 20,180,35 17,211,18 6,051,17
C16:1 (cis-9) 1,530,01 1,290,09 1,110,12 1,100,11 0,960,08 0,800,06 0,160,06
C17:0 0,880,03 0,790,03 0,660,09 0,640,02 0,540,02 0,450,04 0,050,00
C17:1 0,130,00 0,210,01 0,170,03 0,170,01 0,180,05 0,140,01 0,060,01
C18:0 10,640,16 9,660,08 10,091,04 8,310,42 6,850,16 6,560,40 3,670,04
C18:1 t 0,110,01 0,000,00 0,000,00 0,000,00 0,000,00 0,000,00 nd
C18:1 (cis-9) 19,890,22 28,411,91 34,222,66 39,981,38 46,080,68 52,341,33 75,730,17
C18:2 t 0,290,06 0,300,03 0,230,08 0,210,03 0,210,02 0,000,00 nd
C18:2 (cis-9,cis-12) 1,610,16 2,650,13 4,230,98 5,110,18 6,980,74 8,241,38 12,060,86
C18:3 t 0,610,06 1,040,42 0,570,04 0,540,04 1,060,42 0,670,34 nd
C18:3 (cis -9,cis-12,cis-15) 1,210,06 1,070,07 0,900,11 0,840,07 0,760,06 0,570,06 0,400,04
C20:0 0,080,00 0,210,06 0,280,04 0,180,02 0,200,01 0,230,08 0,320,00
C20:1 nd Nd nd nd nd nd 0,280,04
C22:0 nd Nd nd nd nd nd 0,840,12
C24:0 nd Nd nd nd nd nd 0,280,01
Saturados 74,63a 65,03b 58,58c 52,05d 43,77e 37,23f 11,32
Insaturados 25,37a 34,97b 41,42c 47,95d 56,23e 62,77f 88,68 (a,b,c,d,e,f) Médias com letras diferentes na mesma linha diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey (p<0,05).
nd: não detectado (< 0,05 g/100 g).
48
A análise dos componentes principais (PCA) das misturas de GAL:OGAO e do
OGAO revelou que essas bases lipídicas podem se distiguir entre si baseado nas primeiras
duas PCs, com 99,8 % da variância total dos dados, onde PC1 representou 99,6 % e
PC2 0,2 % (Figura 2). O gráfico de escores apresentou sete grupos distintos de amostras.
Avaliando-se PC1 (Figuras 2 a e b), é possível observar que o ácido palmítico (C16:0)
corresponde à variável de maior peso negativo e o ácido oleico (C18:1) à variável de maior
peso positivo para a separação das amostras. Observa-se na Figura 2a, que as misturas
GAL:OGAO 90:10, 80:20, 70:30, 60:40 e 50:50 se diferenciam da amostra controle
(GAL:OGAO 100:00) em função da maior concentração de ácido oleico e menor
concentração de ácido palmítico. Enquanto que adições de 10 e 20 % de OGAO à GAL
resultaram em misturas que não se diferenciaram entre si.
(a) (b)
Figura 2. Análise de componentes principais. Gráfico de escores (a) e gráfico de pesos das
misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) e do OGAO (b).
49
Figura 3. Análise discriminante pelo método de quadrados mínimos parciais (PLS-DA).
Gráfico de escores (a) e gráfico de pesos das misturas lipídicas (GAL:OGAO (% m/m) e do
OGAO (b).
A análise discriminente pelo método de quadrados mínimos parciais (PLS-DA)
foi realizada na tentativa de maximizar a separação, bem como identificar ácidos graxos
adicionais àqueles identicados usando PCA. Embora a PLS-DA tenha apresentado perfil de
separação semelhante ao observado pela PCA (Figuras 3 a e b), observou-se, através do
escore VIP (>1), que possibilita a seleção de variáveis importantes para projeção, que além
dos ácidos palmítico (escore VIP 1,96) e oleico (escore VIP 4,00), o mirístico (escore VIP
1,07) também foi importante para a separação das amostras (Figura 4). Os ácidos palmítico
(C16:0) e mirístico (C14:0), apresentavam alta intensidade relativa na mistura controle
(GAL:OGAO 100:00), reduzindo paulatinamente à medida que se adicionou OGAO à GAL,
até atingir intensidades relativas muito baixas no OGAO. Inversamente, a intensidade relativa
do ácido oleico (C18:1), que era muito baixa na GAL, aumentou com o aumento da
concentração de OGAO nas misturas.
(a) (b)
50
A Tabela 8 apresenta a composição em triacilgliceróis da GAL, do OGAO e das
misturas de GAL:OGAO, agrupados por número de carbonos, divididos entre baixa
(C26-C42) e alta (C44-C60) massa molecular. A GAL (mistura controle GAL:OGAO 100:00)
apresentou, entre os TAGs de baixa massa molecular, maiores concentrações dos compostos
por 36, 38, 40 e 42 átomos de carbono. Entre os TAGs de alta massa molecular, os formados
por 44 a 52 átomos de carbono apresentaram maior concentração quando comparados aos
TAGs de 54 átomos de carbono (Tabela 8). Este resultado é semelhante ao encontrado por
Queirós; Grimaldi; Gigante (2016) para a GAL. Em relação à composição triacilglicerólica do
OGAO, foram identificadas 14 espécies de TAGs de 50 a 60 átomos de carbono, sendo os de
54 átomos de carbono os majoritários (83,3 %), com predominância das espécies OOO e OOL
(O = Oleico; L = Linoleico), formados por ácidos graxos insaturados de 18 átomos de
carbono. Observa-se na Tabela 8 que a adição de OGAO à GAL resultou na redução da
concentração dos TAGs de baixa massa molecular (C26-C42) e no aumento da concentração
dos TAGs de alta massa molecular (C44-C60), com destaque para os TAGs de 54 átomos de
carbono, que aumentaram de 1,80 % para 42,37 % na mistura com 50 % de OGAO. No geral,
Símbolo Nome Escore VIP
C14:0 Ácido mirístico 1,07
C16:0 Ácido palmítico 1,96
C18:1 Ácido oleico 4,00
Figura 4. Características importantes identificadas por PLS-DA para as misturas lipídicas.
Caixas coloridas à direita indicam as concentrações relativas dos correspondentes em ácidos
graxos para cada formulação em estudo. Escore VIP > 1 é considerado estatisticamente
significativo.
51
a mistura GAL:OGAO 50:50 apresentou redução de 41,32% na concentração dos TAGs de
baixa massa molecular e aumento de 71,78 % na concentração dos TAGs de alta massa
molecular. Essa modificação da composição química da GAL pela adição de OGAO foi
acompanhada pela redução significativa do ponto de fusão das misturas (Tabela 9). A
redução, mais acentuada a partir da adição de 40% de OGAO, deve-se, possivelmente, à
menor concentração de espécies de TAGs trissaturados, que apresentam ponto de fusão entre
54 e 65 oC, e ao aumento na proporção de TAGs triinsaturados provenientes do OGAO, com
pontos de fusão entre -14 e 5,6 oC (O’BRIEN, 2009).
Tabela 8. Composição em triacilgliceróis(1) (g/100 g) das misturas lipídicas e do óleo de
girassol alto oleico.
TAGs GAL:OGAO (% m/m)
100:00 90:10 80:20 70:30 60:40 50:50 OGAO
C26 0,37 0,33 0,29 0,26 0,22 0,19 -
C28 1,96 1,76 1,57 1,37 1,18 0,98 -
C30 1,76 1,58 1,40 1,23 1,06 0,88 -
C32 3,92 3,52 3,13 2,74 2,35 1,96 -
C34 6,67 6,00 5,33 4,67 4,00 3,34 -
C36 12,00 10,81 9,61 8,40 7,20 5,99 -
C38 16,03 14,44 12,83 11,23 9,62 8,01 -
C40 12,16 10,95 9,73 8,51 7,29 6,07 -
C42 8,58 7,73 6,87 6,00 5,14 4,28 -
C44 7,43 6,68 5,94 5,20 4,45 3,71 -
C46 7,64 6,87 6,11 5,34 4,58 3,82 -
C48 7,32 6,58 5,85 5,12 4,39 3,66 -
C50 7,06 6,40 5,75 5,11 4,46 3,83 0,59
C52 5,30 6,12 6,95 7,76 8,58 9,50 13,52
C54 1,80 9,93 18,05 26,17 34,31 42,37 83,03
C56 - 0,12 0,25 0,36 0,48 0,60 1,21
C58 - 0,10 0,20 0,31 0,41 0,52 1,03
C60 - 0,06 0,12 0,19 0,25 0,31 0,62
C26-C42a 63,45 65,03 58,58 52,05 43,77 37,23 0,00
C44-C60b 36,54 34,97 41,42 47,95 56,23 62,77 100,00 a C26-C42: Baixa massa molecular.
b C44-C60: Alta massa molecular.
(1) Calculada a partir da composição química das matérias-primas, considerando que a
composição em TAGs das misturas representa uma combinação linear entre a gordura do leite
e o óleo de girassol alto oleico.
52
Tabela 9. Ponto de fusão das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).
Mistura (GAL:OGAO) Ponto de fusão (oC)
100:00 31,760,02a
90:10 31,250,02b
80:20 30,71 0,05c
70:30 30,090,04d
60:40 29,070,05e
50:50 27,680,09f
(a,b,c,d,e,f) Médias com letras diferentes diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey
(p<0,05).
A Tabela 10 e a Figura 5 apresentam o conteúdo de gordura sólida das misturas
(GAL:OGAO 100:00, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50) a diferentes temperaturas. Observa-
se na Tabela 10 que o aumento da temperatura foi acompanhado pela redução significativa do
conteúdo de gordura sólida. A maior redução do conteúdo de gordura sólida das misturas
ocorreu entre 15-20 oC, faixa de temperatura na qual grande parte dos TAGs da gordura do
leite se fundem (MACGIBBON; TAYLOR, 2006). A redução do conteúdo de gordura sólida
das misturas foi menos acentuada quanto maior a concentração de OGAO, devido,
possivelmente, ao aumento da concentração de triacilgliceróis de baixo ponto de fusão na
mistura. Essa diferença foi de 17,22% para GAL (GAL:OGAO 100:00) e de 6,82 % para a
mistura GAL:OGAO 50:50. Para todas as temperaturas avaliadas (Tabela 10), exceto a 35 °C,
a adição de OGAO à GAL, em qualquer proporção, resultou na redução significativa do
conteúdo de gordura sólida. A 35 °C, todas as misturas diferiram significativamente da GAL,
porém, não diferiram entre si. Com base neste parâmetro, as misturas GAL:OGAO 70:30,
60:40, 50:50 apresentariam, possivelmente, perfil adequado de aplicação no que se refere à
espalhabilidade, resistência à exsudação de óleo e liberação de compostos voláteis, uma vez
que apresentam conteúdo de gordura sólida menor que 32 % a 10°C, maior do que 10 % a
21 °C e se fundem à temperatura corporal (GRIMALDI; GONÇALVES; ESTEVES, 2000).
53
Tabela 10. Conteúdo de gordura sólida (%) das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).
Mistura
(GAL:OGAO) 10 oC 15 oC 20 oC 25 oC 30 oC 35 oC
100:00 58,440,11aA 44,490,18aB 27,270,23aC 15,070,01aD 8,010,05aE 0,760,09aF
90:10 51,730,08bA 38,130,03bB 22,980,09bC 12,840,04bD 6,720,04bE 0,240,09bF
80:20 44,200,39cA 32,230,69cB 18,510,19cC 10,760,24cD 5,090,11cE 0,230,08bF
70:30 37,430,09dA 26,730,08dB 15,100,09dC 8,800,06dD 3,830,02dE 0,180,18bF
60:40 29,760,14eA 20,490,04eB 11,360,03eC 6,470,08eD 2,400,07eE 0,190,14bF
50:50 23,060,23fA 15,160,12fB 8,340,25fC 4,730,08fD 1,240,14fE 0,000,00bF
(a,b,c,d,e,f) Para cada temperatura avaliada, médias com letras diferentes na mesma coluna
diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey (p<0,05).
(A,B,C,D,E,F) Para cada mistura (GAL:OGAO), médias com letras diferentes na mesma linha
diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey (p<0,05).
Figura 5. Conteúdo de gordura sólida (%) das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).
0
10
20
30
40
50
60
10 15 20 25 30 35 40
Conte
údo d
e gord
ura
sóli
da
(%)
Temperatura (oC)
100:00 90:10 80:20 70:30 60:40 50:50
54
O estudo da compatibilidade entre os componentes das misturas no qual o
conteúdo de gordura sólida é plotado com a porcentagem de OGAO na mistura é apresentado
na Figura 6. A Tabela 11 apresenta as equações das retas e coeficientes de determinação. A
evolução linear do conteúdo de gordura sólida em função da composição (Figura 6) representa
compatibilidade total entre os constituintes por efeito de diluição (TIMMS, 1984; HARTEL,
1996). Do ponto de vista prático, essa compatibilidade é resultado da solubilidade no estado
sólido das moléculas de triacilgliceróis das misturas, o que torna muito difícil a separação dos
componentes. Sistemas de óleos e gorduras incompatíveis são representados graficamente por
desconstinuidades nas linhas de sólidos do diagrama de compatibilidade (TIMMS, 1984).
Figura 6. Diagrama de compatibilidade para das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).
0
10
20
30
40
50
60
0 % 10 % 20 % 30 % 40 % 50 %
Conte
údo d
e gord
ura
soli
da
(%)
Quantidade de OGAO na mistura
55
Tabela 11. Equação das retas e coeficientes de determinação da compatibilidade das misturas
lipídicas em diferentes temperaturas.
Temperatura (oC) Equação da reta R2
10 y = -7,131x + 65,726 0,9997
15 y = -5,8598x + 50,047 0,9994
20 y = -3,7986x + 30,556 0,9956
25 y = -2,0785x + 17,055 0,9990
30 y = -1,3736x + 9,3538 0,9982
Os termogramas de cristalização e fusão das misturas e do OGAO são
apresentados nas Figuras 7 e 8, respectivamente, e os parâmetros térmicos nas Tabelas 12
(cristalização) e 13 (fusão). A mistura controle (GAL:OGAO 100:00) apresentou curva típica
de cristalização da GAL (TOMASZEWSKA-GRAS, 2013), iniciando a cristalização a
17,410,02 oC e finalizando em -39,620,22 oC, liberando 68,440,69 J/g de energia para
cristalizar. Devido à variedade de ácidos graxos que estruturam seus TAGs, a GAL apresenta
curva de formato mais largo. O OGAO, por apresentar TAGs de menor ponto de fusão iniciou
a cristalização a -30,770,20 oC e finalizou a -42,100,77 oC, com liberação de
61,691,02 J/g de energia no processo. Por apresentar predomínio dos TAGs como o OOO e
OOL, apresenta curva estreita e aguda, característicos de grupos homogêneos de TAGs.
Com a adição de OGAO à GAL, houve aparecimento de um segundo pico de
cristalização nas misturas, com início entre -40,090,32 e -36,550,24 oC e final entre
-53,952,24 e -50,860,64 oC (Tabela 12), acompanhado da redução da entalpia do primeiro
pico (correspondente aos TAGs de alto ponto de fusão da GAL) e aumento destes parâmetros
térmicos no segundo pico. Essas mudanças no comportamento térmico ocorreram
possivelmente devido ao aumento proporcional da concentração dos TAGs de 54 átomos de
carbono provenientes do OGAO. Este efeito está associado à redução do número de
moléculas envolvidas na cristalização, que é proporcional à quantidade de energia liberada no
sistema (HUMPHREY; NARINE, 2004).
56
Figura 7. Termograma de cristalização das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).
Tabela 12. Comportamento térmico de cristalização das misturas lipídicas
(GAL:OGAO % m/m) e do óleo de girassol alto oleico.
Mistura Pico T inicial (oC) T Final (oC) T máxima pico (oC) ∆𝐇 (J/g)
100:00 1 17,410,02 -39,620,22 8,640,09 68,440,69
90:10 1 17,020,33 -25,713,59 7,540,08 46,666,25
2 -40,090,32 -53,952,24 -45,450,46 2,550,57
80:20 1 15,870,08 -8,020,48 6,550,35 22,892,82
2 -38,630,40 -52,940,32 -44,590,05 6,180,09
70:30 1 15,360,24 -12,130,46 4,760,27 22,711,21
2 -37,790,64 -52,031,97 -43,840,03 8,051,10
60:40 1 14,310,79 -13,830,81 2,700,10 19,351,68
2 -36,680,09 -51,711,45 -42,830,11 11,311,10
50:50 1 13,240,00 -13,461,12 1,170,20 13,450,77
2 -36,550,24 -50,860,64 -41,151,12 14,060,29
OGAO 1 -30,770,20 -42,100,77 -34,180,94 61,691,02
-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80
Ex
o
Flu
xo d
e ca
lor
(W/g
)
Temperatura (oC)
70:3060:4050:50
OGAO
90:1080:20
100:00
57
Quanto ao comportamento de fusão (Figura 8 e Tabela 13), a mistura controle
(GAL:OGAO 100:00) iniciou a fusão a -16,640,31 °C e terminou a 45,991,78 ºC, com
liberação de 68,070,73 J/g de energia. Apresentou um pico de fusão, que pode ser dividido
em três faixas de temperatura, onde inicialmente se fundem os cristais de baixo e médio ponto
de fusão, seguidos dos cristais de alto ponto de fusão. O óleo de girassol alto oleico iniciou a
fusão a -14,700,20 ºC e finalizou a 3,690,51 oC, com liberação de 50,671,52 J/g de
energia, apresentando um único pico que representa triacilgliceróis cristalizados
possivelmente na forma polimórfica β, formada no processo de resfriamento da amostra
(BOCKISCH, 1998). Adições superiores a 20 % de OGAO resultaram em dois picos
definidos de fusão, sendo que a quantidade de energia liberada nas transições térmicas
diminuiu com aumento da proporção de OGAO nas misturas, mas ainda assim foi maior para
o segundo pico quando comparado ao primeiro, pelo maior número de moléculas envolvidas
no processo de fusão desta fração de TAGs. O primeiro pico corresponde possivelmente aos
TAGs triinsaturados e diinsaturados, que apresentam menor temperatura de fusão
(-15 a 22,8 oC) (O’BRIEN, 2009), e o segundo pico é característico de TAGs de médio e alto
ponto de fusão, típicos da GAL. Para todas as misturas a maior fusão foi observada entre 15 e
20 oC, resultados que corroboram com a redução do conteúdo de gordura sólida das bases
lipídicas nesta faixa de temperatura (Tabela 10).
58
-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80
Endo
Flu
xo d
e ca
lor
(W/g
)
Temperatura (oC)
100:0090:10
80:20
70:3060:4050:50
OGAO
Figura 8. Termograma de fusão das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).
Tabela 13. Comportamento térmico de fusão das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) e
do óleo de girassol alto oleico.
Mistura Pico T inicial (oC) T Final (oC) T máxima pico (oC) ∆𝐇 (J/g)
100:00 1 -16,640,31 45,991,78 18,530,33 68,070,73
90:10 1 -24,490,16 45,210,64 17,640,07 61,803,83
80:20 1 -27,200,16 -10,020,56 -18,820,28 2,450,27
2 -5,310,64 43,770,48 16,640,05 49,651,87
70:30 1 -25,070,36 -6,791,44 -16,680,55 4,061,11
2 -2,891,78 43,560,56 15,930,16 35,643,15
60:40 1 -27,360,42 -5,041,12 -15,330,34 5,580,79
2 -1,200,18 43,340,76 14,530,14 33,250,21
50:50 1 -28,640,48 -3,310,56 -14,040,06 6,700,01
2 0,050,24 40,171,04 13,290,02 21,550,10
OGAO 1 -14,700,20 3,690,51 -4,050,22 50,671,52
59
O estudo da cristalização das misturas é apresentado na Figura 9 através das
curvas de cristalização a 15 oC e na Tabela 14, com os valores do tempo de indução (tSFC),
conteúdo máximo de gordura sólida (SFCmáx) e os parâmetros de Avrami (com os respectivos
coeficientes de determinação, (R2), indicando a velocidade (k) e o mecanismo (n) de
cristalização. Observa-se na Figura 9 que as curvas obtidas para as misturas GAL:OGAO
100:00, 90:10, 80:20 e 70:30 apresentaram duas fases distintas de aumento rápido do
conteúdo de gordura sólida. A primeira fase foi formada após o tempo de indução, que foi
menor para a mistura controle (GAL:OGAO 100:0) (13,000,05 min) do que que para mistura
GAL:OGAO 70:30 (17,670,58 min), as quais não diferiram significativamente das demais
misturas. Em seguida observou-se a formação de um platô e outra fase de aumento rápido do
conteúdo sólida antes de atingir o equilíbrio no ponto máximo de cristalização. A formação do
platô pode ser resultado de um período de transição polimórfica da forma cristalina menos
estável (α) para uma mais estável (β’) (FOUBERT et al., 2006). Observa-se ainda que a
adição de 40 e 50 % de OGAO à GAL resultou em curvas de cristalização cujos períodos de
indução foram significativamente maiores, possivelmente, devido à redução da concentração
de TAGs trissaturados, que iniciam o processo de cristalização.
Figura 9. Isoterma de cristalização a 15 oC das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).
0
5
10
15
20
25
30
0 20 40 60 80 100 120
Conte
údo d
e gord
ura
sóli
da
(%)
Tempo (minutos)
100:00 90:10 80:20 70:30 60:40 50:50
60
Tabela 14. Tempo de indução (tSFC), conteúdo máximo de gordura sólida (SFCmáx), constante
de Avrami (k), expoente de Avrami (n), meio tempo de cristalização (t1/2) e seus respectivos
coeficientes de determinação (R2) das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).
Mistura Parâmetros de Avrami
tSFC(min) SFCmáx(%) k(min-1) n t1/2 R2
100:00 13,000,05d 29,570,28a 3,13x10-3 0,00a 1,540,00d 33,390,15c 0,97
90:10 14,330,58cd 24,230,44b 7,01x10-60,00b 3,250,01b 34,581,01c 0,98
80:20 16,000,00cd 19,130,05c 6,72x10-60,00b 3,240,00b 35,200,70c 0,99
70:30 17,670,58c 15,700,17d 4,93x10-60,00c 3,240,00b 38,720,10b 0,99
60:40 22,670,58b 12,690,16e 3,01x10-60,00d 3,270,00a 43,580,03a 0,99
50:50 28,333,21a 9,710,09f 4,27x10-60,00c 3,180,00c 43,651,59a 0,99
(a,b,c,d,e,f) Médias com letras diferentes na mesma coluna diferem significativamente entre si
pelo teste de Tukey (p<0,05).
Observa-se na Tabela 14 que em todas as misturas houve redução significativa do
conteúdo máximo de gordura sólida (SFCmáx) com o aumento da proporção de OGAO, devido
a diluição do teor de ácidos graxos saturados (Tabela 7) em relação a mistura controle
(GAL:OGAO 100:00). Entretanto, somente a partir de 30% de adição OGAO à GAL
observou-se um aumento significativo do meio tempo de cristalização (t1/2). Da mesma forma,
a constante de velocidade de cristalização de Avrami, k, reduziu significativamente com o
aumento da concentração de OGAO nas misturas. A avaliação do expoente de Avrami, n, que
indica o mecanismo de cristalização, apresentou valores entre 1 e 2, para mistura controle
(GAL:OGAO 100:00), que sugerem crescimento dos cristais em forma de agulhas a partir de
núcleos instantâneos ou esporádicos. A adição de OGAO à GAL provocou uma mudança no
comportamento de cristalização das misturas. Todas as misturas apresentaram valores entre
3-4, com maior valor (3,27) para mistura GAL:OGAO 60:40 e menor valor (3,18) para a
mistura GAL:OGAO 50:50. Valores de n próximos de 3, indicam o crescimento de cristais
esferulíticos com nucleação instantânea ou do tipo disco com nucleação esporádica.
Geralmente n consiste em um número inteiro, porém valores fracionários, como os obtidos
neste trabalho, referem-se principalmente à formação de cristais de morfologia semelhante a
partir de nucleação esporádica e/ou instantânea ou pelo desenvolvimento simultâneo de
61
cristais com diferentes morfologias (MARANGONI, 2005). Em resumo, o comportamento
geral de cristalização indicou que a adição de OGAO à GAL resultou em aumento do tempo
de indução, redução do conteúdo máximo de gordura sólida, aumento do meio tempo de
cristalização, redução da constante de velocidade de cristalização e modificação no
mecanismo de nucleação e crescimento dos cristais.
A Figura 10 apresenta visualmente a rede cristalina das misturas. As imagens são
apresentadas a 15 e 30 oC, para melhor identificação da morfologia dos cristais. Na Tabela 15
são apresentados os parâmetros quantitativos das microestruturas visualizadas apenas a 15 oC,
uma vez que a 30 oC, embora as misturas apresentem conteúdo de gordura sólida, a maior
parte dos TAGs está fundida. Observa-se na Figura 10 que a GAL (mistura controle
GAL:OGAO 100:0) apresentou cristais com crescimento em forma de agulhas longas e finas
distribuídas radialmente, sugerindo a formação de cristais do tipo esferulito A. Verificou-se
que a adição de OGAO à GAL modificou a estrutura da rede cristalina, induzindo o
crescimeno de cristais no formato de discos, resultando no desenvolvimento simultâneo de
cristais com diferentes morfologias. Estes resultados mostram concordância com os valores de
n obtidos para a GAL [mistura controle GAL:OGAO 100:00 (1,54)] e para as demais misturas
lipídicas GAL:OGAO 90:10, 80:20, 70:30, 60:40 e 50:50, que apresentaram n entre 3,18-3,27
(Tabela 14). Além disso, foi possível predizer o tipo de crescimento dos cristais nas misturas
lipídicas através dos cálculos matemáticos adotados no modelo de Avrami.
62
100:00 – (a) 100:00 – (b)
90:10 – (a) 90:10 – (b)
80:20 – (a) 80:20 – (b)
63
70:30 – (a) 70:30 – (b)
60:40 – (a) 60:40 – (b)
50:50 – (a) 50:50 – (b)
Figura 10. Imagens da microscopia sob luz polarizada das misturas lipídicas
(GAL:OGAO % m/m), após estabilização a 15 (a) e 30 °C (b) por 24 horas com aumento de
20x.
64
Observa-se quantitavamente na Tabela 15 e visualmente na Figura 10 a, que a
15 oC, a GAL (mistura controle GAL:OGAO 100:00) apresentou rede densa de cristais de
gordura, com um elevado número de elementos cristalinos. Através da modificação desta
microestrutura pela adição de OGAO, pode-se notar o aumento da quantidade de óleo líquido
na matriz cristalina, o que resultou na redução da quantidade de cristais presentes e da
densidade média. Os altos valores de desvio-padrão em relação à média dos diâmetros, ou
seja, altos coeficientes de variação encontrados são característicos de gorduras cristalizadas
quando observadas sob a luz polarizada (ROUSSEAU; HILL; MARANGONI, 1996a;
RODRIGUES; ANTON; GIOIELLI, 2003). Além disso, o aumento da proporção de OGAO
nas misturas levou a uma maior quantidade de cristais aglomerados, sugerindo que o software
Image Pro Plus, pode ter considerado aglomerados de cristais como sendo um único cristal.
Contabilizando apenas os cristais individuais, observa-se na Tabela 15, que as misturas
apresentaram diâmetros entre 5,31 e 5,83 μm. Tanto o diâmetro médio dos cristais, quanto o
diâmetro médio dos cristais individuais apresentaram valor inferior a 30 μm, que é
considerado o limite para que o cristal de gordura possua aplicação tecnológica em alimentos
(HERRERA; ROCHA, 1996).
Tabela 15. Parâmetros da rede cristalina das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) a
15 oC.
Mistura
Elementos
Cristalinos
(no)
Densidade
média
DMéd cristais
(m)
% cristais
aglomerados
DMéd cristais
individuais
(m)
100:00 13.117 88,0016,12 11,6314,19 46,79 5,31
90:10 12.150 63,5511,16 11,9718,35 45,90 5,32
80:20 9.605 59,799,71 12,4516,48 47,40 5,38
70:30 10.324 47,977,98 13,1431,38 49,75 5,41
60:40 6.716 49,9510,25 14,3116,64 54,91 5,52
50:50 5.634 40,276,82 13,8312,42 59,57 5,83
Elementos cristalinos: número total de cristais presentes em uma imagem; Densidade média:
densidade média da área cristalina de uma imagem; DMéd: média dos diâmetros dos cristais;
% cristais aglomerados: proporção de cristais aglomerados em uma imagem; DMéd: média dos
diâmetros dos cristais não aglomerados de uma imagem.
65
As Figuras 11 e 12 apresentam os difratogramas das misturas lipídicas após 7 e
50 dias de estabilização a 15 oC, respectivamente, e a relação qualitativa dos polimorfos é
demonstrada na Tabela 16. Após 07 dias de estabilização, apenas as misturas GAL:OGAO
100:0, 90:10, 80:20 e 70:30 apresentaram fase cristalina, com short spacings característicos
de cristalização na forma polimórfica β’ (Figura 11). Após 50 dias de estabilização, o hábito
polimórfico das misturas não foi alterado e os triacilgliceróis das misturas (GAL:OGAO
60:40 e 50:50) cristalizaram na forma β’. O hábito polimórfico β’ da gordura do leite se deve
a diversidade de ácidos graxos que estruturam os seus triacilgliceróis (WRIGHT;
MARANGONI, 2006; O’BRIEN, 2009). Contrariamente, o óleo de girassol alto oleico,
apresenta tendência de formação de cristais na forma β, em função de sua composição
majoritária em ácido oleico (ACEVEDO; MARANGONI, 2010). Adições de até 50 % de
OGAO à GAL não afetaram o seu hábito polimórfico de cristalização, ou seja, prevaleceu a
forma β’, que é desejável tecnologicamente e isso está relacionado possivelmente aos teores
de ácido palmítico das misturas. De acordo com Ghotra et al. (2002), os teores de ácido
palmítico acima de 20 % são determinantes para promover a estabilidade da forma
polimórfica em óleos e gorduras. Apenas a mistura GAL:OGAO 50:50 apresentou
concentração deste ácido graxo abaixo de 20 % (17,21±1,18). O desenvolvimento de bases
lipídicas para aplicações tecnológicas em que os TAGs cristalizem em β’, ocorre em função
das características de cristalização desta forma polimórfica, caracterizada por cristais de
diâmetros variando de 3 a 5 μm, e por isso conseguem incorporar mais ar e compostos
líquidos na rede cristalina formada, apresentando capacidade de estruturar sistemas lipídicos
semissólidos.
66
Figura 11. Difratogramas das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) cristalizada a 15 oC
por 7 dias.
Figura 12. Difratogramas das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) cristalizada a 15 oC
por 50 dias.
0
400
800
1200
1600
15 20 25 30 35 40
Inte
nsi
dad
e (u
. a.
)
2θ (graus)
β'
90:10
80:20
70:30
60:40
50:50
100:00
β'
0
400
800
1200
1600
15 20 25 30 35 40
Inte
nsi
dad
e (u
. a.
)
2θ (graus)
90:10
80:2070:30
60:40
50:50
100:00
β'
β'
67
Tabela 16. Short spacings e formas polimórficas das misturas lipídicas
(GAL:OGAO % m/m) após 07 e 50 dias de estabilização a 15 °C.
Mistura Tempo (Dia) Short spacings (Å)
Forma polimórfica 4,2 3,8 3,7
100:00 07 4,16 (vs) 3,76 (vs) β´
50 4,18 (vs) 3,76 (vs) β´
90:10 07 4,19 (vs) 3,76 (vs) β´
50 4,19 (vs) 3,76 (vs) β´
80:20 07 4,17 (vs) 3,76 (vs) β´
50 4,19 (vs) 3,76 (vs) β´
70:30 07 4,19 (vs) 3,71 (vs) β´
50 4,11 (vs) 3,73 (vs) β´
60:40 07 - - não cristalizou
50 4,11 (vs) 3,71 (vs) β´
50:50 07 - - não cristalizou
50 4,23 (vs) 3,70 (s) β´
*Intensidades: v. very (muito); w. weak (fraco); m. medium (médio); s. strong (forte).
4.3 Efeito do conteúdo de gordura sólida e dos parâmetros microestruturais sobre a
firmeza das misturas lipídicas
As correlações obtidas entre o conteúdo de gordura sólida (Figura 13 a), o número
de elementos cristalinos (Figura 13 b) e a densidade média (Figura 13 c) com a firmeza das
misturas lipídicas a 15 oC foram significativas. Estes resultados indicam que a GAL (mistura
controle GAL:OGAO 100:0) apresenta baixa plasticidade inicialmente, uma vez que grande
parte dos seus triacilgliceróis ainda estão cristalizados. No entanto, adições de OGAO em
todas as formulações afetaram o equilíbrio entre gordura sólida e óleo líquido, aumentando a
plasticidade das misturas lipídicas, sem afetar sua capacidade da gordura do leite em
aprisionar o óleo líquido no interior da matriz cristalina, sugerindo que não apenas o teor de
sólidos, mas também a estrutura de cristalização da gordura do leite governa a firmeza da base
lipídica.
68
y = 119,67x - 1951,2
R² = 0,9342
P<0,0001
0
1000
2000
3000
4000
15 25 35 45
Fir
mez
a (g
)
Conteúdo de gordura sólida (%)
y = 0,4157x - 2400,4
R² = 0,8091
P<0,05
0
1000
2000
3000
4000
0 5000 10000 15000
Fir
mez
a (g
)
Elementos cristalinos (no)
y = 79,781x - 3061,5
R² = 0,9698
P<0,05
0
1000
2000
3000
4000
0 50 100
Fir
mez
a (g
)
Densidade média
Figura 13. Correlação entre a firmeza e o conteúdo de gordura sólida (a), número de
elementos cristalinos (b) e densidade média (c) das misturas lipídicas
(GAL:OGAO % m/m) a 15 oC.
Figura 14. Correlação entre a firmeza e o conteúdo de gordura sólida (a), número de
elementos cristalinos (b) e densidade média (c) das misturas lipídicas
(GAL:OGAO % m/m) a 15 oC.
(a)
(b)
(c)
69
5 CONCLUSÃO
A modificação da composição química da gordura anidra do leite (GAL) pela adição
de óleo de girassol alto oleico (OGAO) não afetou sua capacidade de orientar a
estrutura da rede cristalina, viabilizando a obtenção de misturas compatíveis em todas
as formulações estudadas.
No geral, o aumento da proporção de OGAO resultou no aumento da concentração de
ácidos graxos insaturados e redução do teor de ácidos graxos saturados, do ponto de
fusão, do conteúdo de gordura sólida e da firmeza.
A adição de OGAO à GAL afetou a cinética de cristalização e os mecanismos de
nucleação e crescimento dos cristais. Todas as misturas apresentaram diâmetro
cristalino inferior a 30 µm e hábito polimórfico em β’, propriedades físicas desejáveis
para sistemas lipídicos semissólidos.
Considerando o conjunto de resultados obtidos, as misturas GAL:OGAO (% m/m)
70:30, 60:40 e 50:50 apresentaram perfil de bases lipídicas plásticas indicadas para
aplicações tecnológicas variadas, como em massas de sorvete, alimentos a base de
manteiga e margarina, biscoitos, entre outros.
70
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ANEXO 2
90