Estudo da desidratação osmótica de yacon (Smallanthus sonchifolius) usando solutos alternativos à sacarose

Abstract

O yacon (Smallanthus sonchifolius) é uma raiz tuberosa de origem andina, com elevado teor de fruto-oligossacarídeos, e, por isto, apresenta diversas propriedades promotoras à saúde, tais como: estímulo do crescimento e da atividade de probióticos, aumento da absorção de minerais, regularização da função intestinal e redução do colesterol sérico. No entanto, pela sua elevada quantidade de água, possui baixa vida útil em condições ambientais. A desidratação osmótica representa uma alternativa tecnológica para reduzir perdas pós-colheita e aumentar a durabilidade dos alimentos. O presente trabalho desenvolveu um estudo do uso dos solutos glicerol, maltodextrina, polidextrose e sorbitol a fim de manter as propriedades do yacon osmodesidratado como prebiótico. Numa primeira etapa, os experimentos foram realizados com soluções de 33% de concentração de cada um dos quatro solutos na proporção de 1:12 (discos de yacon : solução osmótica) com agitação magnética de 900 rpm a 23 ± 2°C e pressão atmosférica. Foi verificada maior desidratação para as amostras tratadas com sorbitol e glicerol, com 81± 1 % e 80 ± 4% de redução de umidade respectivamente, contra 60 ± 1% da polidextrose. A maltodextrina não promoveu desidratação osmótica. Na segunda etapa do trabalho, empregando soluções osmóticas de glicerol e de sorbitol, foram realizados 12 experimentos em duplicata, através de um planejamento experimental fatorial completo, com 2 fatores, um contendo 2 níveis (temperaturas de 30 e 50°C) e, o outro, 3 níveis (concentrações de 30, 50 e 70%), na proporção de 1:20 (discos de yacon branqueado : solução osmótica), com agitação mecânica constante de 1.000 rpm. Na secagem foram encontrados dois períodos de taxa de desidratação para as condições trabalhadas, sendo que a difusividade mássica efetiva da água foi de 5,21 ± 1,12 × 10-10 a 2,60 ± 1,02 × 10-10 m2/s no primeiro período e 9,64 ± 0,31 ×10-11 a 3,72 ± 1,49 × 10-11 m2/s no segundo período para os tratamentos com glicerol e para o sorbitol de 13,01 ± 0,70 ×10-10 a 8,12 ± 0,18 × 10-10 m2/s no primeiro período e 2,28 ± 0,05 × 10-10 a 2,14 ± 0,05 × 10-10 m2/s no segundo. Os resultados indicaram que o modelo de Peleg (1988) mostrou-se adequado para predizer a umidade de equilíbrio. Também foram realizadas análises de perda de massa, umidade, sólidos solúveis, atividade de água, cromatografia em fase líquida (HPLC) para determinação do teor de açúcares e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram que a perda de água é favorecida pelo aumento da concentração da solução osmótica e pelo aumento da temperatura. A maior redução na atividade de água (aw final = 0,704 ± 0,010) foi atingida nos ensaios realizados com 70% de glicerol a 50°C. O tratamento com 70% de concentração a 30°C, em ambos solutos, também foi realizado com adição de 20 g/L de lactato de cálcio na solução osmótica, que resultou em maior teor de cálcio, fortalecendo a parede celular do yacon para ambos os ensaios, o que pode ser visualizado através de MEV.

The yacon (Smallanthus sonchifolius) is a tuberous root of Andean origin, with high levels of fructo-oligosaccharides; therefore, it has many health-promoting properties such as stimulating the growth and activity of probiotics, increase of minerals absorption, regulation of intestinal function and reduction of serum cholesterol. However, having a high amount of water, it has a poor shelf life under ambient conditions. Osmotic dehydration is a promising technology for reducing post-harvest losses and for increasing the food durability. The present work aims to develop a study of the use of solutes glycerol, maltodextrin, polydextrose and sorbitol, aiming at keeping the properties of osmodehydrated yacon as prebiotic. In a first step experiments were performed with solutions of 33% concentration of each of the four solute at a ratio of 1:12 (yacon : osmotic solution) with magnetic stirring of 900 rpm at 23 ± 2 °C and atmospheric pressure. Greater dehydration was observed for samples treated with sorbitol and glycerol, with 81 ± 1% and 80 ± 4% of moisture reduction respectively, versus 60 ± 1% of polydextrose. Maltodextrin didn`t promote osmotic dehydration. In the second stage, employing osmotic solutions of glycerol and sorbitol, 12 experiments were conducted in duplicate, using a full factorial experimental design with two factors: temperature (30 and 50 °C) and concentration (30, 50 and 70%) in the ratio of 1:20 (blanched yacon : osmotic solution) with constant mechanical stirring of 1,000 rpm. For the above conditions of osmotic dehydration, there were two periods of dehydration rate and the effective diffusivity of water was found to be in the range of 5.21 ± 1.12 × 10-10 to 2.60 ± 1.02 × 10-10 m2/s in first period and 9.64 ± 0.31 ×10-11 to 3.72 ± 1.49 × 10-11 m2/s in second period for glycerol tests and for sorbitol was 13.01 ± 0.70 ×10-10 to 8.12 ± 0.18 × 10-10 m2/s for the first period and 2.28 ± 0.05 × 10-10 to 2.14 ± 0.05 × 10-10 m2/s for the second. The results indicated that the model of Peleg (1988) proved to be adequate to predict the equilibrium moisture content. Also, samples were analyzed for mass loss, moisture, soluble solids, water activity, liquid chromatography (HPLC) method for determination of sugars and scanning electron microscopy (SEM). The results showed that loss of water is favored by increasing the concentration and temperature of the osmotic solution. The greatest reduction in water activity (aw = 0.704 ± 0.010) was reached in the tests conducted with 70% glycerol at 50 °C. Treatment with 70% concentration at 30 °C for both solutes were also performed by adding 20 g/L of calcium lactate in the osmotic solution, which resulted in a higher content of calcium, strengthening the cell wall of yacon, which can be viewed by SEM.