Descrição
Abstract. Frozen carrots undergo textural changes and fluid losses due to the
formation and melting of ice crystals. This study evaluated vacuum impregnation
with xylooligosaccharide solutions (3.0 and 4.5% w/w) in minimally processed
carrots and different thawing conditions. Blanched samples were used as
controls. Impregnation increased the viscosity of the solutions, indicating solids
transfer, and accelerated freezing compared to the control. Treatment with 4.5%
xylooligosaccharide and ultrasonic thawing reduced fluid losses and preserved
texture. It is concluded that vacuum impregnation combined with ultrasonic
thawing reduced the loss of quality of frozen carrots.
Keywords: vacuum impregnation, texture, ice crystals.
Resumo. A cenoura congelada sofre alterações de textura e perdas de fluidos
devido à formação e ao derretimento de cristais de gelo. Este estudo avaliou a
impregnação a vácuo com soluções de xilo-oligossacarídeo (3,0 e 4,5% m/m) em
cenouras minimamente processadas e diferentes condições de descongelamento.
Amostras apenas branqueadas foram usadas como controle. A impregnação
aumentou a viscosidade das soluções, indicando transferência de sólidos, e
acelerou o congelamento em relação ao controle. O tratamento com 4,5% de xilo
oligossacarídeo e descongelamento por ultrassom reduziu as perdas de fluidos e
preservou a textura. Conclui-se que a impregnação à vácuo e o descongelamento
por ultrassom reduziram a perda de qualidade da cenoura congelada.
Palavras-chave: impregnação a vácuo, textura, cristais de gelo.
- Introdução
O congelamento é uma técnica de conservação amplamente utilizada em
alimentos vegetais, pois atua diminuindo a taxa de alterações microbiológicas e inibindo os processos metabólicos que ocorrem nos produtos (NERI et al., 2014). Apesar de ser altamente eficiente, durante o congelamento formam-se cristais de gelo que, ao se expandirem, causam o rompimento das células dos tecidos vegetais, resultando em perdas de fluidos internos e na alteração da textura do alimento, prejudicando a
qualidade final do produto (RENO; PRADO; RESENDE, 2011). Além do congelamento, a condição de descongelamento também é um fator muito importante para garantir a qualidade do alimento.
O uso de substâncias com ação crioprotetora é uma alternativa para minimizar os danos causados pelo congelamento e descongelamento dos tecidos vegetais. Essas substâncias atuam na formação dos cristais de gelo, interagindo com a água livre e controlando a sua cristalização em locais específicos do tecido, o que ajuda a reduzir os danos estruturais durante o processo. Estudos recentes indicam que os xilo-oligossacarídeos (XOS) possuem características crioprotetoras positivas, oferecendo uma solução eficaz para melhorar a qualidade dos vegetais congelados (CARVALHO et al., 2023; ZHANG et al., 2020).
Este trabalho tem como objetivo, analisar como o descongelamento em
diferentes condições de cenouras impregnadas com xilo-oligossacarídeo afeta a textura e a perda de fluidos desse vegetal, de forma que uma melhor compreensão do comportamento de vegetais congelados e possíveis melhorias em termos de qualidade sensorial e nutricional possam ser realizados.
2. Materiais e Métodos
2.1 Materiais
As cenouras foram adquiridas no comércio local de Lavras – MG. O xilo
oligossacarídeo (>95%) foi obtido da empresa Biotipo (Piracicaba, São Paulo).
2.2 Impregnação à vácuo
As cenouras foram descascadas e cortadas em cubos (1x1,5x1,5 de largura,
comprimento e largura), branqueadas (84 ° C por 4 min) e submetidas à impregnação a vácuo (15 inHg por 30 min) com soluções de XOS (3,0% e 4,5% m/m). Amostras apenas branqueadas foram usadas como controle. O congelamento das amostras foi monitorado com sensores de temperatura (termopar tipo T cobre/constantan AWG-24), um sistema de condicionamento de sinal (National Instruments - Modelo SCXI - Hungria) e software LabVIEW 8.5. As condições de descongelamento avaliadas foram:
temperatura ambiente (25 ºC), refrigeração (5 ºC) e banho ultrassônico (22 ºC). As viscosidades das soluções impregnante antes e após o contato com os cubos de cenoura foi analisado a 25 °C empregando um viscosímetro rotacional de tubo concêntrico (Brookfield). Foi usado o spindle SC4-18, uma taxa de deformação de 19,81 a 217,81 s−1 e os dados foram ajustados ao modelo Newtoniano (STEFFE, 1996).
2.3 Perdas de fluidos e textura
A perda de fluidos das amostras foi realizada analisando a variação de massa das amostras antes da impregnação e após o descongelamento. E a textura foi realizada por Análise de Perfil de Textura (TPA) usando uma sonda cilíndrica de 75 mm de diâmetro, velocidade de 1 mm s-1 e compressão de 50%.
2.4 Análise estatística
Os resultados foram submetidos à análise de variância e teste de Tukey, p<0,05 utilizando o software SAS University Edition (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA).
3. Resultados e Discussão
3.1. Caracterização reológica das soluções impregnantes da cenoura
As soluções de xilo-oligossacarídeo apresentaram um aumento proporcional da tensão de cisalhamento com a taxa de deformação aplicada (Figura 1a), este comportamento é característico de fluido newtoniano. Foi observado uma diferença significativa (p<0,05) entre as viscosidades das soluções antes e após o processo de impregnação (Tabela 1).
Notou-se um aumento da viscosidade com o aumento da concentração de xilo
oligossacarídeo na solução, possivelmente devido à maior concentração de sólidos dissolvidos, isso pode estar atrelado à saída de algum componente da cenoura para o meio impregnante (CARVALHO et al., 2023).
Tabela 1 – Parâmetros reológicos das soluções impregnantes
Solução
impregnante
Modelo newtoniano
µ (mPa s)
RMSE
R²
Inicial 3,0% XOS
Inicial 4,5% XOS
Final 3,0% XOS
Final 4,5% XOS
1,080 ± 0,010b
1,100 ± 0,000b
1,752 ± 0,072a
1,779 ± 0,043a
0,017
0,019
0,079
0,060
0,968
0,967
0,963
0,968
R2 coeficiente de correlação, RMSE raiz quadrada do erro médio, k é o índice de consistência
(Pa sn) e n é o índice de comportamento de fluxo (adimensional). Médias seguidas de mesmas
letras na coluna não diferem entre si pelo teste de Tukey (p<0,05). XOS = xilo-oligossacarídeo.
Figura 1 – (a) Curvas de escoamento das soluções de XOS; (b)Curvas de congelamento das amostras de cenoura. XOS = xilo-oligossacarídeo.
3.2. Curvas de congelamento das cenouras
A Figura 1b apresenta as curvas de congelamento da cenoura. Quando comparadas ao controle, observa-se que as amostras impregnadas com 4,5% de XOS apresentaram uma queda mais rápida na temperatura, atingindo valores inferiores em menor tempo. Esse comportamento sugere que a presença de XOS, especialmente em maior concentração, favoreceu a condução térmica, acelerando o processo de remoção de calor. Como
resultado, o congelamento ocorreu de forma mais rápida, o que pode estar associado à formação de cristais de gelo menores e mais uniformes, contribuindo para melhor preservação da estrutura celular e da qualidade da cenoura após o descongelamento.
3.3. Perda de fluidos e textura das cenouras
As perdas de fluidos celulares e textura observadas em cenouras que foram pré-tratadas e no grupo controle, após o armazenamento congelado são mostrados na Figura 2. As perdas de fluidos celulares e textura foram minimizadas quando a cenoura foi impregnada com 4,5% de xilo-oligossacarídeo e descongelada em ultrassom (22 ºC). A impregnação das cenouras com XOS promoveu formação de cristais menores e menos danosos à estrutura celular. Esse polissacarídeo possui ação crioprotetora e atua
reduzindo o tamanho dos cristais de gelo e protegendo macromoléculas biológicas, evitando desnaturações e mantendo a integridade celular. Já a aplicação de ultrassom no descongelamento age acelerando a taxa de descongelamento desse vegetal.
Ao reduzir os danos mecânicos da matriz alimentar ao ser congelada, o XOS
auxilia na manutenção das estruturas celulares de que as perdas de fluidos e a variação da textura são minimizadas. Por isso, a variação de massa após o processo de descongelamento, bem como, a perda de textura são parâmetro importante para validar a ação crioprotetora de determinado composto (CARVALHO et al., 2023).
Figura 2 – Perdas de fluidos e textura das cenouras descongeladas. Barras seguidas de mesmas letras na coluna não diferem entre si pelo teste de Tukey (p<0,05). A = 3,0 % de xilo-oligossacarídeo descongelado em temperatura ambiente (25 °C); B = 3,0 % de xilo-oligossacarídeo descongelado em temperatura de refrigeração (5 °C); C = 3,0 % de xilo-oligossacarídeo descongelado em ultrassom (22 °C); D = 4,5 % de xilo-oligossacarídeo descongelado em temperatura ambiente (25 °C); E = 4,5 % de xilo-oligossacarídeo descongelado em temperatura de refrigeração (5 ºC); F = 4,5 % de xilo-oligossacarídeo descongelado em ultrassom (22 ºC); G = amostra controle descongelada em temperatura ambiente (25 ºC); H = amostra controle descongelada em temperatura de refrigeração (5 ºC); I = amostra controle descongelada em ultrassom (22 ºC).
As amostras não apresentaram diferença estatística (p>0,05) para o parâmetro elasticidade, entretanto, foi observada diferença (p<0,05) para as variáveis gomosidade, mastigabilidade e coesividade (Tabela 2). As amostras impregnadas com concentração de 4,5% de XOS e descongeladas com a aplicação de ultrassom apresentaram maiores valores significativos
(p<0,05) de gomosidade e mastigabilidade indicando menor amolecimento do vegetal, devido a menor redução da pressão de turgescência e da rigidez dos tecidos (OTERO & POZO, 2022).
Tabela 2 – Características texturais de cenoura descongelada sob diferentes condições
Tratamentos Gomosidade
(N mm)
Mastigabilidade
(N) Elasticidade Coesividade
A – 3,0 %
(25 °C) 19,68 ± 2,20abc 9,15 ± 0,61bcd 0,475 ± 0,032a 0,293 ± 0,016ab
B – 3,0 % (5
°C) 18,30 ± 1,59bcd 9,65 ± 0,63abcd 0,524 ± 0,047a 0,297 ± 0,012ab
C – 3,0 %
(22 °C) -
ultrassom
25,09 ± 1,12a 11,82 ± 1,19ab 0,506 ± 0,029a 0,285 ± 0,024ab
D – 4,5 %
(25 °C) 17,62 ± 2,53bcd 10,21 ± 0,63abc 0,464 ± 0,042a 0,341 ± 0,031a
E – 4,5 % (5
°C) 13,86 ± 1,86d 10,91 ± 1,16ab 0,511 ± 0,039a 0,347 ± 0,047a
F – 4,5 %
(22 °C) -
ultrassom
21,78 ± 2,10ab 12,12 ± 1,29a 0,497 ± 0,008a 0,270 ± 0,019ab
G – Controle
(25 °C) 13,93 ± 1,14cd 7,29 ± 1,02d 0,446 ± 0,025a 0,234± 0,030b
H – Controle
(5 °C) 16,53 ± 3,39bcd 7,62 ± 0,55cd 0,439 ± 0,036a 0,292 ± 0,038ab
I – Controle
(22 °C) - ultrassom
19,63 ± 1,05abcd 11,49 ± 1,39ab 0,519 ± 0,026a 0,305 ± 0,012ab
*A = 3,0 % de xilo-oligossacarídeo descongelado em temperatura ambiente (25 °C); B = 3,0 % de xilo-oligossacarídeo descongelado em temperatura de refrigeração (5 °C); C = 3,0 % de xilo-oligossacarídeo descongelado em ultrassom (22 °C); D = 4,5 % de xilo-oligossacarídeo descongelado em temperatura ambiente (25 °C); E = 4,5 % de xilo-oligossacarídeo
descongelado em temperatura de refrigeração (5 ºC); F = 4,5 % de xilo-oligossacarídeo descongelado em ultrassom (22 ºC); G = amostra controle descongelada em temperatura ambiente (25 ºC); H = amostra controle descongelada em temperatura de refrigeração (5 ºC); I = amostra controle descongelada em ultrassom (22 ºC). Médias ± desvio padrão seguidas
de mesmas letras na coluna não diferem entre si pelo teste de Tukey (p<0,05).
4. Conclusão
A impregnação a vácuo de compostos crioprotetores em vegetais congelados favorece a penetração do composto presente no fluido impregnante para o interior dos tecidos, reduzindo as perdas de qualidade do produto. Para cenouras, observou-se que a impregnação a vácuo com 4,5% de xilo-oligossacarídeo acelerou seu processo de congelamento, resultando em resfriamento mais rápido e potencial formação de cristais
de gelo menores e mais uniformes. E quando essas amostras foram descongeladas com aplicação de ultrassom esse tratamento também apresentou menores perdas de fluidos e textura, de forma que a associação dos tratamentos contribuiu para melhor preservação do tecido após o descongelamento. Tais resultados indicam que a aplicação de xilo
oligossacarídeos em concentrações adequadas e o descongelamento rápido com ultrassom minimizou os danos estruturais e preservou a qualidade do produto.
Agradecimentos
Os autores agradecem o apoio financeiro das agências Coordenação de
Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG), ao Departamento de Ciência dos Alimentos e a Universidade Federal de Lavras (UFLA).
5. Referências
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AOAC International. Gaithersburg, Md. AOAC International, 2006.
CARVALHO, M. F. F. de et al. Performance de xilooligossacarídeo como agente
crioprotetor em carne suína por impregnação a vácuo. Revista Perspectiva, v. 47, n.
179, p. 101-115, 14 nov. 2023.
FUCHIGAMI, M. et al. Texture and Histological Structure of Carrots Frozen at a
Programmed Rate and thawed in an Electrostatic Field. Journal of Food Science, v.
59, n. 6, p. 1162-1167, 1994.
MEIRA, A. C. F. de O. et al. Cryoprotective Potential of Cellulose Nanofibers and
Gelatin Hydrolysate in Frozen Potatoes. Food and Bioprocess Technology, n.
0123456789, 2024.
NERI, L. et al. Mechanical properties and microstructure of frozen carrots during
storage as affected by blanching in water and sugar solutions. Food Chemistry,
Special Issue: 7th International Conference on Water in Food. V. 144, p. 65-73, 1
fev. 2014.
OTERO, L., & POZO, A. Effects of the application of static magnetic fields during
potato freezing. Journal of Food Engineering, 316, 110838, 2022.
RENO, M. J.; PRADO, M. E. T.; RESENDE, J. V. de. Microstructural changes of
frozen strawberries submitted to pre-treatments with additives and vacuum
impregnation. Food Science and Technology, v. 31, p. 247-256, mar. 2011.
STEFFE, J. F. Rheological methods in food process engineering. 2. ed. Michigan:
Freeman Press, 1996.
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