RESSALVA Atendendo solicitação da autora, o texto completo desta dissertação será disponibilizado somente a partir de 07/03/2027. 0 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – UNESP Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas - Câmpus de São José do Rio Preto - SP VIVIANE DA CRUZ LIMA CASCA DE GRÃO DE CACAU (THEOBROMA CACAO L.) COMO INGREDIENTE FUNCIONAL EM HAMBÚRGUERES DE CARNE BOVINA COM GORDURA REDUZIDA: EFEITO NAS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS E SENSORIAIS São José do Rio Preto 2025 1 VIVIANE DA CRUZ LIMA CASCA DE GRÃO DE CACAU (THEOBROMA CACAO L.) COMO INGREDIENTE FUNCIONAL EM HAMBÚRGUERES DE CARNE BOVINA COM GORDURA REDUZIDA: EFEITO NAS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS E SENSORIAIS Dissertação apresentada à Universidade Estadual Paulista (UNESP), Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas - Câmpus de São José do Rio Preto, para obtenção do título de Mestre em Alimentos e Nutrição. Área de Concentração: Alimentos e nutrição Orientador(a): Profa. Dra. Andrea Carla da Silva Barretto São José do Rio Preto 2025 2 3 IMPACTO POTENCIAL DESTA PESQUISA Este projeto destaca-se principalmente por três grandes tendências de mercado: substituição de aditivos sintéticos, utilização de resíduos agroindustriais (redução de desperdícios) e desenvolvimento de produtos inovadores com menor impacto ambiental. A casca do grão de cacau é rica em nutrientes e possui compostos bioativos em sua composição: fenólicos com alta capacidade antioxidante, fibra alimentar, teobromina e lipídios como os da manteiga de cacau (os ácidos graxos palmítico, esteárico e oleico são os mais abundantes); e pode ser considerado um ingrediente alimentar não cárneo capaz de aumentar a qualidade e potencialmente ter um efeito antioxidante em produtos cárneos. POTENTIAL IMPACT OF THIS RESEARCH This project stands out mainly for three major market trends: replacing synthetic additives, using agro-industrial residues (reducing waste), and developing innovative products with less environmental impact. The cocoa bean shell is rich in nutrients and has bioactive compounds in its composition: phenolics with high antioxidant capacity, dietary fiber, theobromine, and lipids like those of cocoa butter (palmitic, stearic, and oleic fatty acids are the most abundant); and can be considered a non-meat food ingredient capable of increasing the quality and potentially having an antioxidant effect in meat products. 4 VIVIANE DA CRUZ LIMA CASCA DE GRÃO DE CACAU (THEOBROMA CACAO L.) COMO INGREDIENTE FUNCIONAL EM HAMBÚRGUERES DE CARNE BOVINA COM GORDURA REDUZIDA: EFEITO NAS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS E SENSORIAIS Dissertação apresentada à Universidade Estadual Paulista (UNESP), Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas - Câmpus de São José do Rio Preto, para obtenção do título de Mestre em Alimentos e Nutrição. Área de Concentração: Alimentos e nutrição Data da defesa: 07/03/2025 Banca Examinadora: ______________________________________ Profa. Dra. Andrea Carla da Silva Barretto UNESP - Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas - Câmpus de São José do Rio Preto. ______________________________________ Profa. Dra. Thaise Mariá Tobal Pereira UFGD – Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados - MS. ______________________________________ Prof. Dr. Tiago Luis Barretto Instituto Federal de São Paulo, Barretos - SP. 5 AGRADECIMENTOS Agradeço, primeiramente, ao meu esposo, Luiz Carlos Toledo, que está ao meu lado na realização de cada sonho: na graduação, na primeira pós-graduação, em cada projeto profissional. Ele é meu parceiro de vida, meu apoio emocional, financeiro e matrimonial. Agradeço e dedico este trabalho ao meu pai, in memoriam, de Alcides Alves de Lima, que deixou para seus seis filhos uma herança que nenhum dinheiro pode comprar: o exemplo de superação. Ele nos ensinou que, apesar das dificuldades que a vida nos apresenta, não podemos desistir. Se temos um sonho, precisamos trabalhar duro e de forma honesta para conquistá-lo, lembrando que não somos diferentes, mas sim únicos. Agradeço a todos que contribuíram, de forma direta e indireta, para a execução desta pesquisa, incluindo colegas de laboratório, técnicos administrativos. Aos membros da comissão avaliadora dessa dissertação que contribuíram para o enriquecimento técnico desse trabalho. A minha orientadora, Andrea Carla da Silva Barretto, que nos últimos dois anos, ela foi um exemplo de mulher e profissional. Por fim, agradeço à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código de Financiamento 001 – pelo suporte que viabilizou este trabalho. 6 RESUMO A casca do grão de cacau (CBS – Cocoa Bean Shell) é um subproduto gerado durante a fabricação de produtos à base de cacau, e sua remoção geralmente é realizada após a torra dos grãos. Esse resíduo compartilha propriedades semelhantes aos cotilédones, com maior teor de fibras e menor teor de gordura, e é rico em compostos bioativos presentes nos grãos. O CBS pode ser incorporado em várias matrizes alimentares convencionais, como bebidas achocolatadas e infusões. Além disso, o CBS atua como um ingrediente funcional, aumentando os benefícios para a saúde e melhorando as propriedades funcionais tecnológicas dos produtos alimentícios. Pode ser utilizado em matrizes pouco exploradas, como produtos cárneos, podendo oferecer efeitos protetores, funcionais. Sua extração deve seguir as boas práticas de fabricação de alimentos e atender aos regulamentos vigentes. Este estudo avaliou o impacto da adição de diferentes porcentagens de cascas de cacau nas propriedades físico-químicas e sensoriais de hambúrgueres bovinos com baixo teor de gordura. Foram elaboradas sete formulações de hambúrgueres bovinos, identificadas da seguinte forma: CON20 (20% de toucinho suíno), CON15 (15% de toucinho suíno), ERY20 (20% de toucinho suíno com 0.05% de eritorbato de sódio), ERY15 (15% de toucinho suíno com 0.05% de eritorbato de sódio), além de três concentrações de CBS incorporado com 15% de toucinho suíno: 0.5% (CBS0.5), 1% (CBS1.0) e 1.5% (CBS1.5). Os níveis ideais de concentração de CBS foram determinados. Para oxidação lipídica, os resultados demonstraram que CBS0.5, CBS1.0 e CBS1.5 não apresentaram diferenças significativas entre ERY20 e ERY15 nos pontos 30 e 60 dias durante estocagem sob congelamento. A coesividade melhorou com a incorporação de CBS em hamburguer bovino. Quanto a aceitação sensorial, em todos os atributos cor, aroma, textura e aceitação global, CBS0.5 e CBS1.0 foram semelhantes aos ERY20 e ERY15, indicando boas concentrações de uso. Portanto, este ingrediente não cárneo, com ação antioxidante, mostrou efeitos positivos na redução da oxidação lipídica e na redução parcial da gordura, trazendo benefícios alimentares, nutricionais e funcionais aos produtos cárneos. Palavras-chave: cascas de grãos de cacau; resíduos da agroindústria; rótulo limpo; ingredientes naturais. 7 ABSTRACT Cocoa bean Shell (CBS) is a by-product generated during the manufacture of cocoa- based products, and its removal is usually carried out after roasting the beans. This residue shares similar properties to cotyledons, with higher fiber and lower fat content, and is rich in bioactive compounds present in the grains. CBS can be incorporated into various conventional food matrices, such as chocolate drinks and infusions. In addition, CBS acts as a functional ingredient, enhancing food products' health and improving the technological functional properties of food products. It can be used in little-explored matrices, such as meat products, and can offer protective, functional effects. Its extraction must follow good food manufacturing practices and meet current regulations. This study evaluated the impact of adding different percentages of cocoa shells on reduced-fat beef burgers' physicochemical and sensory properties. Seven formulations of beef burgers were elaborated, identified as follows: CON20 (20% pork back fat), CON15 (15% pork back fat), ERY20 (20% pork back fat with 0.05% sodium erythorbate), ERY15 (15% pork back fat with 0.05% sodium erythorbate), in addition to three concentrations of CBS incorporated with 15% pork back fat: 0.5% (CBS0.5), 1% (CBS1.0) and 1.5% (CBS1.5). Optimal CBS concentration levels were determined. For lipid oxidation, the results showed that CBS0.5, CBS1.0, and CBS1.5 showed no significant differences between ERY20 and ERY15 at the 30- and 60-day points during storage under freezing. Cohesiveness has improved with the incorporation of CBS into beef burgers. Regarding sensory acceptance, in all colors, aroma, texture, and global acceptance attributes, CBS0.5 and CBS1.0 were similar to ERY20 and ERY15, indicating suitable use concentrations. Therefore, with antioxidant action, this non-meat ingredient has shown positive effects in reducing lipid oxidation and partially reducing fat, bringing food, nutritional, and functional benefits to meat products. Keywords: cocoa bean shells; agroindustry residues; clean label; natural ingredients. 8 LISTA DE FIGURAS 3 COCOA BEAN (THEOBROMA CACAO L.) SHELLS AS A FUNCTIONAL INGREDIENT IN REDUCED-FAT BEEF BURGER: EFFECT ON SENSORY AND PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES Figure 1. Determination of cooking Properties. 45 Figure 02. A: raw beef burger. B: roasted beef hamburger. 50 Figure 3. It brings the purchase intention of consumers of beef burgers. 54 Figure 4. Principal Component Analysis. 56 9 LISTA DE TABELAS 2 COCOA BEAN SHELLS: THEIR APPLICABILITY IN FOOD PRODUCTS Table 1. Nutritional properties, bioactive compounds, and antioxidant capacity of Cocoa Bean Shell (CBS). The different references cited show results of the minimum and maximum averages. 16 Table 2. An updated review regarding the applicability of cocoa bean shells in various food matrices. 18 3 COCOA BEAN (THEOBROMA CACAO L.) SHELLS AS A FUNCTIONAL INGREDIENT IN REDUCED-FAT BEEF BURGER: EFFECT ON SENSORY AND PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES Table 1. Beef burger treatments (%). 36 Table 2. Centesimal composition of beef burger treatments. 42 Table 3. Texture profile of beef burgers. 44 Table 4. pH of beef burgers during storage. 47 Table 5. Instrumental color (L*, a*, and b*) of raw and roasted beef burgers. 49 Table 6. Lipid oxidation of beef burgers during frozen storage (in mg of malonaldehyde/kg sample). 51 Table 7. Sensory acceptance analysis of beef burgers. 55 10 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 10 1.1 OBJETIVO 11 1.1.1 Objetivo principal 11 1.1.2 Objetivos específicos 11 2 COCOA BEAN SHELL: ITS APPLICABILITY IN FOOD PRODUCTS 12 3 COCOA BEAN (THEOBROMA CACAO L.) SHELLS AS A FUNCTIONAL INGREDIENT IN REDUCED-FAT BEEF BURGER: EFFECT ON SENSORY AND PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES 30 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS 61 REFERÊNCIAS 62 ANEXO A – DADOS CURRICULARES 68 10 1 INTRODUÇÃO Os produtos cárneos constituem um grupo de alimentos perecíveis, suscetíveis ao processo de oxidação e deterioração durante a estocagem. Durante seu processamento, os aditivos desempenham um papel importante tanto por razões tecnológicas quanto de segurança, além de contribuírem para a ampliação da vida útil dos produtos (Lourenço et al., 2018; Munekata et al., 2020; Czech-Zaÿubska et al., 2023). Entretanto, consumidores da indústria de produtos cárneos expressam preocupação em relação ao uso de aditivos sintéticos, devido aos possíveis efeitos prejudiciais à saúde quando não consumidos dentro dos limites de segurança estabelecidos. Essa problemática tem gerado uma crescente demanda por alimentos com o chamado "rótulo limpo". Essa denominação, apesar de ainda não ser classificada cientificamente, vem se popularizando (Delgado-Pando et al., 2021). O desenvolvimento de produtos cárneos mais saudáveis é uma tarefa complexa, e, por isso, pesquisadores têm se engajado ativamente na reestruturação de novos produtos utilizando ingredientes naturais, que apresentem funções técnico- funcionais e possam, dessa forma, reduzir a necessidade de aditivos sintéticos. Esses ingredientes, geralmente derivados de extratos de plantas, são ricos em compostos fenólicos e outros compostos bioativos (Bellucci et al., 2022; Munekata et al., 2020; Alirezalu et al. 2020). A utilização de resíduos vegetais surge como uma tendência mundial, representando uma excelente opção para a produção de extratos ou para o uso como ingrediente natural após um processo de desidratação e moagem. Esses resíduos são provenientes do processamento de frutas e vegetais, que são fontes importantes de compostos fenólicos e outros bioativos, podendo ser incorporados para fins dietéticos (Martínez-Zamora et al., 2021; Coimbra et al., 2025). A reutilização dos resíduos da agroindústria não apenas ajuda a reduzir o desperdício, também estimula a criação de produtos inovadores com menor impacto ambiental (Martuscelli et al., 2023). A casca de grão de cacau é considerada um resíduo rico em nutrientes, oferecendo uma excelente opção de ingrediente com propriedades funcionais. Ao optar pela utilização da casca de grão de cacau como ingrediente alternativo em produtos cárneos, é possível evitar reações indesejáveis de maneira natural e 11 prolongar a vida útil do produto, retardando a oxidação lipídica (Delgado-Ospina et al., 2022; Fernandes et al., 2016; Oswell et al., 2018). Tais benefícios decorrem da presença de compostos bioativos, como compostos fenólicos com alta capacidade antioxidante, fibra alimentar, teobromina e lipídios semelhantes aos da manteiga de cacau, sendo os ácidos palmítico, esteárico e oleico os mais abundantes (Grillo et al., 2019). 61 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS A casca de grão de cacau, um subproduto da indústria do chocolate, tem se destacado como um ingrediente funcional com grande potencial para adição a produtos processados para melhorar o perfil nutricional e propriedades tecnológicas, aumentando o teor de fibras alimentares e antioxidantes. Além disso, a casca de grão de cacau pode auxiliar na retenção de lipídios e na conservação de alimentos, graças à presença de compostos bioativos que protegem contra a oxidação. A incorporação da casca de grão de cacau nas concentrações 0,5 e 1% pode promover propriedade funcional, com alterações características de um ingrediente não cárneo e fonte de fibras alimentares, proporcionais as concentrações de uso adicionada, trazendo benefícios antioxidantes em hambúrgueres bovinos reduzidos de gordura, mostrando-se um ingrediente promissor para ser aplicado em produtos cárneos mais saudáveis. Em próximas etapas de pesquisa, poderão ser realizados análises para avaliar a influência na vida útil em diferentes produtos cárneos com adição CBS. 62 REFERÊNCIAS ALIREZALU, K. et al. Phytochemical constituents, advanced extraction technologies and techno-functional properties of selected Mediterranean plants for use in meat products. A comprehensive review. 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