RESSALVA Atendendo solicitação da autora, o texto completo desta dissertação será disponibilizado somente a partir de 30/08/2023 Ana Cecília Carnelossi Propriedades físicas, químicas e aplicação da espuma de aquafaba de grão-de-bico (Cicer arietinum) como substituta da clara em neve em preparações culinárias São José do Rio Preto 2021 Câmpus de São José do Rio Preto Ana Cecília Carnelossi Propriedades físicas, químicas e aplicação da espuma de aquafaba de grão-de-bico (Cicer arietinum) como substituta da clara em neve em preparações culinárias Dissertação apresentada como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia e Ciência dos Alimentos, junto ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, do Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual “Júlio de Mesquita Filho”, Campus de São José do Rio Preto. Orientadora: Prof.ª. Dr.ª Natália Soares Janzantti São José do Rio Preto 2021 Sistema de geração automática de fichas catalográficas da Unesp. Biblioteca do Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas, São José do Rio Preto. Dados fornecidos pelo autor(a). Essa ficha não pode ser modificada. C289p Carnelossi, Ana Cecília Propriedades físicas, químicas e aplicação da espuma de aquafaba de grão-de-bico (Cicer arietinum) como substituta da clara em neve em preparações culinárias / Ana Cecília Carnelossi. -- São José do Rio Preto, 2021 64 p. : il., tabs., fotos Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista (Unesp), Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas, São José do Rio Preto Orientadora: Natalia Soares Janzantti 1. Cicer arietnum. 2. Aquafaba. 3. Espuma. I. Título. Ana Cecília Carnelossi Propriedades físicas, químicas e aplicação da espuma de aquafaba de grão-de-bico (Cicer arietinum) como substituta da clara em neve em preparações culinárias Dissertação apresentada como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia e Ciência dos Alimentos, junto ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, do Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual “Júlio de Mesquita Filho”, Campus de São José do Rio Preto. Comissão Examinadora Prof.ª Dr.ª Natália Soares Janzantti UNESP – Campus São José do Rio Preto Orientador Prof.ª Dr.ª Ellen Silva Lago Vanzella UNESP – Campus São José do Rio Preto Prof.ª Dr.ª Lara Borghi Virgolin Centro Universitário de Rio Preto – UNIRP São José do Rio Preto 30 de Agosto de 2021 A Juliana Kindler Figueiredo (in memorian) que iniciou esta caminhada ao meu lado e esteve presente em cada etapa, de onde quer que esteja. “Qualquer dia, amigo, eu volto A te encontrar Qualquer dia, amigo, a gente vai se encontrar” Fernando Brant / Milton Nascimento AGRADECIMENTOS Agradeço à minha mãe, Ana Amália Gutierrez Carnelossi, ao meu pai, Airton Roberto Carnelossi (in memorian) e aos meus irmãos Ana Paula Carnelossi, Marcelo Augusto Gutierrez Carnelossi e Elias Alberto Gutierrez Carnelossi – meus primeiros professores – por todo amor, dedicação, paciência e suporte em minha vida. Por me ensinarem, com seus exemplos, a ter esperança e acreditar que o amor e a educação são as forças motrizes capazes de transformar o mundo. Ao meu companheiro de caminhada nesta vida, Leonardo Luiz Michelutti, por ter me apoiado incondicionalmente nesta jornada. Por ter, tantas vezes, me ajudado a levantar, lembrado da minha força e não me deixado desistir. Por toda doação, por todo amor e todo cuidado. Ao Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, principalmente ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos. A cada docente, colaborador e colega, pelos inestimáveis conhecimentos compartilhados. Em especial, à Prof.ª Dr.ª Ellen Silva Lago Vanzella; à Prof.ª Dr.ª Vânia Regina Nicoletti; ao colega Adilson Roberto Locali- Pereira e a Alana Lisbôa da Silveira. A Diretoria de Ensino – Região de São José do Rio Preto, nas pessoas da Sr.ª Prof.ª Silvia Maria Zangrando Nakaoski; Lucélia Mendes de Castilho; Maria Aparecida Espadari Bonfim e todos os colegas; pelo apoio. Às minhas amigas de toda a vida, Luciana Viscardi de Camargo e Beatriz Viscadi de Camargo, que sempre foram minhas parceiras e um porto seguro, por não me deixarem caminhar sozinha. Ao Felipe Thomazella Ferri pelo incentivo. E a todos os amigos que tornam a vida mais leve e feliz. Com imensa admiração, agradeço especialmente à minha orientadora, Prof.ª Dr.ª Natália Soares Janzantti, por ter aceitado este desafio de me orientar, e por ter sido tão generosa e complacente, nas mais diversas situações. Obrigada pela paciência, pela sensibilidade, pela dedicação e por todos os ensinamentos que levarei por toda a vida. “[...] É que não existe ensinar sem aprender e com isto eu quero dizer mais do que diria se dissesse que o ato de ensinar exige a existência de quem ensina e de quem aprende. Quero dizer que ensinar e aprender se vão dando de tal maneira que quem ensina aprende, de um lado, porque reconhece um conhecimento antes aprendido e, de outro, porque, observado a maneira como a curiosidade do aluno aprendiz trabalha para apreender o ensinando-se, sem o que não o aprende, o ensinante se ajuda a descobrir incertezas, acertos, equívocos” Paulo Freire (2001, p.259) RESUMO A aquafaba é a água proveniente da cocção das leguminosas, principalmente do grão- de-bico (Cicer arietnum). Este produto tem propriedades de formar espuma análoga à clara de ovo, além de propriedades emulsificante e gelificante. O objetivo deste trabalho foi avaliar a composição centesimal, sólidos solúveis, tensão superficial e teor de ácido fítico de aquafabas em comparação à clara de ovo. As análises de volume, escoamento e microscopia das espumas das aquafabas e da clara de ovo também foram avaliadas. As espumas de aquafabas foram utilizadas em preparação culinária - bolo. Os grãos-de-bico intumescidos (após remolho de 12 h) foram submetidos à cocção em panela de pressão elétrica por 40 min com diferentes proporções de água (grão-de-bico:água; 1:1; 1:2 e 1:3; m:m). As claras de ovo foram aquecidas a 54 ºC por 5 min. A composição centesimal das aquafabas (proporções de grão e água, m/m, 1:3, 1:2 e 1:1) apresentaram umidade entre 96,09 e 98,37%; cinza entre 0,19 e 0,42%; proteína entre 0,33 e 0,70%; carboidrato entre 1,11 e 2,82%; e lipídeo ausente. Na clara de ovo observou-se umidade de 87,81% e cinza de 0,65%, e o teor de proteína foi o mais dispare, 11,87%. Quanto aos sólidos solúveis a clara de ovo apresentou 18,6 ºBrix, enquanto para as aquafabas variou de 1,65 a 3,85 ºBrix. Não foram detectados teores de ácido fítico nas amostras de aquafaba. A tensão superficial variou de 51 a 53 mN/m para as aquafabas, enquanto a clara de ovo apresentou 51 nM/m. O volume de espuma da aquafaba variou de 1781,25 a 2154,25 mL, sendo que a aquafaba proveniente do cozimento 1:1 (água:grão, m/m) apresentou resultado (2154,25 mL) semelhante a clara de ovo (2281,25 mL). Quanto à drenagem, as aquafabas apresentaram comportamento semelhante à clara em neve, estabilidade até 10 min e depois a drenagem se manteve crescente nos primeiros 40 min, diminuindo após este tempo até estabilizar. As imagens microscópicas das espumas indicaram a formação de bolhas circulares e menores na amostra 1:1 que aumentaram de diâmetro na 1:3; já a clara em neve apresentou bolhas poliédricas e lamelas finas. Os resultados indicam que, apesar das aquafabas e clara de ovo apresentarem teores diferentes de proteína, as aquafabas possuem a capacidade de formar espuma devido a sua composição proteica. Os bolos, produto vegano, apresentaram características sensoriais semelhantes ao obtido por clara de ovo. As aquafabas, como plant-based, apresentaram capacidade de formar espuma e estabilidade semelhante à clara em neve, indicando ser um excelente substituto a esta fonte animal. Palavras-chave: Cicer arietnum. Aquafaba. Espuma. ABSTRACT Aquafaba is defined as the water in which legumes have been cooked, especially chickpeas (Cicer arietnum). This product is capable of creating a structured foamy substance that resembles whisked egg whites, in addition to emulsifying and gelling properties. The aim of this paper is to assess the centesimal composition, soluble solids, surface tension and phytic acid content of three different aquafabas from cooking chickpeas compared to egg white. Analysis of volume, drainage and microscopy of aquafaba foams and egg white were also evaluated. Aquafaba foams were used in culinary preparation - cake. The swollen chickpeas (after soaking for 12 h) were cooked in an electric pressure cooker for 40 min with different water ratios (chickpea:water; 1:1, 1:2, and 1:3; w:w). Egg whites were heated to 54 °C for 5 min. The centesimal composition of the aquafabas (grain/water ratio, w/w, 1:3, 1:2, and 1:1) showed that moisture content was between 96.09 and 98.37%, ash between 0.19 and 0.42%; protein between 0.33 and 0.70%, carbohydrate between 1.11 and 2.82%, and absent lipid. The egg whites showed a moisture content of 87.81% and 0.65% ash, the protein content differed the most with 11.87%. As for the soluble solids, egg whites have shown 18.60 ºBrix, while for aquafabas it ranged from 1.65 to 3.85 ºBrix. Phytic acid values were not detected in aquafaba samples. Surface tension ranged from 51 to 53 mN/m for aquafabas, while egg white showed 51 nM/m. The aquafaba foam volume ranged from 1781.25 to 2154.25 mL, and the aquafaba from the 1:1 (water:grain, w/w) presented a result (2281.25 mL) similar to egg white ( 2193.17 mL). The aquafabas drainage showed behavior similar to whipped egg white, stability up to 10 min and then the drainage kept increasing in the first 40 min, decreasing after this time until it stabilized. Microscopic images of the foams indicated the formation of circular and smaller bubbles in the 1:1 sample that increased in diameter at 1:3; on the other hand, the egg white foam had polyhedral bubbles and thin lamellae. The results indicate that, although aquafabas and egg white have different levels of protein, aquafabas have the ability to form foam due to their protein composition. The cakes, a vegan product, presented sensory characteristics similar to those obtained by egg white. Aquafabas, as plant-based, showed foaming capacity and stability similar to wipped egg white, indicating that it is an excellent substitute for this animal source. Keywords: Cicer arietnum. Aquafaba. Foam. LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 – Grão-de-Bico dos tipos desi (esquerda) e kabuli (direita) 17 Figura 2 – Figura ilustrativa das partes do ovo 24 Figura 3 – Figura ilustrativa dos quatro níveis de organização estrutural das proteínas 27 Figura 4 – Produtos comerciais elaborados com aquafaba 31 Figura 5 – Panela de pressão elétrica utilizada para a cocção do grão-de- bico 32 Figura 6 – Fluxograma para obtenção da aquafaba de grão-de-bico 33 Figura 7 – Picnômetro utilizado para determinação de densidade 35 Figura 8 – Batedeira doméstica utilizada para obter a espuma 37 Figura 9 – Béquer utilizado para medir o escoamento da espuma da aquafaba e da clara de ovo 38 Figura 10 – Chinoise utilizado no teste de escoamento da espuma de aquafaba e clara de ovo 39 Figura 11 – Drenagem (mL) em função do tempo (min) das aquafabas e da clara de ovo usando chinoise 48 Figura 12 – Sequencia ilustrativa da drenagem da espuma e aumento do volume drenado ao longo do tempo 48 Figura 13 – Imagem ilustrativa dos processos de formação de espuma pela incorporação de ar ao líquido 49 Figura 14 – Imagens microscópicas das espumas de aquafaba e clara de ovo 50 Figura 15 – Bolos elaborados com as aquafabas (1:1; 1:2 e 1:3) e clara de ovo 52 LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Condições de remolho e cocção do grão-de-bico 21 Tabela 2 – Composição centesimal e de ácido fítico em aquafaba de grão- de-bico 21 Tabela 3 – Proteínas da clara 25 Tabela 4 – Parâmetros físicos e químicos das aquafabas e da clara de ovo 41 Tabela 5 – Tensão superficial (mN/m) das aquafabas de grão-de-bico e da clara de ovo 45 Tabela 6 – Volume total de espuma formada pela aquafaba de grão-de-bico e clara de ovo 47 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 12 2. OBJETIVOS 14 2.1. Objetivo geral 14 2.2. Objetivos específicos 14 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 15 3.1. Mercado Consumidor 15 3.2. Grão-de-Bico 16 3.3. Aquafaba e fatores que influenciam na formação de espuma 19 3.4. Ovo e clara de ovo 22 3.5. Espuma 26 3.6. Aplicação da espuma da aquafaba em preparações culinárias 30 4. MATERIAIS E MÉTODOS 32 4.1. Obtenção da aquafaba de grão-de-bico e clara de ovo 32 4.2. Métodos 34 4.2.1. Análise centesimal 34 4.2.2. Determinação de pH 35 4.2.3. Determinação de sólidos solúveis 35 4.2.4. Determinação de densidade 35 4.2.5. Determinação de ácido fítico 36 4.2.6. Determinação de tensão superficial 36 4.2.7. Análise do volume da espuma e do escoamento obtidos das aquafabas de grão-de-bico e da clara de ovo 36 4.2.8. Estrutura da espuma – Microscopia 39 4.2.9. Elaboração de produto alimentício utilizando as aquafabas – bolo 39 4.2.10. Análise dos resultados 40 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 41 5.1. Análise centesimal, pH, sólidos solúveis, densidade e ácido fítico 41 5.2. Tensão superficial 44 5.3. Avaliação das espumas 46 5.4. Estrutura da espuma – microscopia 49 5.5. Produto elaborado com a espuma de aquafabas – bolo 51 6. CONCLUSÃO 54 REFERÊNCIAS 55 12 1. INTRODUÇÃO As mudanças sociais, observadas ao longo das últimas décadas, com transformações que vão desde a transição demográfica, passando pela urbanização e a ascensão da mulher ao mercado de trabalho, impactaram essencialmente os hábitos de consumo da população mundial (BATISTA FILHO; RISSIN, 2003). Na alimentação, este processo levou a um distanciamento progressivo entre os seres humanos e a natureza, uma vez que a busca pela rapidez e a praticidade - impulsionada pelos avanços tecnológicos e industriais; o consumo excessivo de produtos cárneos; o processamento e refino generalizado de cereais e açúcares; e a agressiva distribuição e publicidade de alimentos industrializados – reduziu drasticamente o contato com os alimentos in natura, o cultivo, preparo e consumo doméstico das refeições, bem como a diversidade do uso de grãos e espécies vegetais ( FRANÇA et al., 2012; LAIRON, 2012). Tendo em consideração que os hábitos alimentares transcendem a necessidade fisiológica da ingestão de nutrientes e incorporam em si os aspectos sociais, ambientais, econômicos e culturais da sociedade; observa-se que o atual modo de consumo pereniza o modelo de produção vigente e é responsável não só pelos problemas socioambientais modernos - na exploração inepta dos recursos naturais - como também afeta a saúde da população, visto que está associada ao aumento da obesidade/sobrepeso e à prevalência de Doenças Crônicas Não- Transmissíveis (AZEVEDO et al., 2014; BLEIL, 1998; FRANÇA et al., 2012). Neste contexto, faz-se necessário uma busca por práticas alimentares sustentáveis, diversificadas e saudáveis. O movimento conhecido como flexitarianismo, por exemplo, fomenta a diminuição do consumo de produtos de origem animal substituindo-o por produtos de origem vegetal, sem interrompê-lo completamente, mas com uma preocupação especial quanto à promoção da saúde e à preservação do meio-ambiente. Dados divulgados pelo Good Food Institute - GFI (2018) apontam que houve um aumento de 73% no número de flexitarianos, demonstrando um potencial de mercado que deverá atingir US$ 85 bilhões até 2030. Além dos benefícios já citados, os consumidores que buscam pelos produtos vegetais, reivindicam por produtos cujas características sensoriais como sabor e textura, sejam iguais ou melhores que o produto de origem animal, que sejam os mais 13 naturais possíveis e que a experiência de consumo seja igualmente realista (DEBYSHIRE, 2017; GFI, 2018). Testes com o uso de leguminosas feitos pelo francês Jöel Roessel e aprimorados pelo americano Goose Wohlt em 2015, no âmbito da gastronomia molecular, demostraram que a água concentrada e viscosa proveniente da cocção das leguminosas (aquafaba) - principalmente de grão-de-bico - quando batida, é capaz de produzir uma espuma estruturada análoga à clara em neve, podendo substitui-la em receitas tradicionais, como suspiros, merengues, bolos, maioneses, entre outras (HARTKE, 2015; VALLE, 2015). A aquafaba, como é chamada, derivada do latim aqua (água) e faba (fabaceae ou leguminosa), passou então a ser difundida entre alérgicos a ovo, flexitarianos, vegetarianos e veganos (VALLE, 2015). Supõe-se que a estruturação da espuma se dê devido a nutrientes, principalmente proteínas, presente nos grãos que são transferidas para água durante a cocção (SHIM et al., 2018). Além do grão-de-bico, todas as leguminosas possuem a capacidade de formar espumas por meio da água de cocção (HARTKE, 2015). A aquafaba caracteriza-se como um produto de origem vegetal com potencial para substituição da clara de ovo (origem animal) para obtenção de produtos cujas características sensoriais assemelham-se àqueles obtidos com a utilização da clara em neve. Com destaque para o aproveitamento de parte do alimento que usualmente era descartado por não haver conhecimento sobre sua diversidade. Compreender a composição e as funcionalidades da aquafaba de leguminosas é importante para o desenvolvimento de suas aplicações tecnológicas e alimentares (JARPA-PARRA et al., 2015). Destaca-se ainda a necessidade do desenvolvimento de novas receitas, com técnicas e abordagens modernas, também voltada às crianças (FAO, 2016). Diante do exposto, o objetivo deste trabalho será a caracterização física e química da aquafaba de grão-de-bico e a estabilidade da espuma em comparação à clara de ovo. Os resultados apresentados pretendem assegurar o uso da aquafaba de grão-de-bico na promoção de uma alimentação diversificada e sustentável – tanto como uma alternativa a alimentos de origem animal quanto no fomento de novas tecnologias alimentares – na vanguarda de um mercado consumidor em expansão. 54 6. CONCLUSÃO Os parâmetros físicos e químicas das aquafabas e da clara de clara diferiram principalmente quanto ao teor de proteína - que é significativamente menor nas aquafabas. A composição proteica, tanto da aquafaba quanto da clara de ovo, formada majoritariamente por proteínas globulares, auxiliam na melhor adsorção da interface ar-líquido e estabilidade da espuma. A aquafaba demonstrou potencial de formação de espuma semelhante a clara em neve. A aquafaba 1:1 apresentou volume de expansão semelhante à clara de ovo e menor escoamento que à clara de ovo, enquanto a aquafaba 1:2 apresentou escoamento semelhante à clara de ovo. O bolo elaborado com as aquafabas apresentaram características sensoriais análogas às obtidas com o uso da clara de ovo. 55 REFERÊNCIAS ALLEONI, A. C.; ANTUNES, A. J. Unidade Haugh como medida da qualidade de ovos de galinha armazenados sob refrigeração. Scientia Agricola, Piracicaba, v. 58, n. 4, p. 681-685, 2001. Disponível em: https://www.scielo.br/j/sa/a/tBmF4pWPGY4zxfggh4jSmsD/?lang=pt#. Acesso em: 20 ago. 2019. ALSALMAN, F. B. et al. Evaluation and optimization of functional and antinutritional properties of aquafaba. Legume Science, Hoboken, v. 30, n. 3, p. 1-15, 2020. Disponível em: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/leg3.30. Acesso em: 2 ago. 2021. ALSALMAN, F. B.; RAMASWAMY, H. S. Evaluation of changes in protein quality of high-pressure treated aqueous aquafaba. Molecules, Berlin, v. 26, n. 234, p. 1-20, 2021. Disponível em: https://www.mdpi.com/1420-3049/26/1/234. Acesso em: 2 ago. 2021. ARUNEPANLOP, B. et al. 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