Grupo usa ozônio e aquecimento a seco para melhorar as propriedades do amido de mandioca

Métodos considerados emergentes são ambientalmente amigáveis e já podem ser adotados pela indústria, em diversos setores

Karina Ninni | Agência FAPESP – Um grupo da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz da Universidade de São Paulo (Esalq-USP) testou pela primeira vez a aplicação conjunta de duas técnicas de modificação do amido que não geram resíduos ou efluentes: o uso de ozônio e de aquecimento a seco (DHT na sigla em inglês). Os cientistas acreditam que os resultados podem contribuir para aumentar as possibilidades de aplicação do amido de mandioca em diferentes setores produtivos. O artigo foi publicado no International Journal of Biological Macromolecules.

Naturalmente presentes nos vegetais, onde exercem função de reserva de energia, os amidos são também ingredientes muito importantes para a indústria, tanto a alimentícia quanto a de papel, tecido, fármacos e tintas, sendo usados até em processos de extração de petróleo. De acordo com Pedro Esteves Duarte Augusto, professor associado da Esalq-USP e pesquisador do Núcleo de Apoio à Pesquisa em Alimentos (Napan-USP), as técnicas de modificação têm como objetivo melhorar alguma propriedade dos amidos para fins específicos.

“Nosso grupo tem trabalhado muito com a formação de gel, que é uma das propriedades mais importantes do amido, tanto para a indústria de alimentos quanto para outras, como a farmacêutica, por exemplo”, afirma o engenheiro de alimentos. Ele é um dos autores do artigo, que tem a doutoranda Dâmaris Carvalho Lima como primeira autora e conta com a participação de outros pesquisadores do grupo da Esalq, além de colegas da Ecole Nationale Vétérinaire Oniris e do Institut National de la Recherche Agronomique (Inrae), ambos na França. A equipe ligada a Augusto dedica-se ao estudo dos amidos desde 2015.

De acordo com o pesquisador da USP, os resultados expressos no artigo abrem possibilidades. “O gel nativo da mandioca é considerado ‘fraco’ quando comparado a outros, como o do milho, por exemplo, que é a fonte comercial mais relevante atualmente. Obtivemos um gel de mandioca até mais consistente que o de milho. Assim, esperamos contribuir para que o mercado para o amido da mandioca se amplie”, resume.

Augusto explica que, normalmente, o que se busca nessa área é um gel mais forte, uma pasta viscosa e que se forme a uma temperatura mais baixa. “No caso do amido de milho que se usa na cozinha como espessante, por exemplo, é preciso ferver para formar o gel. Nós já conseguimos reduzir essa temperatura em diferentes amidos e, assim, gasta-se menos energia para a obtenção do produto. Também buscamos a formação do gel com uma menor concentração de amido.”

No caso desse estudo especificamente, desenvolvido com apoio da FAPESP, o grupo concluiu que as técnicas de ozônio e DHT, aplicadas isoladamente ou combinadas, foram capazes de aumentar o conjunto de possibilidades de aplicação do amido nativo da mandioca. “Já vínhamos trabalhando separadamente com elas e agora as combinamos.”

O trabalho também recebeu financiamento da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e do programa francês RFI “Food 4 Tomorrow”.

Diferenças

Segundo Augusto, o amido usado hoje comercialmente no mundo vem de apenas cinco fontes: milho, arroz, trigo, mandioca e batata. Os métodos mais utilizados atualmente para modificação dessa substância incluem o uso de soluções como hipoclorito de sódio (água sanitária) ou de reagentes químicos que demandam algum cuidado em termos de segurança do trabalho. É preciso garantir que não sobre resíduo no produto final e que os efluentes sejam tratados antes do descarte. “Não são obstáculos intransponíveis e os produtos que estão no mercado são seguros. Mas é sempre bom apresentar uma rota diferente.”

Ele afirma que as vantagens ecofriendly dos produtos obtidos por meios de modificação com ozônio e DHT podem ser mais valorizadas em determinados setores do que em outros. “Acredito que tenham um apelo maior na indústria de alimentos. O próprio fabricante poderá ter interesse em estampar essa informação na embalagem”, avalia.

Segundo o cientista, a aplicação das duas técnicas, uma na sequência da outra, fez uma enorme diferença no produto final. “Inclusive a ordem em que se faz isso alterou completamente o resultado. Quando usamos primeiro o aquecimento e depois o ozônio, obtivemos um gel mais firme e, na ordem inversa, um gel mais mole. Ainda não sabemos por que, mas temos algumas hipóteses, que levam em conta a maneira como as moléculas são alteradas. O interessante é que ambos os produtos finais podem ser úteis para diferentes segmentos da indústria. Esse é o lado bom de trabalhar com amido: não existe trabalho perdido.”

Há outras maneiras não convencionais de modificação do amido estudadas pelo grupo, além do uso do ozônio e do DHT. “Também se pode fazer isso por irradiação e até por ultrassom, mas são técnicas caras, trabalhosas e ainda muito distantes, em minha opinião, de serem adotadas pela indústria. Já o DHT e o ozônio são relativamente baratos, a implantação é de baixa complexidade e a tecnologia está pronta para ser aplicada. Basta que o industrial faça um estudo de viabilidade econômica para seu caso específico.”

Método

O amido de mandioca nativo usado no estudo foi um produto comercial regular fornecido por uma grande empresa do ramo. Augusto explica que, para o experimento descrito no artigo, ele e a equipe produziram o ozônio no laboratório, dando uma descarga elétrica em certa quantidade de oxigênio com 95% de pureza (em uma unidade geradora de ozônio). Segundo ele, o ozônio, composto por três átomos de oxigênio, é bastante instável, pois tende a se degradar e voltar a ser a molécula de oxigênio que existe no ar (com apenas dois átomos). “Trata-se de um oxidante muito poderoso, muito usado para inativação microbiana em filtros de água e piscinas. Em nosso caso, ele oxida o amido e se degrada rapidamente – o que é ótimo, pois o ‘resíduo’ da reação é oxigênio.”

A amostra foi colocada em um reator de vidro no qual se injetou ozônio e oxigênio. Foi então processada por até 30 minutos, sendo constantemente agitada.

Já o aquecimento a seco foi feito em uma estufa de laboratório, uma espécie de forno elétrico, no qual o calor se acumula em uma resistência. “Aquecemos eletricamente o ar, que passa pelo produto e o aquece. Só que, aqui, ao contrário de um forno elétrico caseiro, há um controle de temperatura bastante preciso. As amostras de amido foram embaladas em folhas de alumínio e seladas para garantir que não haveria perda de material.”

Novas fontes

O professor explica que sua equipe trabalha em três frentes, basicamente: identificação e caracterização de novas fontes de amido; modificação dos amidos; e exploração das possíveis aplicações (novas e tradicionais).

“Em parceria com colegas do Peru, estamos estudando a arracacha, uma raiz andina parecida com a nossa mandioquinha. Também investigamos o amido extraído da semente da uvaia, uma fruta nativa da Mata Atlântica. E já temos parceria firmada para estudar resíduos de frutos da Amazônia”, conta.

O grupo agora quer usar essas duas técnicas de modificação em outras fontes de amido e com outras condições de processo, para tentar encontrar funcionalidades adicionais. “E, por fim, vamos buscar aplicar esses amidos em produtos reais: um pão, uma sopa instantânea... Em nosso caso, na indústria de alimentos. Mas estamos abertos a parcerias para outros usos.”

O artigo Dual-process of starch modification: Combining ozone and dry heating treatments to modify cassava starch structure and functionality, de Dâmaris Carvalho Lima, Bianca Chieregato Maniglia, Manoel Divino Matta Junior, Patricia Le-Bail, Alain Le-Bail e Pedro Esteves Duarte Augusto, pode ser lido em www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813020349710.