RESSALVA Atendendo solicitação do(a) autor(a), o texto completo desta tese será disponibilizado somente a partir de 16/05/2020. 1 Talita Maira Goss Milani Adição pré-extrusão de tiamina como precursor de odor e sabor de carne em proteína texturizada de soja: do desenvolvimento à aplicação São José do Rio Preto 2018 Talita Maira Goss Milani Adição pré-extrusão de tiamina como precursor de odor e sabor de carne em proteína texturizada de soja: do desenvolvimento à aplicação Tese apresentada como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutora em Engenharia e Ciência de Alimentos, junto ao Programa de Pós- Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Área de Ciência e Tecnologia de Alimentos, do Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Câmpus de São José do Rio Preto/SP. Financiadora: FAPESP – Processo: 2013/24590-1 Apoio: CAPES Orientadora: Profa. Dra. Ana Carolina Conti e Silva São José do Rio Preto 2018 Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca do IBILCE UNESP - Câmpus de São José do Rio Preto Milani, Talita Maira Goss. Adição pré-extrusão de tiamina como precursor de odor e sabor de carne em proteína texturizada de soja : do desenvolvimento à aplicação / Talita Maira Goss Milani. -- São José do Rio Preto, 2018 174 f. : il., tabs. Orientador: Ana Carolina Conti e Silva Tese (doutorado) – Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas 1. Tecnologia de alimentos. 2. Proteínas de soja texturizada. 3. Hambúrgueres. 4. Tiamina. 5. Processo de extrusão. 6. Compostos orgânicos voláteis. 7. Alimentos - Avaliação sensorial. I. Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho". Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas. II. Título. CDU – 664 Talita Maira Goss Milani Adição pré-extrusão de tiamina como precursor de odor e sabor de carne em proteína texturizada de soja: do desenvolvimento à aplicação Tese apresentada como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutora em Engenharia e Ciência de Alimentos, junto ao Programa de Pós- Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Área de Ciência e Tecnologia de Alimentos, do Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Câmpus de São José do Rio Preto/SP. Financiadora: FAPESP – Processo: 2013/24590-1 Apoio: CAPES Comissão Examinadora Profa. Dra. Ana Carolina Conti e Silva UNESP – São José do Rio Preto/SP Orientadora Profa. Dra. Maria Teresa Pedrosa Silva Clerici UNICAMP – Campinas/SP Profa. Dra. Marta de Toledo Benassi UEL – Londrina/PR Profa. Dra. Célia Maria Landi Franco UNESP – São José do Rio Preto/SP Prof. Dr. Maurício Boscolo UNESP – São José do Rio Preto/SP São José do Rio Preto 16 de maio de 2018 DEDICATÓRIA Ao Paulo e ao Murilo, com todo meu amor. AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus pela graça de chegar até aqui e poder realizar um sonho. Ao meu marido, Paulo, e ao meu filho, Murilo, pela força e pelo amor que me fortaleceu e me encorajou diante das dificuldades, do começo ao fim desta jornada. À minha mãe, Vera, e ao Luiz que são base da minha vida, sempre me apoiam e foram importantes nos cuidados do Murilo. Ao meu pai, Niro, e à Marli que, apesar da distância, torcem pela minha felicidade. À vó Cida, vô Zé e tia Cida que me educaram com muito amor para a vida. Aos meus queridos irmãos: Caio, Tainara e Tales. À minha segunda família, Paulo, Iraci e Tiago, que me apoiam com muito amor e estão sempre muito presentes. À minha família de fé, que amo muito: Bruna, Alencar, Serena e Glória. Às minhas grandes amigas de caminhada, que sorrimos e choramos juntas, e me presentearam com suas palavras e companhias acolhedoras: Dani Mercês, Kátia e Karina. À minha orientadora, Ana Carolina, por todos os ensinamentos, pelo carinho e respeito que sempre teve por mim e pelo meu trabalho e por me ajudar a me tornar uma pessoa e profissional muito melhor. Aos amigos Michele e João, pela companhia de tantos anos, no trabalho e na vida. À Natália, amiga preciosa, altruísta e cheia de vida, que tornou meus dias mais leves. À querida Suzane, pela parceria incondicional, que rendeu uma linda amizade. Aos queridos amigos de laboratório, Denise, Julaisa, Lara, Larissa, Leonardo, Liara, Patrícia, Raquel, Tatiane e Vânia, pelo companheirismo e por tudo o que compartilhamos e vivemos: alegrias, tristezas, conhecimentos, ansiedades, viagens, frustrações, festas, trabalhos, risadas, cansaços e conquistas. À técnica Alana, pelo suporte, aprendizado e amizade. À Amanda Paiva, pelas boas ideias e apoio absoluto em tantos anos de parceria. Aos professores da Comissão Examinadora da minha defesa de Tese, pelas valiosas contribuições para a melhoria do trabalho final. Aos amigos do Grupo de Casais de Lins: Bia, Zé, Michele, Caputo, Maira e Willian. À querida amiga Letícia, por acolher-me com carinho em sua casa. À Daniela e ao Prof. Maurício pelo auxílio no trabalho de Cromatografia. Aos doadores dos materiais insumos do projeto: Marsul Proteínas Ltda., ADM Foods & Wellness, Corantec Corantes Naturais Ltda., Doremus Alimentos Ltda., Denver Especialidades Químicas Ltda e Newdrop Química Ltda. Ao IBILCE e professores do Departamento de Engenharia e Tecnologia de Alimentos (DETA), pela oportunidade de aprendizado e de realização deste trabalho. À FAPESP (Processo n° 2013/24590-1 – bolsa de doutorado) e CAPES, pelo apoio financeiro. “A gratidão é um fruto fecundo da espiritualidade. Ela nos permite olhar a vida sem mágoas, rancores. Tudo foi como pôde ser.” Pe. Fábio de Melo RESUMO A proteína texturizada de soja (PTS) é obtida pelo processo de extrusão termoplástica e devido às suas características de textura, semelhantes às das fibras musculares da carne, é comumente utilizada como substituta de proteína animal. A aromatização da PTS pode ser uma forma de tornar o produto mais atrativo sensorialmente, e uma alternativa é a utilização de precursores de aroma como método de aromatização pré-extrusão, para evitar um aumento no teor lipídico do produto final. Por isso, o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma PTS, com odor e sabor de carne por meio da adição pré-extrusão de tiamina (precursor de aroma), e aplicá-la na elaboração de dois produtos: PTS moída e temperada (análogo de carne) e hambúrguer de soja. A proteína concentrada de soja (PCS) foi adicionada de 1,5% de tiamina e extrusada em diferentes condições, utilizando a Metodologia de Superfície de Reposta. Aplicou-se um primeiro delineamento experimental com três variáveis independentes (umidades da PCS, temperatura de extrusão e velocidade de rotação da rosca), a partir do qual foi utilizada a técnica de desejabilidade para aplicar um segundo delineamento experimental com duas variáveis independentes (umidades da PCS e velocidade de rotação da rosca). Assim, a umidade da PCS influenciou negativamente a razão de expansão, força de corte do extrusado reidratado e solubilidade da proteína em água. Por outro lado, influenciou positivamente a densidade, ideal da intensidade do odor de carne e o teor dos compostos voláteis hexanal, 2-pentilfurano, 2-pentiltiofeno e 1-butil-2-octenal. A maior intensidade do odor de carne foi percebida quando a umidade esteve em torno do ponto central, garantindo ainda uma boa avaliação para o ideal da intensidade do odor de carne. O croma da cor foi influenciado positivamente pela velocidade de rotação da rosca, enquanto a cromaticidade vermelha, a tonalidade cromática e a estabilidade da emulsão tiveram efeito da umidade da PCS e da velocidade de rotação da rosca. Os extrusados adicionados de tiamina, com umidade da PCS de 34% e velocidade de rotação da rosca de 216 ou 242 rpm destacaram-se pela aceitação do odor de carne, por possuírem altos teores de compostos voláteis com notas odoríferas de carne. Dois extrusados do delineamento (PCS com 28,4 e 34% de umidade) e um sem adição de tiamina foram utilizados na elaboração de análogo de carne e hambúrguer de soja, sendo que os produtos foram analisados quanto a suas propriedades físicas, aceitação sensorial e perfil descritivo utilizando o método Rate-All-That-Apply (RATA). O análogo de carne 28,4% U/com tiamina apresentou menor capacidade de absorção de água e maior força de compressão, porém os resultados são adequados para este produto. A aceitação global descreveu a amostra 34,0% U/com tiamina, devido aos atributos cor branca, odor de carne, gosto salgado, sabor de carne, sabor de miojo, sabor residual de queimado e cheiroso, enquanto que a aceitação do odor deveu-se ao odor de carne. A amostra 28,4% U/com tiamina destacou-se pela baixa aceitação da textura, devido a sua textura borrachenta, esfarelenta/arenosa e úmida. O hambúrguer de soja 28,4% U/com tiamina apresentou menor encolhimento, porém todos os resultados foram muito menores se comparado a produtos elaborados com carne. A aceitação do odor e sabor e a aceitação global foram maiores nos hambúrgueres com tiamina. A intensidade dos atributos odor de frango e cheiroso foi maior para os hambúrgueres com tiamina, enquanto que a intensidade do odor de soja/vegetal foi maior para o hambúrguer sem tiamina. O hambúrguer 34,0% U/com tiamina destacou-se pelo sabor de frango, cor branca e da textura macia. Já o hambúrguer 28,4% U/com tiamina foi descrito pela aceitação do odor, textura, sabor e aceitação global, devido ao odor de carne e de frango, por ser cheiroso e gostoso, além da baixa intensidade do odor de soja/vegetal, sabor de soja e de miojo. Desta maneira, o uso de tiamina como precursor de odor e sabor de carne na proteína texturizada de soja possibilita a obtenção de extrusados com propriedades físicas e funcionais adequadas, e maior intensidade do odor de carne e aceitação sensorial do odor de carne. Além disso, quando aplicada em produtos à base de soja, a presença da PTS com tiamina caracteriza os produtos pela maior aceitação do odor e sabor de carne. Palavras-chave: Extrusão termoplástica. Compostos voláteis. Precursor de aroma. Hambúrguer de soja. Análogo de carne. RATA. ABSTRACT Textured soy protein (TSP) is obtained through the thermoplastic extrusion process and, due to its texture characteristics, similar to those of muscle meat fibers, it is commonly used as a substitute for animal protein. TSP flavoring may render the product sensorially more attractive; using flavor precursors as a pre-extrusion flavoring method is a good choice in order to avoid an increase in the lipid content of the final product. Therefore, the objective of this study was to develop a meat flavored TSP through the pre-extrusion addition of thiamine (aroma precursor) and to apply it in the elaboration of two products: seasoned ground TPS (meat analogue) and soy burger. Concentrated soy protein (CSP) was added with 1.5% thiamine and extruded under different conditions, using the Response Surface Methodology. A first experimental design was applied with three independent variables (CPS moisture, extrusion temperature and screw speed), from which the desirability technique was used to apply a second experimental design with two independent variables (CPS moiture and screw speed). The CSP moisture influenced negatively expansion ratio, cutting force of the rehydrated extrudate and solubility of the protein in water. On the other hand, it positively influenced for density, ideal meat odor intensity and amount of volatile compounds hexanal, 2-pentylfuran, 2-pentylthiophene and 1-butyl-2-octenal. The strongest meat odor was noticed when CSP moisture was close to central point, still assuring a good score to the ideal meat odor intensity. Chroma was positively influenced by the screw speed, while the red chromaticity, the chromatic hue and the emulsion stability had an effect on the CSP moisture and the screw speed. Extrudates added of thiamine, with 34% CSP moisture and 216 or 242 rpm of screw speed stood out for their meat odor, as they had high amounts of volatile compounds with meaty notes. Two extrudates of the design (CSP with 28.4 and 34% moisture) and one without thiamine were used in the elaboration of the meat analogue and the soy burger, and the products were analyzed for their physical properties, sensory acceptance and descriptive profile, using the Rate-All-That-Apply (RATA) method. Meat analogue 28.4% U/with thiamine showed lower water absorption capacity and higher compressive force, which are adequate results for this product. Global acceptance described the sample 34.0% U/with thiamine, due to its attributes of white color, meat odor, salty taste, meat flavor, instant noodles flavor, residual flavor of burnt, and good aroma; on the other hand, the odor acceptance was due to its meat odor. Sample 28.4% U/with thiamine was characterized by a low texture acceptance, due to its dry, gritty/sandy and moist texture. The soy burger 28.4% U/with thiamine had lower cooked shrinkage, but all the results were much lower when compared to products made with meat. Odor and flavor acceptance as well as overall acceptance were higher for burgers with thiamine. The intensity of the chicken odor and the odorous attributes were higher for burgers with thiamine, while the intensity of the soy/vegetable odor was higher for thiamine-free burger. Burger 34.0% U/with thiamine stood out for its chicken taste, white color and soft texture. Burger 28.4% U/with thiamine had good acceptance by its odor, texture, flavor and had an overall acceptance due its meat and chicken odors, being described as delicious and having good aroma, as well as a low intensity of soy/vegetable odor , soy and instant noodles flavor. Thus, the use of thiamine as a precursor of meat odor and taste in textured soy protein enables us to obtain extrudates with adequate physical and functional properties, and a more intense meat odor and higher sensorial acceptance of the meat odor. In addition, when applied to soy-based products, the presence of TSP with thiamine grants the products with a greater acceptance for its meat odor and taste. Keywords: Thermoplastic extrusion. Volatile compounds. Aroma precursor. Soy burger. Meat analogue. RATA. LISTA DE ILUSTRAÇÕES CAPÍTULO 1 Figura 1: Degradação térmica da tiamina sob condições básicas. ............................................ 34 CAPÍTULO 2 Figura 1: Extrusora de rosca única (INBRAMAQ – RXPQ Labor 24).................................... 44 Figura 2: Perfis para valores previstos e desejabilidade não otimizados. ................................ 48 Figura 3: Perfis para valores previstos e desejabilidade otimizados. ....................................... 49 Figura 4: Ficha de avaliação sensorial dos extrusados. ............................................................ 57 Figura 5: Amostra de extrusado em copo plástico codificado.................................................. 58 Figura 6: Fotos das secções transversais e longitudinais dos extrusados de proteína concentrada de soja do primeiro delineamento experimental. ................................................. 66 Figura 7: Razão de expansão em função da temperatura de extrusão com a umidade da proteína concentrada de soja (A) e em função da velocidade da rosca com a umidade da proteína concentrada de soja (B) (primeiro delineamento experimental). ............................... 68 Figura 8: Tonalidade cromática (h) em função da temperatura de extrusão com a umidade da proteína concentrada de soja (A) e em função da velocidade da rosca com a umidade da proteína concentrada de soja (B) (primeiro delineamento experimental). ............................... 69 Figura 9: Intensidade do odor de carne dos extrusados em função da umidade da PCS (primeiro delineamento experimental). .................................................................................... 72 Figura 10: Tempo de residência dos extrusados em função da umidade da PCS (segundo delineamento experimental). .................................................................................................... 75 Figura 11: Fotos das secções transversais e longitudinais dos extrusados de proteína concentrada de soja do segundo delineamento experimental. .................................................. 77 Figura 12: Razão de expansão dos extrusados em função da umidade da PCS (segundo delineamento experimental). .................................................................................................... 81 Figura 13: Densidade dos extrusados em função da umidade da PCS (segundo delineamento experimental). ........................................................................................................................... 82 Figura 14: Força de corte dos extrusados hidratados em função da velocidade de rotação da rosca (segundo delineamento experimental). ........................................................................... 83 Figura 15: Valores de C* e b* dos extrusados em função da velocidade de rotação da rosca e valores de a* e tonalidade cromática (h) dos extrusados em função da umidade e da velocidade de rotação da rosca (segundo delineamento experimental). ................................... 83 Figura 16: Taxa de reidratação dos extrusados (segundo delineamento experimental). .......... 86 Figura 17: Fotos das secções transversais e longitudinais dos extrusados de proteína concentrada de soja, antes (A) e após (B) o teste de reidratação, e suas classificações (segundo delineamento experimental). .................................................................................................... 87 Figura 18: Solubilidade proteica dos extrusados em função da umidade da PCS (segundo delineamento experimental). .................................................................................................... 89 Figura 19: Estabilidade da emulsão dos extrusados em função da umidade da PCS e da velocidade de rotação da rosca (segundo delineamento experimental). ................................... 90 Figura 20: Intensidade do odor de carne dos extrusados em função da umidade da PCS (segundo delineamento experimental). ..................................................................................... 93 Figura 21: Ideal da intensidade do odor de carne dos extrusados em função da umidade da PCS (segundo delineamento experimental). ............................................................................. 94 Figura 22: Cromatogramas dos extrusados sem tiamina e com tiamina*. ............................... 95 Figura 23: Teor dos compostos voláteis em função da umidade da PCS (segundo delineamento experimental). .................................................................................................... 99 Figura 24: Análise de componentes principais entre a aceitação sensorial, a intensidade de odor de carne e o teor de compostos voláteis dos extrusados (A – Projeção das variáveis, B – Projeção das amostras). .......................................................................................................... 101 CAPÍTULO 3 Figura 1: Ilustração das medidas perpendiculares para obtenção da média do diâmetro (d) do hambúrguer de soja. ................................................................................................................ 120 Figura 2: Exemplo da tela do questionário de recrutamento apresentada aos consumidores, utilizando o programa FIZZ Sensory Analysis Software versão 2.50..................................... 122 Figura 3: Perguntas do questionário de caracterização dos consumidores inseridas no programa FIZZ Sensory Analysis Software versão 2.50......................................................... 122 Figura 4: Exemplo da tela apresentada aos consumidores para avaliação da aceitação sensorial usando o programa FIZZ Sensory Analysis Software versão 2.50. ........................................ 123 Figura 5: Questionário de caracterização de consumidores para o grupo de foco. ................ 126 Figura 6: Análise de componentes principais entre os atributos da análise descritiva e a aceitação sensorial dos análogos de carne (A – Projeção das variáveis, B – Projeção das amostras). ................................................................................................................................ 133 Figura 7: Análise de componentes principais entre os atributos da análise descritiva e a aceitação sensorial das amostras de hambúrguer de soja. ...................................................... 141 LISTA DE TABELAS CAPÍTULO 2 Tabela 1: Primeiro delineamento composto central rotacional. ............................................... 45 Tabela 2: Especificações das variáveis dependentes para cálculo da função desejável. .......... 47 Tabela 3: Segundo delineamento composto central rotacional. ............................................... 51 Tabela 4: Média ± desvio padrão para a razão de expansão, densidade e força de corte dos extrusados do primeiro delineamento experimental e do extrusado sem adição de tiamina (n = 10). ............................................................................................................................................ 63 Tabela 5: Média ± desvio padrão para os parâmetros de cor dos extrusados do primeiro delineamento experimental e do extrusado sem adição de tiamina (n = 12). ........................... 63 Tabela 6: Modelos quadráticos para as características físicas dos extrusados do primeiro delineamento experimental. ...................................................................................................... 67 Tabela 7: Média ± desvio padrão para os parâmetros sensoriais dos extrusados do primeiro delineamento experimental e do extrusado sem adição de tiamina (n = 57). ........................... 71 Tabela 8: Média ± desvio padrão para tempo de residência (n = 3) e amperagem (n = 14) do processo de extrusão do segundo delineamento experimental e do extrusado sem adição de tiamina. ..................................................................................................................................... 74 Tabela 9: Média ± desvio padrão para razão de expansão, densidade e força de corte (n = 10) dos extrusados do segundo delineamento experimental e do extrusado sem adição de tiamina. .................................................................................................................................................. 78 Tabela 10: Média ± desvio padrão para os parâmetros de cor dos extrusados do segundo delineamento experimental e do extrusado sem adição de tiamina (n = 12). ........................... 79 Tabela 11: Modelos lineares e quadráticos para as características físicas dos extrusados do segundo delineamento experimental. ....................................................................................... 80 Tabela 12: Média ± desvio padrão para as propriedades funcionais dos extrusados do segundo delineamento experimental e do extrusado sem adição de tiamina (*n = 3, **n = 2). ............. 85 Tabela 13: Modelos linear e quadrático para as características funcionais dos extrusados do segundo delineamento experimental. ....................................................................................... 88 Tabela 14: Média ± desvio padrão para os parâmetros sensoriais dos extrusados do segundo delineamento experimental e do extrusado sem adição de tiamina (n = 86). ........................... 92 Tabela 15: Modelos quadrático e linear para as características sensoriais dos extrusados do segundo delineamento experimental. ....................................................................................... 92 Tabela 16: Compostos voláteis identificados nos extrusados do segundo delineamento experimental por CG-EM. ........................................................................................................ 96 Tabela 17: Média ± desvio padrão para o teor de compostos voláteis, expressa em área relativa, dos extrusados do segundo delineamento experimental e do extrusado sem adição de tiamina (n = 3). ......................................................................................................................... 98 Tabela 18: Modelos lineares para os teores de compostos voláteis dos extrusados do segundo delineamento experimental. ...................................................................................................... 99 CAPÍTULO 3 Tabela 1: Condições de extrusão da proteína concentrada de soja para obtenção da PTS..... 114 Tabela 2: Padronização granulométrica (%) da proteína texturizada de soja por peneira e fundo. ...................................................................................................................................... 116 Tabela 3: Formulação básica do preparo do análogo de carne. .............................................. 117 Tabela 4: Formulação básica da produção do hambúrguer de soja. ....................................... 118 Tabela 5: Média ± desvio padrão para a capacidade de absorção de água (n = 6) e força de compressão (n = 20) das amostras de análogo de carne. ........................................................ 129 Tabela 6: Média ± desvio padrão (n =132) para aceitação sensorial das amostras de análogo de carne. .................................................................................................................................. 130 Tabela 7: Média ± desvio padrão para os atributos das amostras de análogo de carne (n = 66). ................................................................................................................................................ 131 Tabela 8: Média ± desvio padrão (n = 20) para o rendimento, encolhimento e textura dos hambúrgueres de soja. ............................................................................................................ 136 Tabela 9: Média ± desvio padrão (n =140) para aceitação sensorial dos hambúrgueres de soja. ................................................................................................................................................ 137 Tabela 10: Média ± desvio padrão para os atributos dos hambúrgueres de soja (n = 70). ..... 139 APÊNDICE 1 Tabela A1: Razão de expansão (RE) (média ± desvio padrão, n = 5) e teste de reidratação dos extrusados de farinha desengordurada de soja, obtidos no primeiro grupo de testes. ............ 156 Tabela A2: Razão de expansão (RE) (média ± desvio padrão, n = 5) e teste de reidratação dos extrusados de farinha desengordurada de soja, obtidos no segundo grupo de testes. ............ 157 Tabela A3: Razão de expansão (RE) (média ± desvio padrão, n = 5) e teste de reidratação dos extrusados de farinha desengordurada de soja, obtidos no terceiro grupo de testes. ............. 158 Tabela A4: Razão de expansão (RE) (média ± desvio padrão, n = 5) e teste de reidratação dos extrusados de proteína concentrada de soja, obtidos no primeiro grupo de testes. ................ 159 Tabela A5: Razão de expansão (RE) (média ± desvio padrão, n = 5) e teste de reidratação dos extrusados de proteína concentrada de soja, obtidos no segundo grupo de testes. ................. 161 Tabela A6: Razão de expansão (RE) (média ± desvio padrão, n = 5) dos extrusados de proteína concentrada de soja, obtidos no terceiro grupo de testes. ......................................... 162 Tabela A7: Teste de reidratação/intensidade do odor de carne/característica predominante no sabor dos extrusados de proteína concentrada de soja, obtidos no terceiro grupo de testes. . 162 Tabela A8: Característica do sabor dos extrusados de proteína concentrada de soja, obtidos no quarto grupo de testes. ............................................................................................................ 163 SUMÁRIO INTRODUÇÃO GERAL ....................................................................................................... 19 OBJETIVOS ........................................................................................................................... 21 Objetivo geral .......................................................................................................................... 21 Objetivos específicos ............................................................................................................... 21 ORGANIZAÇÃO DOS CAPÍTULOS .................................................................................. 22 CAPÍTULO 1 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA GERAL ................................................... 23 1. EXTRUSÃO TERMOPLÁSTICA ............................................................................ 24 2. EXTRUSÃO DE MATERIAIS PROTEICOS ......................................................... 26 3. SOJA ............................................................................................................................ 27 4. PROTEÍNA TEXTURIZADA DE SOJA ................................................................. 30 5. PRECURSORES DE AROMA DE CARNE............................................................ 32 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................................... 35 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 35 CAPÍTULO 2 – DESENVOLVIMENTO DE PROTEÍNA TEXTURIZADA DE SOJA COM ODOR E SABOR DE CARNE POR MEIO DA ADIÇÃO PRÉ-EXTRUSÃO DE TIAMINA ................................................................................................................................ 40 1. INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 41 2. MATERIAL E MÉTODOS ....................................................................................... 42 2.1. Material........................................................................................................................ 42 2.2. Ajuste da umidade da proteína concentrada de soja............................................... 43 2.3. Primeiro delineamento experimental ........................................................................ 44 2.4. Técnica de desejabilidade ........................................................................................... 46 2.5. Segundo delineamento experimental ........................................................................ 50 2.6. Avaliação das características de processo dos extrusados ...................................... 52 2.7. Avaliação das propriedades físicas dos extrusados ................................................. 52 2.7.1. Razão de expansão ........................................................................................................ 52 2.7.2. Densidade...................................................................................................................... 52 2.7.3. Força de corte................................................................................................................ 53 2.7.4. Cor ................................................................................................................................ 53 2.8. Avaliação das propriedades funcionais dos extrusados .......................................... 54 2.8.1. Capacidade de absorção de água .................................................................................. 54 2.8.2. Velocidade de reidratação ............................................................................................. 54 2.8.3. Teste de reidratação e índice de desintegração dos extrusados .................................... 55 2.8.4. Solubilidade da proteína em água ................................................................................. 55 2.8.5. Estabilidade da emulsão................................................................................................ 56 2.9. Avaliação das características sensoriais dos extrusados ......................................... 57 2.10. Análise dos compostos voláteis nos extrusados ........................................................ 59 2.11. Análise estatística dos dados ...................................................................................... 61 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO................................................................................ 62 3.1. Primeiro delineamento experimental ........................................................................ 62 3.1.1. Propriedades físicas dos extrusados .............................................................................. 62 3.1.2. Características sensoriais dos extrusados ..................................................................... 69 3.2. Segundo delineamento experimental ........................................................................ 73 3.2.1 Características do processo de extrusão........................................................................ 73 3.2.2 Propriedades físicas dos extrusados .............................................................................. 75 3.2.3 Propriedades funcionais dos extrusados ....................................................................... 84 3.2.4 Características sensoriais dos extrusados ..................................................................... 90 3.2.5 Teor de compostos voláteis nos extrusados .................................................................. 94 4. CONCLUSÕES ......................................................................................................... 102 REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 103 CAPÍTULO 3 - ELABORAÇÃO DE PRODUTOS À BASE DE PROTEÍNA TEXTURIZADA DE SOJA COM ODOR E SABOR DE CARNE ................................. 109 1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 110 2. MATERIAL E MÉTODOS ..................................................................................... 111 2.1. Material...................................................................................................................... 111 2.2. Denominação dos produtos elaborados .................................................................. 112 2.3. Escolha dos tratamentos para a produção de proteína texturizada de soja........ 112 2.4. Ajuste da umidade da proteína concentrada de soja............................................. 113 2.5. Produção da proteína texturizada de soja .............................................................. 114 2.6. Preparação e padronização granulométrica da proteína texturizada de soja granulada ............................................................................................................................... 115 2.7. Preparação do análogo de carne.............................................................................. 116 2.8. Produção do hambúrguer de soja ........................................................................... 117 2.9. Avaliação da capacidade de absorção de água do análogo de carne ................... 118 2.10. Avaliação do rendimento e encolhimento do hambúrguer de soja ...................... 119 2.11. Análise de textura do análogo de carne e do hambúrguer de soja ....................... 120 2.12. Avaliação sensorial do análogo de carne e do hambúrguer de soja ..................... 121 2.12.1. Caracterização dos consumidores ............................................................................... 121 2.12.2. Análise de aceitação sensorial .................................................................................... 123 2.12.3. Análise descritiva Rate-All-That-Apply (RATA) ....................................................... 124 2.13. Análise estatística dos dados .................................................................................... 128 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO.............................................................................. 129 3.1. Análogo de carne ....................................................................................................... 129 3.2. Hambúrguer de soja ................................................................................................. 135 4. CONCLUSÕES ......................................................................................................... 142 REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 143 CONCLUSÃO GERAL ....................................................................................................... 146 APÊNDICE 1: Estudo para definição da matéria-prima, parâmetros de extrusão e precursor de odor e sabor de carne para início do trabalho. ........................................... 148 APÊNDICE 2: Termo de Consentimento Livre e Esclarecido ......................................... 166 APÊNDICE 3: Exemplo de ficha de análise descritiva Rate-All-That-Apply (RATA) de ANÁLOGO DE CARNE ...................................................................................................... 167 APÊNDICE 4: Exemplo de ficha de análise descritiva Rate-All-That-Apply (RATA) de hambúrguer de soja .............................................................................................................. 168 APÊNDICE 5: Valores de p do teste t de Student entre as repetições do processo de extrusão.................................................................................................................................. 169 APÊNDICE 6: Frequências de atributos aplicáveis por amostra .................................... 170 ANEXO A – Parecer do Comitê de Ética em Pesquisa ..................................................... 172 19 INTRODUÇÃO GERAL A extrusão termoplástica é uma tecnologia versátil para obtenção de diversos produtos alimentícios. A proteína texturizada de soja é um dos produtos que pode ser produzido por essa tecnologia, em que alta temperatura, pressão e força de cisalhamento são aplicadas ao material proteico, para obter um produto de característica fibrosa semelhante à carne. Desta forma, ela tem uma ampla possibilidade de aplicação após hidratada, como substituta de carne ou como extensor (ingrediente) na formulação de diversos produtos cárneos, e também na fabricação de produtos como barras proteicas, cereais matinais, sopas e recheios de tortas, massas e salgadinhos. Além disso, o consumo de produtos à base de soja está diretamente relacionado a benefícios na saúde, como por exemplo, a proteção contra doenças cardiovasculares e a redução de risco de certos tipos de câncer. Porém, alguns componentes presentes na soja, como as lipoxigenases e isoflavonas, tornam o produto com características de odor e sabor considerados desagradáveis pelos consumidores (off-flavors). Se por um lado já existe alguns cultivares de soja que não apresentam a lipoxigenase, por outro a eliminação das isoflavonas não é uma boa alternativa, já que elas também têm um papel importante na manutenção da saúde do consumidor. Por isso, a aromatização do produto é uma opção para tornar o produto mais atraente sensorialmente para um maior número de consumidores. O procedimento convencional de aromatização nas indústrias produtoras de extrusados é a aplicação do aroma após a extrusão, usando uma base lipídica como veículo. No caso de proteínas vegetais texturizadas, tem se conhecimento de apenas uma empresa brasileira que produz “proteínas saborizadas”, sendo que essa aromatização/saborização é feita pós- extrusão, podendo chegar a um acréscimo de cinco vezes no teor de lipídios no produto final, se comparado a uma proteína texturizada de soja não aromatizada. Por isso, para manter o produto atraente do ponto de vista nutricional, a aromatização pré-extrusão por meio da adição de precursores de aroma é mais adequada, visto a não necessidade de incorporação de lipídeos no produto final. A tiamina, uma vitamina essencial para o bom funcionamento das células nervosas e do cérebro, quando submetida a altas temperaturas sofre degradação térmica podendo liberar compostos voláteis responsáveis pelo odor e sabor característicos de carne, e por isso pode ser um bom precursor de aroma de carne durante o processo de extrusão termoplástica. A aplicação dessa proteína texturizada de soja aromatizada em produtos mais populares à base 20 de soja, como o análogo de carne moída (proteína texturizada de soja em grânulos e temperada) e o hambúrguer de soja (produto isento de carne e à base de soja, tipo hambúrguer), atenderia não só a consumidores veganos e vegetarianos, mas também àqueles que consomem carne e buscam nos produtos à base de soja uma alternativa saudável para alimentação. Desta maneira, o desenvolvimento de uma proteína texturizada de soja com odor e sabor de carne por meio da adição pré-extrusão de tiamina é uma inovação de extrema relevância para o mercado de proteínas vegetais texturizadas. 143 tiamina, porém tinham menores intensidades de cor caramelo e odor de soja. Por meio da ACP, os hambúrgueres com tiamina destacaram-se pela aceitação do odor, textura, sabor e aceitação global, devido às altas intensidades de odor de carne e odor de frango (28,4% U/com tiamina) ou altas intensidades do sabor de frango e textura macia (34,0% U/com tiamina). Desta forma, a utilização de proteína texturizada de soja adicionada de tiamina demonstrou ser uma alternativa interessante na obtenção de produtos à base de soja com odor e sabor de carne. REFERÊNCIAS ACEVEDO-FANI, A.; SOLIVA-FORTUNY, R.; MARTÍN-BELLOSO, O. Nanostructured emulsions and nanolaminates for delivery of active ingredients: Improving food safety and functionality. Trends in Food Science and Technology, v. 60, p. 12-22, 2017. AOAC. Official methods of analysis of AOAC International: método oficial 925.10. 16. ed., v. 2. Gaithersburg: 1997. ARES, G. et al. Evaluation of a rating-based variant of check-all-that-apply questions: Rate- all-that-apply (RATA). 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Compostos voláteis sulfurados, com notas odoríferas relacionadas à carne e gordura, foram encontrados em todos os extrusados, inclusive naquele que não foi adicionado de tiamina. Entretanto, a intensidade e a aceitação do odor de carne foram correlacionadas com estes compostos voláteis para os extrusados adicionados de tiamina. A utilização da proteína texturizada de soja com odor e sabor de carne no preparo do análogo de carne não prejudicou a capacidade de absorção de água e a força de compressão da amostra, porém promoveu uma maior aceitação do odor se comparada à amostra sem tiamina, devido a maior intensidade do atributo odor de carne. Os análogos de carne adicionados de tiamina também foram caracterizados pela aceitação global, sendo que o atributo sabor de carne correlacionou-se com esta aceitação. A aplicação da proteína texturizada de soja com odor e sabor de carne na formulação de hambúrguer de soja não alterou as propriedades físicas das amostras, porém levou a uma maior aceitação do odor, sabor e aceitação global, se comparada ao hambúrguer sem tiamina. Os hambúrgueres adicionados de tiamina apresentaram maior aceitação do odor, sabor e aceitação global, devido ao odor de carne, odor e sabor de frango, além da baixa intensidade do sabor de soja. Quando a PTS com odor e sabor de carne for consumida como um análogo de carne, a melhor opção é ajustar a umidade da PCS em 34% (b.s), enquanto que quando ela for aplicada como ingrediente em formulações, a umidade da PCS deve ser de 28,4% (b.s). Este trabalho mostra que a utilização de tiamina como precursor de aroma resulta em extrusados com odor e sabor de carne, sem fazer uso adicional de óleo para aromatização. Além disso, a utilização da proteína texturizada de soja com odor e sabor de carne para a 147 obtenção de produtos à base de soja pode trazer melhoras consideráveis na aceitação e caracterização sensorial dos produtos.