Revista Agrária Acadêmica
doi: 10.32406/v6n5/2023/98-105/agrariacad
Efeito do tratamento térmico nas características do concentrado proteico proveniente da carne mecanicamente separada de salmão do atlântico. Effect of heat treatment on the characteristics of protein concentrate from mechanically separated atlantic salmon meat.
Francielly Corrêa Albergaria
1, Flávia Teixeira de Souza2, Ana Luiza de Souza Miranda3, Diana Carla Fernandes Oliveira4, Maria Emília de Sousa Gomes5, Alcinéia de Lemos Souza Ramos6
1- Departamento de Ciência dos Alimentos, Universidade Federal de Lavras – UFLA – Campus Universitário, Caixa Postal 3037, 37200-900, Lavras/MG – Brasil. E-mail: francielly.albergaria1@estudante.ufla.br
2- Departamento de Ciência dos Alimentos, Universidade Federal de Lavras – UFLA – Campus Universitário, Caixa Postal 3037, 37200-900, Lavras/MG – Brasil. E-mail: flavia.souza@estudante.ufla.br
3- Departamento de Ciência dos Alimentos, Universidade Federal de Lavras – UFLA – Campus Universitário, Caixa Postal 3037, 37200-900, Lavras/MG – Brasil. E-mail: ana.miranda5@estudante.ufla.br
4- Departamento de Zootecnia, Universidade Federal de Lavras – UFLA – Campus Universitário, Caixa Postal 3037, 37200-900, Lavras/MG – Brasil. E-mail: diana_zootecnista@yahoo.com.br
5- Departamento de Ciência dos Alimentos, Universidade Federal de Lavras – UFLA – Campus Universitário, Caixa Postal 3037, 37200-900, Lavras/MG – Brasil. E-mail: maria.emilia@ufla.br
6- Departamento de Ciência dos Alimentos, Universidade Federal de Lavras – UFLA – Campus Universitário, Caixa Postal 3037, 37200-900, Lavras/MG – Brasil. E-mail: alcineia@ufla.br
Resumo
O objetivo do estudo foi desenvolver concentrados proteicos provenientes da carne mecanicamente separada do salmão do Atlântico, bem como avaliar a influência de diferentes tratamentos térmicos, sendo: estufa elétrica, forno convencional a gás e forno micro-ondas, nas características químicas do produto final. A estufa e o micro-ondas geraram produtos potencialmente mais estáveis, com menor teor de atividade de água e umidade e maiores teores de proteína. De forma geral, todos os tratamentos originaram concentrados proteicos de salmão com atributos expressivos para o desenvolvimento de novos produtos fortificados, sendo um ingrediente atrativo para o reaproveitamento de resíduos da indústria de pescado.
Palavras-chave: Aproveitamento de resíduos. Sustentabilidade. Novos produtos.
Abstract
The objective of the study was to develop protein concentrates from mechanically separated meat of Atlantic salmon, as well as to evaluate the influence of different heat treatments, namely: electric oven, conventional gas oven and microwave oven, on the chemical characteristics of the final product. The oven and microwave generated potentially more stable products, with lower water and moisture activity and higher protein contents. In general, all treatments originated salmon protein concentrates with expressive attributes for the development of new fortified products, being an attractive ingredient for the reuse of waste from the fish industry.
Keywords: Use of waste. Sustainability. New products.
Introdução
Com os consumidores cada vez mais conscientes e exigentes, a busca por novas formulações está voltada para novos ingredientes alimentícios que retenham as características sensoriais e sejam nutritivos e funcionais (VITORINO et al., 2020). A carne do pescado já foi reconhecida como um dos alimentos mais saudáveis pela Food and Agriculture Organization of the Unites Nations (FAO), devido ao alto valor nutricional, contendo alta concentração de proteínas, completo em aminoácidos essenciais e baixo a alto teor de gorduras, apresentando um rico perfil lipídico, sendo uma fonte excelente de ômega 3, além de vitaminas e minerais, com isso sendo indicado para a formulação de dietas (COPPOLA et al., 2021).
A carne de pescado apresenta alta disponibilidade no Brasil, sendo a piscicultura a modalidade com maior desenvolvimento e rentabilidade no país, devido sua disponibilidade de recursos hídricos e geológicos, além de apresentar elevado número de espécies com potencial zootécnico e mercadológico. Entretanto, devido a costumes culturais, bem como a não ocorrência de algumas espécies na costa brasileira, diversas espécies consumidas no país são importadas. Dentre essas espécies, o salmão do Atlântico (Salmo salar) é a primeira em números de importações no Brasil, representando 89% do total importado no país (EMBRAPA, 2019; FAO, 2018; PEIXE BR, 2023).
A principal forma de importação do salmão é o peixe inteiro, sendo que, comercialmente, a maior valorização e procura é pelos filés. O processo de filetagem, quando eficiente, gera um rendimento de aproximadamente 30%, sendo que o restante é considerado resíduo. Com isso, 70% em matéria orgânica de alto valor biológico é descartada indevidamente no meio ambiente, mas que poderiam ser ainda aproveitados para alimentação humana. Uma alternativa para o aproveitamento desses resíduos é a separação da carne aderida aos ossos e espinhas denominada de carne mecanicamente separada (CMS).
Posto isso, a carne mecanicamente separada foi escolhida para este estudo devido ao crescimento do setor de agronegócios aliado ao incremento de sistemas mais intensivos que tem proporcionado crescentes gerações de resíduos oriundos de atividades agroindustriais (SANTOS et al., 2018). Fator que, por si só, demonstra a necessidade de planos de descarte eficazes, como a utilização desses resíduos como matéria-prima na elaboração de produtos.
Todavia, devido às características intrínsecas do peixe, como alta atividade de água, pH próximo a neutralidade, enzimas endógenas, microbiota, ácidos graxos poli-insaturados e nutrientes altamente metabolizáveis, tornam essa matéria-prima extremamente perecível. Assim, a retirada da umidade e lipídios, com o intuito de concentrar as proteínas, viabiliza um potencial ingrediente para a incorporação em formulações fortificadas para alimentação humana.
Dessa forma, a utilização de concentrados proteicos de peixe pode ser uma boa alternativa para melhorar a qualidade nutricional de alimentos prontos para consumo. Além disso, poderia promover, ainda que indiretamente, o consumo de pescado.
Atualmente, a utilização de concentrados proteicos provenientes de peixes para consumo humano ainda está em seu estágio inicial e, portanto, a chance de seu futuro se tornar comumente utilizado dependerá fortemente de vários fatores (KUMORO et al., 2022). De uma perspectiva mais ampla, o concentrado proteico proveniente da CMS de salmão (CPS) pode ser importante para todas as populações que precisam de aprimoramento alimentar.
Com base em sua composição de nutrientes, o CPS oferece um potencial promissor como suplemento fortificante multiuso por suas proteínas de alta qualidade. Do ponto de vista econômico e de recursos, a utilização de um resíduo comumente poluidor como matéria-prima da CPS, torna-se sustentável, gera maior lucratividade para o setor aquícola e ainda disponibiliza produto com potencial valor nutricional de menor custo, sendo assim, ambientalmente correto, economicamente viável e socialmente justo.
Com base nisso, o objetivo do presente estudo foi desenvolver concentrados proteicos em pó provenientes da carne mecanicamente separada do salmão do Atlântico (Salmo salar), bem como avaliar a influência de diferentes tratamentos térmicos, sendo eles: estufa elétrica, forno convencional a gás e forno micro-ondas, nas características químicas do produto final, a fim de viabilizar um novo ingrediente sustentável para produção de formulações destinadas ao consumo humano.
Material e métodos
Obtenção da carne mecanicamente separada
Nenhum membro da equipe manipulou algum animal vivo. Os resíduos da filetagem de salmão do Atlântico, compostos por espinhaço da coluna vertebral sem cabeça e vísceras, foram doados pelo restaurante Clube do Sushi, situado no município de Lavras, Minas Gerais, Brasil.
Os resíduos foram transportados ao Setor de Piscicultura, do Departamento de Zootecnia, da Universidade Federal de Lavras (UFLA), em caixas térmicas contendo gelo na proporção de (3:1). As carcaças que apresentaram boa qualidade, com características de cor, odor e textura inerentes ao pescado, foram lavadas em água corrente clorada a 5ppm e submetidas à mesa serra fita (1,69 model, CAF Máquinas, Rio Claro, Brasil) para a retirada das peles e nadadeiras. Logo após, foram processadas em despolpadora elétrica (HT 100C model, High Tech, Chapecó, Brasil), obtendo-se a carne mecanicamente separada. A CMS de salmão foi embalada em sacos plásticos de polietileno contendo aproximadamente 1000 g e armazenados em freezer vertical (GTPC555 model, Gelopar, Chapada Araucária, Brasil) a -18°C, até o momento da preparação dos concentrados.
Obtenção dos concentrados proteicos de salmão
Extração do óleo bruto
Para extração, foram descongelados, sob refrigeração, porções de 1000 g de CMS de salmão. Após o descongelamento, cada porção de CMS foi cozida em banho-maria (MA 127 modelo, Marconi, Piracicaba, Brasil) a uma temperatura de 60°C durante 60 min. Ao fim do cozimento, a CMS foi transferida para tubos Falcon e centrifugada (NT 815 modelo, Novatécnica, Piracicaba, Brasil) por 20 min a 3.500 rpm. O óleo bruto sobrenadante foi pipetado e a CMS desengordurada foi armazenada a -18°C para continuidade no processo (TEIXEIRA et al., 2020).
Tratamentos térmicos
A CMS desengordurada resultante foi dividida em três porções de 300 g e acondicionadas em formas de inox para realização da secagem pelos três diferentes métodos, a saber: I) estufa elétrica microprocessadora de secagem (modelo Q317M-12, Quimis, Diadema, SP, Brasil) com vapor direto a 70°C por 24h; II) forno convencional a gás (modelo Facilite, Consul, Joinville, SC, Brasil) a 150°C por 3h; e III) forno micro-ondas (modelo CMA20BBANA, Consul, Joinville, SC, Brasil) potência 10 por 1h.
Os parâmetros de secagem foram pré-determinados considerando a retirada de umidade até a obtenção do peso constante.
Após secos, os produtos obtidos foram triturados em processador elétrico (modelo MP120-BR, Black + Decker, Towson, Maryland, EUA), obtendo o concentrado em pó de salmão (CPS).
Metodologias analíticas
A avaliação dos concentrados proteicos provenientes da CMS de salmão obtidos por diferentes tratamentos térmicos foi realizada por meio da quantificação do teor de atividade de água e da composição centesimal.
A análise de atividade de água foi realizada em aparelho Aqualab® (modelo 4TE) utilizando alíquotas de 10 g, com temperatura padronizada de 25°C±1°C. As análises de umidade (método nº 967.08), proteína (método nº 988.05) e cinzas (método nº 942.05) foram realizadas de acordo com as metodologias descritas pela Association of Official Analytical Chemists (AOAC, 2012). O teor de lipídios foi determinado seguindo a metodologia descrita por Folch et al. (1957).
Análise estatística
Uma análise de variância de duas vias (ANOVA) foi usada para determinar os efeitos dos tratamentos térmicos sobre as propriedades do concentrado proteico de CMS de salmão. Todos os parâmetros foram medidos em cinco repetições.
O experimento foi conduzido com delineamento estatístico inteiramente casualizado e os resultados foram avaliados por meio do software SISVAR versão 5.6. O teste de Tukey foi utilizado para verificar a existência de diferenças significativas entre os valores médios (p ≤ 0,05).
Resultados e discussão
É importante ressaltar que a composição química da carne de peixe varia de espécie para espécie, mas também entre indivíduos da mesma espécie, dependendo da idade, sexo, época de captura, origem geográfica e grau de maturação gonadal (BORGHESI et al., 2013; HUSS, 1995), sendo que essas características irão refletir na composição da carne mecanicamente separada proveniente de seus resíduos. Pelo exposto, sua caracterização é importante para que a indústria garanta um padrão de qualidade de sua matéria-prima, ponto esse crucial no desenvolvimento de novos produtos empregando esse derivado.
A Tabela 1 apresenta o teor de atividade de água e composição centesimal dos concentrados proteicos em pó provenientes da carne mecanicamente separada de salmão do Atlântico, obtidos por diferentes tratamentos térmicos, sendo constatado que o método de secagem dos produtos repercute nas características químicas finais dos concentrados, de modo que houve diferença significativa (p<0,05) entre as amostras para a atividade de água (Aw), umidade e proteína bruta. Em contrapartida, para o teor de lipídios e cinzas não houve influência significativa (p>0,05).
A atividade de água mede o teor de água livre no produto. Essa água é a não-ligada, estando nos espaços intergranulares e entre os poros dos alimentos, assim pode ser utilizada pelos microrganismos, sendo que as bactérias são mais exigentes em água livre (0,98-0,88) que os fungos e leveduriformes (0,80 a 0,88) (JATOBÁ; OLIVEIRA-FILHO, 2017).
Lourenço et al. (2011), observaram que a Aw do produto deve ser inferior a 0,6 para ter estabilidade microbiológica. Portanto, a atividade de água dos CPS nos três métodos foi abaixo dos limites críticos de desenvolvimento de bactérias e fungos. Sendo assim, os produtos podem apresentar longa vida útil sem necessidade de armazenagem em baixas temperaturas.
Em conjunto, a umidade representa a água total contida no alimento, correspondendo à perda de peso sofrida pelo produto quando aquecido de modo a promover remoção de água. Entretanto, além da água, outras substâncias se volatilizam nestas condições. Dessa forma, o teor de água remanescente vai depender de fatores tecnológicos, como o equipamento utilizado e binômio tempo e temperatura de secagem (AMARAL et al., 2021).
Tabela 1 – Atividade de água e composição centesimal (g/100g em base úmida) dos concentrados proteicos elaborados a partir da carne mecanicamente separada de salmão submetidas à diferentes tratamentos térmicos.
Tratamentos |
CV (%) |
|||
Forno convencional |
Forno micro-ondas |
Estufa |
||
Atividade de água |
0,61a |
0,38b |
0,34c |
0,086 |
Umidade |
6,63a |
3,19b |
3,41b |
0,07 |
Proteína bruta |
73, 98c |
80,39b |
81,54a |
1,38 |
Lipídeos |
5,19a |
4,46a |
5,91a |
0,03 |
Cinzas |
3,05a |
3,39a |
3,19a |
0,16 |
Médias seguidas de mesmas letras minúsculas na linha não diferem entre si pelo teste Tukey (p<0,05).
Na secagem através do forno convencional a gás, a transferência de calor ocorre por meio da convecção, através da troca de calor entre um fluido e um sólido. Assim, o ar, aquecido por uma fonte de energia, transfere calor para a superfície sólida do produto a ser seco. O gradiente de temperatura entre esta superfície aquecida e o centro do material provoca, então, a troca de calor entre estas duas regiões, agora por condução térmica (KROEHNKE et al., 2018).
Na secagem por micro-ondas, as micro-ondas podem aquecer moléculas de água, através da transformação da energia da onda eletromagnética em energia térmica. O aquecimento é baseado na associação da dissipação de energia interna e da excitação molecular de dipolos em um campo eletromagnético, o que permite uma taxa de aquecimento mais elevada e uniforme (SONG et al., 2017).
Na secagem em estufa elétrica há uma câmara de isolamento térmico apropriado e com sistemas de aquecimento e ventilação do ar circulante sobre as bandejas ou através das bandejas. Neste tipo de secador o produto é exposto a uma corrente de ar quente em ambiente fechado. Neste processo de secagem, o ar sofre um aquecimento com umidade absoluta constante permitindo a redução da umidade relativa do ar de secagem. Quando o ar aquecido atravessa a camada de produto úmido ele sofre um processo de resfriamento e de umidificação a entalpia constante (KUMAR et al., 2015). Neste processo existe transferência de calor para o produto e a transferência de massa de vapor d’água para o ar.
Neste estudo, o tratamento térmico por micro-ondas e por estufa promoveram maior eficiência na remoção de água dos CPS, obtendo os menores valores (3,19 e 3,41 g/100g, respectivamente) e não havendo diferença significativa (p>0,05) entre eles.
A definição do termo concentrado proteico é dada em função do teor de proteína presente no produto. Para a legislação brasileira, um concentrado proteico é aquele que apresenta, no mínimo, 68% de teor de proteína (ANVISA, 2015). Portanto, os três tratamentos térmicos propiciaram a produção de concentrados proteicos, sendo que o processo na estufa se destacou por apresentar o maior teor de proteínas (81,54 g/100g). A alta concentração de proteínas possibilita a aplicação do CPS em produtos alimentícios com intuito de melhorar valor nutricional, principalmente com relação ao valor proteico que este pode acrescentar aos alimentos.
Além da eficiência da secagem, Paiva et al. (2015) que concentraram as proteínas dos resíduos do Pirarucu, encontraram um teor de 15,63% nos resíduos in natura e 71,30% no concentrado proteico, assim, os autores destacaram o processo de deslipidificação como uma importante etapa para concentrar os percentuais de proteínas. O salmão é caracterizado como um peixe gordo, dessa forma, a presença de altos teores lipídicos e altamente insaturados na matéria prima, torna-se um obstáculo na obtenção de um CPS de qualidade, pois dificulta a estabilidade das reações oxidativas, diminuindo a vida útil do produto final (ALFIO et al., 2021). Ao mesmo tempo, o fator mostra-se como um obstáculo na obtenção de uma granulometria final desejável, semelhante ao de farinhas finas, o que dificulta o seu uso como ingrediente no desenvolvimento de produtos, tanto por questões reológicas como sensoriais (REBOUÇAS et al., 2012).
Portanto, realização da redução do conteúdo lipídico da matéria prima, tornou-se viável, sendo que a extração por cocção se destaca por ser de menor custo e por utilizar equipamentos e utensílios de fácil acesso e não usar solventes, tornando-se seguro para o consumo humano e não prejudicial ao meio ambiente. Além disso, o óleo extraído pode ser refinado e aplicado em formulações enriquecidas com ômega-3 para humanos. Ainda, este método demonstrou ser eficiente, com padronização das amostras, já que não houve diferença significativa (p>0,05) entre os tratamentos.
Em relação ao teor de cinzas ou resíduo mineral fixo, não houve diferença significativa (p>0,05) entre os tratamentos, assim, não sendo um parâmetro influenciável pelo tratamento térmico. No processo de obtenção da CMS, ocorre a raspagem dos ossos da carcaça do peixe, sendo a principal fonte de incorporação de minerais no produto resultante, dessa forma, parâmetros de processo, como o diâmetro do equipamento e repassagem da massa, podem acarretar menor ou maior deposição de minerais na CMS.
Conclusão
Diante do estudo, é notado que o modo de realização do tratamento térmico para se obter um concentrado proteico de salmão em pó, influencia nas características químicas do produto final. A estufa elétrica e o micro-ondas geraram produtos potencialmente mais estáveis, com menor teor de atividade de água e umidade e maiores teores de proteína. A escolha do equipamento dependerá do objetivo final, podendo acarretar menor ou maior custo de produção e do produto final.
De forma geral, todos os tratamentos originaram concentrados proteicos de salmão com atributos expressivos para o desenvolvimento de novos produtos fortificados, sendo um ingrediente atrativo para o reaproveitamento de resíduos da indústria de pescado.
Espera-se que mudanças recentes na população global, como estilo de vida e hábitos alimentares, fortaleçam a demanda por conveniência e produtos alimentares saudáveis, possibilitando a incorporação do concentrado proteico oriundo da carne mecanicamente separada do salmão no mercado alimentício. Para isso, pesquisas envolvendo a incorporação, viabilidade e aceitação pelo consumidor em diversos produtos devem ser realizadas.
Conflitos de interesse
Não houve conflito de interesses dos autores.
Contribuição dos autores
Francielly Corrêa Albergaria – conceituação, metodologia, investigação, análise formal, curadoria de dados, redação do rascunho original, revisão e edição; Flávia Teixeira de Souza – metodologia, investigação, análise formal; Ana Luiza de Souza Miranda – metodologia, investigação, análise formal, redação do rascunho original; Diana Carla Fernandes Oliveira – metodologia, investigação, análise formal, redação do rascunho original; Maria Emília de Sousa Gomes – metodologia, administração do projeto, análise formal, supervisão; Alcinéia de Lemos Souza Ramos – metodologia, administração do projeto, análise formal, supervisão.
Agradecimentos
Os autores agradecem o suporte das instituições: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES, Brasil), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq, Brasil), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) e Universidade Federal de Lavras (UFLA, Lavras, Minas Gerais, Brasil).
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Recebido em 23 de maio de 2023
Retornado para ajustes em 19 de setembro de 2023
Recebido com ajustes em 20 de outubro de 2023
Aceito em 20 de novembro de 2023