Processo de ozonização de amendoim (Arachis hypogaea L.): cinética de decomposição, efeito fungicida e detoxificante de aflatoxinas e aspectos qualitativos

Abstract

Este trabalho teve por objetivos avaliar a cinética de decomposição do gás ozônio, o efeito do gás como agente fungicida e detoxificante sobre aflatoxinas e possíveis alterações qualitativas nos grãos de amendoim e no óleo bruto extraído desses grãos em decorrência do processo de ozonização. O trabalho, realizado no Setor de Pré-Processamento e Armazenamento de Produtos Agrícolas do Departamento de Engenharia Agrícola e no Laboratório de Embalagens, do Departamento de Tecnologia de Alimentos, ambos na Universidade Federal de Viçosa, consistiu de três etapas. Na primeira etapa, avaliou-se a cinética de decomposição do ozônio, utilizando-se amostras de 1 kg de amendoim, com teores de água de 7,1 e 10,5% (b.u.), acondicionadas em recipientes de vidro com capacidade de 3 L. Os grãos de amendoim foram ozonizados na concentração de 450 μg L-1, nas temperaturas de 25 e 35 ºC e vazões do gás de 1,0 e 3,0 L min-1. Determinou-se o tempo de saturação quantificando-se a concentração residual do ozônio, pelo método iodométrico, após a passagem do gás pela massa de grãos, até que ela se mantivesse constante. A cinética de decomposição do ozônio foi avaliada depois da saturação da massa de grãos com o gás. Obteve-se a concentração residual do ozônio, depois de períodos de repouso, durante os quais o gás reagia no meio poroso, e dessa forma, era decomposto. O modelo cinético de primeira ordem foi ajustado aos dados da concentração residual de ozônio em função do tempo, após linearização. A partir dos valores da constante da taxa de decomposição foi possível obter a meia vida do ozônio em grãos de amendoim. Na segunda etapa, grãos de amendoim com teor de água de aproximadamente 9,0% (b.u.) foram expostos ao gás ozônio para avaliação do efeito fungicida e da capacidade detoxificante desse gás sobre aflatoxinas. No processo de ozonização, utilizaram-se concentrações de 13 e 21 mg L-1, temperatura de 25 ºC, vazão do gás de 1,0 L min-1 e períodos de ozonização de 0, 24, 48, 72 e 96 h. Avaliou-se o efeito do gás ozônio na contagem de fungos totais e das espécies potencialmente aflatoxigênicas Aspergillus flavus e A. parasiticus, pela técnica de diluição, e na infecção interna dos grãos por esses microorganismos, pela técnica de plaqueamento direto. Observaram-se, em nível microscópico, as alterações morfológicas ocorridas nos fungos devido à exposição ao gás ozônio. Para avaliar a capacidade detoxificante do gás ozônio, em cada combinação de concentração do gás e período de exposição, quantificou-se o teor de aflatoxinas totais e de aflatoxina B1 nos grãos de amendoim por cromatografia líquida de alta eficiência. Na terceira etapa, avaliou-se a qualidade dos grãos de amendoim ozonizados e do óleo bruto extraído desses grãos. Utilizaram-se grãos com teor de água em torno de 8,0% (b.u.), e no processo de ozonização concentrações do gás ozônio de 0, 13 e 21 mg L-1, vazão de 1,0 L min-1 e períodos de exposição de 0, 24, 48, 72 e 96 h. No tratamento controle, os grãos foram expostos ao gás oxigênio. Na avaliação da qualidade dos grãos de amendoim, foram analisados os parâmetros teor de água, condutividade elétrica da solução que continha os grãos, teor de lipídios e coloração dos grãos. Os parâmetros qualitativos do óleo bruto extraído dos grãos de amendoim analisados foram o teor de ácidos graxos livres, o índice de peróxido e o índice de iodo. Para os grãos de amendoim com teor de água de 7,1% (b.u.), nas temperaturas de 25 e 35 °C e vazões de 1,0 e 3,0 L min-1, os valores obtidos de tempo de saturação do gás ozônio permaneceram na faixa entre 173 e 192 min, com concentração de saturação de aproximadamente 260 μg L-1. Para os grãos com teor de água de 10,5% b.u., obteve-se maior concentração residual do gás ozônio na temperatura de 25 ºC, sendo igual a 190 μg L-1. O maior valor obtido para o tempo de meia vida foi igual a 7,7 min, para os grãos ozonizados na temperatura de 25 ºC, enquanto para aqueles com 10,5% de teor de água, na temperatura de 35 ºC, foi de 3,2 min. O ozônio foi eficiente no controle de fungos potencialmente aflatoxigênicos em grãos de amendoim, com redução superior a três ciclos log, na concentração de 21 mg L-1 e período de exposição de 96 h. Com relação ao poder detoxificante do gás ozônio, ocorreu redução no teor de aflatoxinas totais e aflatoxina B1 de aproximadamente 30 e 25%, respectivamente, para os grãos expostos ao gás na concentração de 21 mg L-1, depois de 96 h de exposição. Em geral, não ocorreu alteração da qualidade dos grãos de amendoim e do óleo bruto extraído desses grãos, devido à exposição ao ozônio. Concluiu-se a partir dos resultados obtidos que no processo de decomposição do gás ozônio em grãos de amendoim, o fator determinante é a temperatura. Um aumento de 10 ºC na temperatura dos grãos implica decréscimo de, pelo menos, 43% no tempo de meia vida do gás. O ozônio é uma importante alternativa para amendoim no que se refere à segurança alimentar, pois é eficiente no controle dos fungos potencialmente aflatoxigênicos e pode atuar na redução dos níveis de aflatoxinas do produto. O processo de ozonização, na concentração de até 21 mg L-1, por até 96 h, não afeta a qualidade dos grãos de amendoim e do óleo bruto extraído desses grãos.

The objective of this study was to evaluate decomposition kinetics of ozone gas, the effect of this gas as a fungicide agent and detoxificant against aflatoxins and possible quantitative alterations on peanuts and crude oil extracted from these nuts after undergoing the ozonation process. This study, performed in the Sector of Pre-processing and Storage of Agricultural Products pertaining to the Department of Agricultural Engineering and the Laboratory of Packaging of the Department of Food Technology, both of the Universidade Federal de Vicosa, was composed of three stages. In the fist stage, decomposition kinetics of ozone was evaluated using 1 kg peanut samples with moisture contents of 7.1 and 10.5% (w.b.), stored in 3 L glass recipients. The peanuts were ozonized at the concentration of 450 μg L-1, at temperatures of 25 and 35ºC and gas flows of 1.0 and 3.0 L min-1. Saturation time was determined and residual concentration of ozone was quantified by the iodometric method after passing the gas through the peanut mass until becoming constant. Decomposition kinetics of ozone was evaluated after saturation of the peanut mass with the gas. A residual concentration of ozone was obtained, followed by repose periods in which the gas reacted with the porous medium and was therefore decomposed. The first order kinetic model was adjusted to the data for residual ozone concentration in function of time, after linearization. From the values of the decomposition rate it was possible to obtain a half-life for ozone in peanuts. In the second stage, peanuts with moisture contents of approximately 9.0% (w.b.) were exposed to ozone gas for evaluation of its effect as a fungicide and detoxifying ability on aflatoxins. In the ozonation process, concentrations of 13 and 21 mg L-1, temperature of 25 ºC, gas flow rate of 1.0 L min-1 and ozonation periods of 0, 24, 48, 72 and 96 h were used. The effect of ozone gas on the count of total fungi and the potentially aflatoxigenic species Aspergillus flavus and A. parasiticus was evaluated by the dilution technique, and in internal infection of peanuts by these microorganisms, by the direct plating technique. It was observed on the microscopic level that morphological alterations occurred in the fungi due to exposure to ozone gas. To evaluate detoxification effectiveness of ozone gas, in each combination of gas concentration and exposure period, the concentrations of total aflatoxins and aflatoxin B1 in the peanuts were quantified by high performance liquid chromatography. In the third stage, quality of the ozonized peanuts and crude extracted oil was evaluated. Peanuts with moisture contents of 8.0% (w.b.) were used, and the ozonation process utilized ozone gas concentrations of 0, 13 and 21 mg L-1, flow rate of 1.0 L min-1 and exposure periods of 0, 24, 48, 72 and 96 h. For treatment of the control, peanuts were exposed to oxygen gas. Evaluation of peanut quality consisted of analysis for moisture content, electrical conductivity of the solution containing the peanuts, lipid concentration and peanut color. The qualitative parameters of the crude oil extracted from the peanuts analyzed were the concentration of free fatty acids, peroxide index and iodine index. For the peanuts with moisture contents of 7.1% (w.b.), at the temperatures of 25 and 35°C and flow rates of 1.0 and 3.0 L min-1, the values obtained for ozone gas saturation time remained between 173 and 192 min, with a saturation concentration of approximately 260 μg L-1. For the peanuts with moisture contents of 10.5% (w.b.), a greater concentration of residual ozone gas was obtained at the temperature of 25°C, equal to 190 μg L-1. The greatest value obtained of half-life was equal to 7.7 min, for the peanuts ozonized at 25ºC, while for those with moisture content of 10.5%, at the temperature of 35ºC, halflife was 3.2 min. Ozone was efficient for the control of potentially aflatoxigenic fungi in peanuts, with reduction greater than three log cycles at the concentration of 21 mg L-1 and exposure period of 96 h. In general, there was no alteration in quality of the peanuts or crude oil extracted due to exposure to ozone. It was concluded that from the obtained results that the decomposition process of ozone gas in peanuts, the determining factor is temperature. A 10ºC temperature increase of the peanuts implicated a decrease of at least 43% on the half-live of the gas. Ozone is an important alternative for peanuts when referring to food safety since it is efficient in the control of potentially aflatoxigenic fungi and can actuate in the reduction of aflatoxin levels of the product. The ozonation process, at a concentration of up to 21 mg L-1 and for up to 96 h does not affect quality of peanuts and crude oil extracted from peanuts.