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Efeito do soro do leite e goma guar nos teores de lactose, ácido lático e tempo de fermentação de bebidas lácteas

Publicado: 21 de março de 2014
Por: Shana Pires Ferreira, Eng. de Alimentos, Doutoranda em Eng. e Ciência de Alimentos, Universidade Federal do Rio Grande (FURG), RS; Marta Heidtmann Gonçalves, Eng. de Alimentos, Mestre em Eng. e Ciência de Alimentos, FURG, RS; William Jose Varela, Eng. de Alimentos, Mestre em Ciência e Tecn. de Alimentos, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), RS; Patricia Pinheiro dos Santos Acosta, Eng. de Alimentos, FURG, RS, e outros.
Sumário

Visando melhor aproveitamento do soro de queijo estudou-se a infl uência da proporção de soro e da concentração de hidrocoloide nos teores de lactose, ácido lático e tempo de fermentação de bebidas lácteas. Utilizou-se planejamento composto central rotacional com 3 pontos centrais, totalizando 11 experimentos. Empregaram-se as proporções soro/leite de 51, 55, 65, 75 e 79%, e as concentrações de hidrocoloide de 0,03; 0,04; 0,07; 0,10 e 0,11%. Os resultados foram tratados por análise de variância ao nível de signifi cância de 5%. A proporção de soro infl uenciou signifi cativamente (p<0,05) as variáveis resposta tempo de fermentação, lactose, sólidos totais e acidez titulável, porém não houve infl uência signifi cativa (p<0,05) para a concentração de hidrocoloide. Menores tempos de fermentação foram atingidos quando se utilizou até 65% de soro. Os maiores teores de lactose foram obtidos nos experimentos com maior proporção de soro, enquanto que as bebidas com menor proporção de soro apresentaram maior teor de sólidos totais e acidez titulável.

PALAVRAS-CHAVE: BEBIDA LÁCTEA FERMENTADA; SORO DE LEITE; HIDROCOLOIDE.

 

1 INTRODUÇÃO
O consumo de bebidas lácteas fermentadas vem aumentando sensivelmente no Brasil, provavelmente devido às suas propriedades sensoriais e nutricionais (ALMEIDA, BONASSI e ROÇA, 2001). De acordo com a legislação brasileira, as bebidas lácteas fermentadas são elaboradas com leite, soro de queijo, aromatizantes, corantes, edulcorantes, polpa de frutas e outros insumos (SIVIERI e OLIVEIRA, 2002).
O soro do leite, subproduto da fabricação do queijo, representa entre 80 a 90% do volume do leite processado e pode conter até 55% do total dos sólidos do leite, sendo denominado de soro doce quando a maior fração de sólidos é constituída por lactose (PORTO, SANTOS e MIRANDA, 2005; ANDRADE e MARTINS, 2002). O soro também pode ser obtido por precipitação ácida, sendo denominado soro ácido. Os tipos de soro resultantes desses processos apresentam composições diferentes (PELEGRINE e CARRASQUEIRA, 2008). O soro doce apresenta 4,9% de lactose, 0,9% de proteína bruta, 1,03% de gordura, 0,5% de cinzas, 6,7% de sólidos totais e pH 6,2. Já o soro ácido é composto por 4,3% de lactose, 0,9% de proteína bruta, 0,48% de gordura, 0,8% de cinzas, 6,4% de sólidos totais e pH 4,6 (SILVA, BOLINI e ANTUNES, 2004). A utilização do soro de queijo na elaboração de bebidas lácteas representa forma racional de aproveitamento desse produto, que além de apresentar excelente valor nutritivo, fornece alta qualidade proteica com baixo teor de gordura e lactose (SMITH, 2003; ALMEIDA, BONASSI e ROÇA, 2001).
O soro apresenta inúmeras aplicações nas indústrias de lácteos, carnes, panifi cação, chocolate, bebidas e outras. Os hidrocoloides ou coloides hidrofílicos, como as gomas, são importantes componentes da textura dos alimentos devido às suas propriedades que possibilitam a estabilização de emulsões de óleo em água (GARCIA-CRUZ, 2001), podendo agir como agentes emulsificantes (DICKINSON, 2009). Os hidrocoloides são utilizados como insumos na elaboração de bebidas carbonatadas (TAN, 2004), sorvetes, molhos, temperos (SIKORA et al., 2008), pudins e sobremesas (MUNHOZ, WEBER e CHANG, 2004).
A goma guar, galactomanana neutra, extraída da Cyamopsis tetragonolobus contém manose e galactose na proporção de 2:1. É estável ao calor e capaz de formar dispersões coloidais em água com elevada viscosidade. Galactomananas, como goma guar e a goma da planta do feijão, são amplamente utilizadas na indústria alimentícia como espessantes e agentes estabilizantes (DICKINSON, 2003), principalmente na elaboração de produtos lácteos (como iogurte e sorvete) contribuindo para a diminuição da sinérese (MUNHOZ, WEBER e CHANG, 2004).
Processos de fermentação utilizando micro-organismos, enzimas e processos mistos, resultam em produto que pode enobrecer a matéria-prima, deixando-a apta para o consumo (SPREER, 1991), além de contribuir para o aumento do valor nutricional dos alimentos (BICUDO et al., 2012). No processo de fermentação láctica são utilizadas culturas lácteas constituídas por Streptococcus thermophilus e Lactobacillus delbruecki subs. bulgaricus que são micro-organismos com metabolismo estritamente fermentativo, apresentando o ácido láctico como principal produto da fermentação de carboidratos (MARTINIS, ALVES e FRANCO, 2002). As culturas podem, eventualmente, incluir Streptococcus lactis e diacetilactis e Lactobacillus helveticus. Espécies de lactobacilos e estreptococos distinguem-se pela alta atividade em produzir ácido láctico e também pela atividade proteolítica (SALADO e ANDRADE, 1989).
O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito da adição de soro e da concentração de hidrocoloide na elaboração de bebidas lácteas fermentadas.
 
2 MATERIAL E MÉTODOS
2.1 MATÉRIA-PRIMA E INSUMOS
Foram utilizados para a elaboração das bebidas lácteas fermentadas: leite pasteurizado padronizado, soro doce, sacarose (açúcar refi nado), goma guar (Doce Aroma), polpa de fruta sabor morango (Ritter-R®), cultura láctica termofílica contendo Streptococcus thermophilus e Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (Yo-Mix 401- Danisco).
2.2 PROCESSO PARA ELABORAÇÃO DE BEBIDAS LÁCTEAS FERMENTADAS
As bebidas foram elaboradas em reatores de aço inox, com capacidade de 2 L e banho termostatizado com circulação de água. O processo consistiu em misturar o leite e o soro, aquecer a mistura a 70ºC, adicionar a sacarose e a goma guar. Realizou-se a pasteurização a 80ºC por 15 minutos, seguida de resfriamento até a temperatura de 42ºC. Inoculou-se a cultura láctica (5/1000(U/L)) e procedeu-se a fermentação até pH 4,6. A quebra do gel foi efetuada mediante agitação mecânica e resfriamento até a temperatura de 28ºC. Adicionou-se a polpa de fruta, sendo efetuada a homogeneização com resfriamento até 15ºC. O acondicionamento foi realizado em garrafas plásticas de 1 L e o armazenamento em câmara frigorífi ca a 5ºC. A formulação utilizada na elaboração da bebida láctea fermentada foi determinada conforme planejamento experimental (Tabela 1), sendo a concentração de sacarose e de polpa de fruta fi xada em 4% e 0,8%, respectivamente.
2.3 CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DO LEITE E DO SORO
As amostras de leite e soro foram caracterizadas quanto ao teor de gordura (%), pH, acidez titulável (ºD), proteínas (%), resíduo mineral fi xo (%), sólidos totais (%), umidade (%) e lactose (%).
O teor de gordura foi determinado conforme o método de extração etéreo de Mojonnie, método nº 989.05 da AOAC (2000) e o pH medido em potenciômetro digital (Quimis Q400HM, Brasil). A acidez titulável foi determinada por volumetria e expressa em graus Dornic (ºD) (BRASIL, 2006). Determinou-se o teor de proteína pelo nitrogênio total (Kjeldahl), utilizando o fator de conversão de 6,38 (BRASIL, 2006). A determinação do resíduo mineral fi xo foi realizada pelo método gravimétrico, em mufl a, à temperatura de aproximadamente 550ºC (BRASIL, 2006). Os sólidos totais foram determinados por método gravimétrico e o teor de lactose pelo método volumétrico de Lane-Eynon (BRASIL, 2006).
2.4 PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL E TRATAMENTO DOS RESULTADOS
Adotou-se delineamento composto central rotacional (DCCR), com 2 variáveis em 2 níveis, 4 pontos axiais e 3 repetições no ponto central (BARROS NETO, SCARMINIO E BRUNS, 2010), totalizando 11 ensaios (22+4+3). Os níveis das variáveis codifi cadas do planejamento experimental para a bebida láctea fermentada são apresentados na Tabela 1.
 
TABELA 1 - NÍVEIS DE VARIÁVEIS CODIFICADAS DO PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL PARA A BEBIDA LÁCTEA FERMENTADA
Efeito do soro do leite e goma guar nos teores de lactose, ácido lático e tempo de fermentação de bebidas lácteas - Image 1
 
As variáveis resposta foram: tempo de fermentação (min), lactose (%), sólidos totais (%) e acidez titulável (ºD). A Tabela 2 apresenta a matriz das variáveis codifi cadas e reais do planejamento experimental.
 
TABELA 2 – MATRIZ DE PLANEJAMENTO COM AS VARIÁVEIS CODIFICADAS E REAIS PARA ELABORAÇÃO DAS BEBIDAS LÁCTEAS
Efeito do soro do leite e goma guar nos teores de lactose, ácido lático e tempo de fermentação de bebidas lácteas - Image 2
 
Os resultados foram tratados por análise de variância (ANOVA) ao nível de signifi cância de 5%, com o auxílio do programa Statistica® versão 5.0 (STATSOFT, 1995).
 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 COMPOSIÇÃO QUÍMICA DO LEITE E DO SORO
O leite e o soro utilizados na elaboração das bebidas lácteas (Tabela 3) apresentaram composição química similar à do soro de queijo prato reportada por Spadoti et al. (2003) e atenderam a Instrução Normativa nº 51 (BRASIL, 2002) quanto à qualidade exigida para a elaboração de produtos alimentícios.
 
TABELA 3 - COMPOSIÇÃO PORCENTUAL MÉDIA DO LEITE E DO SORO UTILIZADOS NA ELABORAÇÃO DAS BEBIDAS LÁCTEAS FERMENTADAS
Efeito do soro do leite e goma guar nos teores de lactose, ácido lático e tempo de fermentação de bebidas lácteas - Image 3
 
3.2 INFLUÊNCIA DA CONCENTRAÇÃO DE SORO E DE GOMA GUAR NA ELABORAÇÃO DAS BEBIDAS LÁCTEAS FERMENTADAS
Os resultados experimentais mostrados na Tabela 4 demonstram que o tempo de fermentação constitui fator importante na elaboração da bebida láctea fermentada. As bebidas com as maiores proporções de soro apresentaram maior teor de lactose (Tabela 4), resultado que pode ser associado à maior concentração de lactose no soro do que no leite. Os teores de sólidos totais e a acidez titulável mostraram tendência de redução (Tabela 4).
As mudanças que ocorrem nos constituintes do leite (principalmente proteínas, gorduras e vitaminas) durante a fermentação (SALADO e ANDRADE, 1989) exercem infl uência nas propriedades sensoriais e dietéticas do produto fi nal. Bebidas lácteas com maior proporção de leite (que apresenta maior teor proteico e de gorduras que o soro) exigem menor tempo de fermentação, já que esses nutrientes auxiliam o metabolismo microbiano, acelerando a fermentação.
 
TABELA 4 – TEORES DE LACTOSE, SÓLIDOS TOTAIS E ACIDEZ TITULÁVEL NO FINAL DA FERMENTAÇÃO
Efeito do soro do leite e goma guar nos teores de lactose, ácido lático e tempo de fermentação de bebidas lácteas - Image 4
 
Ferrreira et al. (2005), estudando a infl uência de diferentes proporções de soro no tempo de fermentação de bebidas lácteas, observaram diminuição mais lenta do pH em bebidas com maior proporção de soro durante as primeiras horas do processo de fermentação.
Os efeitos estimados no tempo de fermentação, nos teores de lactose, sólidos totais e na acidez titulável podem ser verifi cados na Figura 1, notando-se a infl uência signifi cativa (p<0,05) do soro tanto no modelo linear como no modelo quadrático.
A análise de variância (ANOVA, Tabela 5) do tempo de fermentação permite verifi car que o modelo codifi cado não é estatisticamente signifi cativo nem preditivo, pois o modelo teórico para ser considerado signifi cativo deve apresentar valor de F calculado (Fcalc) superior a pelo menos três vezes o valor de F tabelado (Ftab). Por esse motivo não foi apresentada a equação codifi cada do modelo nem a superfície de resposta.
 
TABELA 5 - ANOVA DOS RESULTADOS DO TEMPO DE FERMENTAÇÃO
Efeito do soro do leite e goma guar nos teores de lactose, ácido lático e tempo de fermentação de bebidas lácteas - Image 5
 
Na análise de variância (ANOVA) para a variável resposta lactose (Tabela 6) é possível perceber que o valor de Fcal é 4,15 vezes superior ao valor de Ftab. Além disso, apresenta coefi ciente de determinação (R2) igual a 0,9545. Assim sendo, o modelo codifi cado pode ser dito estatisticamente preditivo e signifi cativo.
 
TABELA 6 - ANOVA DOS RESULTADOS DO TEOR DE LACTOSE
Efeito do soro do leite e goma guar nos teores de lactose, ácido lático e tempo de fermentação de bebidas lácteas - Image 6
 
FIGURA 1 - EFEITOS ESTIMADOS PARA AS RESPOSTAS: TEMPO DE FERMENTAÇÃO (a), LACTOSE (B), SÓLIDOS TOTAIS (C) E ACIDEZ TITULÁVEL (D)
Efeito do soro do leite e goma guar nos teores de lactose, ácido lático e tempo de fermentação de bebidas lácteas - Image 7
 
O modelo estatístico para o teor de lactose está representado pela equação 1, utilizada para gerar a superfície de resposta apresentada na Figura 2.
Lactose = 5,15 + 0,343 (P.S.) - 0,084 (P.S.)2                                                               (1)
 
FIGURA 2 - SUPERFÍCIE DE RESPOSTA QUE DESCREVE A INFLUÊNCIA DA PROPORÇÃO DE SORO E DE HIDROCOLOIDE SOBRE A LACTOSE DAS BEBIDAS LÁCTEAS
Efeito do soro do leite e goma guar nos teores de lactose, ácido lático e tempo de fermentação de bebidas lácteas - Image 8
 
A superfície de resposta para a lactose (Figura 2) mostra que bebidas preparadas com maiores proporções de soro apresentaram teor de lactose mais elevado ao fi nal da fermentação. A fermentação do tipo láctica tem a lactose como principal substrato que é convertida em ácido láctico. Somente 20% do substrato sofre a conversão, mas é o sufi ciente para produzir a coagulação das proteínas pela diminuição do pH até o ponto isoelétrico das caseínas (AMIOT, 1991).
O metabolismo dos componentes do leite é incompleto na fermentação láctica, ocorrendo pré-digestão considerada benéfi ca devido à produção de compostos intermediários (como o ácido láctico e outros ácidos orgânicos), além de outros compostos orgânicos capazes de controlar o crescimento de vários micro-organismos e de regular a fl ora intestinal do consumidor (SABOYA, 1997). O abaixamento do pH em todos os produtos de leites fermentados não somente retarda o crescimento de micro-organismos indesejáveis no produto, mas também proporciona sabor agradável e melhor conservação das suas propriedades.
A Tabela 7 apresenta a análise de variância da variável resposta teor de sólidos totais.
 
TABELA 7 - ANOVA PARA OS TEORES DOS SÓLIDOS DO PRODUTO DA FERMENTAÇÃO
Efeito do soro do leite e goma guar nos teores de lactose, ácido lático e tempo de fermentação de bebidas lácteas - Image 9
 
A ANOVA dos resultados obtidos para os teores de sólidos totais (Tabela 7) apresentou coefi ciente de determinação (R2) de 0,9656 e valor de Fcal, 5,6 vezes superior ao valor de Ftabç. Esses dados geram modelo codifi cado estatisticamente preditivo e signifi cativo, equação 2, podendo-se verifi car a superfície de resposta na Figura 3.
Sólidos totais = 11,84 - 1,488 (P.S.) - 0,444 (P.S.)2                                                                                     (2)
 
FIGURA 3 - SUPERFÍCIE DE RESPOSTA QUE DESCREVE A INFLUÊNCIA DA PROPORÇÃO DE SORO E DE HIDROCOLOIDE SOBRE OS SÓLIDOS TOTAIS DA BEBIDA LÁCTEA
Efeito do soro do leite e goma guar nos teores de lactose, ácido lático e tempo de fermentação de bebidas lácteas - Image 10
 
Pode-se constatar pela Figura 3 que o teor de sólidos totais é inversamente proporcional à percentagem de soro, ou seja bebidas elaboradas com maior porcentagem de soro apresentam menores teores de sólidos totais. Resultado similar foi observado por Cunha et al. (2008) avaliando bebida láctea e leite fermentado adicionados de probióticos. Como o teor de sólidos totais infl ui na viscosidade dos produtos torna-se necessário ajustá-lo para se obter a viscosidade desejada (MARTÍN-DIANA et al., 2003).
A Tabela 8 apresenta a análise de variância da variável resposta acidez titulável.
 
TABELA 8 - ANOVA DOS RESULTADOS DA ACIDEZ TITULÁVEL DAS BEBIDAS LÁCTEAS FERMENTADAS
Efeito do soro do leite e goma guar nos teores de lactose, ácido lático e tempo de fermentação de bebidas lácteas - Image 11
 
A análise de variância dos resultados da acidez titulável (Tabela 8) apresentou valor de Fcalc de 27,95, muito signifi cativo, e porcentagem de variação explicada (R2) pelo modelo de 96,54%, indicando bom ajuste dos dados a esse modelo (equação 3) e permitindo a geração de superfície de resposta (Figura 4).
Acidez titulável = 49,36 –2,174 (P.S.) + 1,054 (P.S.)2                                                                                                 (3)
 
FIGURA 4 - SUPERFÍCIE DE RESPOSTA QUE DESCREVE A INFLUÊNCIA DA PROPORÇÃO DE SORO E DE HIDROCOLOIDE SOBRE A ACIDEZ TITULÁVEL DA BEBIDA LÁCTEA
Efeito do soro do leite e goma guar nos teores de lactose, ácido lático e tempo de fermentação de bebidas lácteas - Image 12
 
Verifica-se pela Figura 4 que a porcentagem de soro é inversamente proporcional à acidez titulável das bebidas lácteas em razão dos micro-organismos responsáveis pela fermentação serem benefi ciados pelos nutrientes do leite, os quais inexistem no soro ou estão em menor concentração. Pinto et al. (2005) observaram que bebidas lácteas fermentadas elaboradas com 65% de soro e 0,03% de goma guar apresentaram baixa acidez e destacaram a preferência dos consumidores por bebidas lácteas fermentadas menos ácidas.
 
4 CONCLUSÃO
A percentagem de soro infl uenciou signifi cativamente (p < 0,05) o tempo de fermentação, os teores de lactose, sólidos totais e a acidez titulável das bebidas lácteas fermentadas. Já a concentração de hidrocoloide não exerceu infl uência signifi cativa nas variáveis estudadas.
As bebidas lácteas preparadas com maior porcentagem de soro tendem a apresentar maior teor de lactose, e menores teores de sólidos totais e acidez titulável. Nessas condições é possível elaborar bebidas lácteas fermentadas com menor porcentagem de soro (65%), de goma guar (0,03%) e menor tempo de fermentação, condição que pode ser atrativa na utilização de soro do leite.
 
REFERÊNCIAS
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8 BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Instrução Normativa nº 68, de 12 de dezembro de 2006. Ofi cializa os métodos analíticos físico-químicos para controle de leite e produtos lácteos, determinando que sejam utilizados nos laboratórios nacionais agropecuários. Diário Ofi cial [da] República Federativa do Brasil, Poder Executivo, Brasília, DF, 14 dez. 2006. Seção 1, p.8.
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11 DICKINSON, E. Hydrocolloids as emulsifi ers and emulsion stabilizers. Food Hydrocolloids, v. 23, p. 1473– 1482, 2009.
12 FERREIRA, S.P.; PINTO, M.H.; SANTOS, P.P.; VARELA, W.J.; RUIZ, W.A.; AUGUSTO, M.M.M. Efeito da proporção de soro e da concentração de hidrocolóide no tempo de fermentação e extrato seco de bebidas lácteas. In: CONGRESSO REGIONAL DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA E TECNOLÓGICA EM ENGENHARIA, 20., 2005, Foz do Iguaçu. Resumos... Foz do Iguaçu: UNIOESTE, 2005. p. 375.
13 GARCIA-CRUZ, C.H. Uso de hidrocolóides em alimentos: revisão. Higiene Alimentar, São Paulo, v. 15, n. 87, p. 19-29, 2001.
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26 SMITH, L. Overtraining, excessive exercise and altered immunity: is this a T helper-1 versus T helper-2 lymphocyte response? Sports Medicine, Texas, v. 33, n. 5, p. 347-364, 2003.
27 SPREER, E. Lactologia industrial. Zaragoza: Acribia, 1991. 617 p.
28 STATSOFT INC. Statistica data analysis system. Version 5.0. Tulsa, 1995.
29 TAN, C.T. Beverage emulsions. In: FRIBERG, S.E.; LARSSON, K.; SJOBLOM, J. Food emulsions. New York: Marcel Dekker, 2004. p. 485–524.
***O artigo foi originalmente publicado em B.CEPPA, Curitiba, v. 31, n. 1, p. 39-50, jan./jun. 2013.
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