Concentrado proteico de soro de leite adicionado de extrato de cúrcuma desenvolvido por secagem em leito de espuma e spray drying: aspectos nutricionais e tecnológicos

Abstract

Os concentrados proteicos de soro (WPC) vêm sendo utilizados por atletas, praticantes de atividades físicas e pessoas fisicamente ativas pelo seu alto valor biológico e velocidade de digestão e absorção. Esses produtos podem ser, ainda, adicionados de outros ingredientes, como a cúrcuma (Curcuma longa L.), por exemplo, visando a elevar suas características nutricionais, devido ao potencial antioxidante e nutricional desta especiaria. Portanto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um concentrado proteico de soro de leite (WPC) adicionado de extrato de cúrcuma (Curcuma longa L.) a partir de dois métodos de secagem: leito de espuma (CWPC-LE) e spray drying (CWPC-SD) e caracterizá-lo quanto ao seu potencial tecnológico e nutricional. Foi realizada a análise sensorial do CWPC-SD contendo duas diferentes concentrações de curcumina (3,6 mg e 7,2 mg), com e sem aroma artificial de abacaxi, por meio dos testes de preferência e de aceitação em dias não consecutivos. A amostra que obteve maior aceitação (3,6 mg de curcumina com aroma artificial de abacaxi) foi utilizada para dar sequência ao experimento, sendo desta forma desenvolvido o CWPC nos dois métodos de secagem (spray drying e leito de espuma). Em ambos os produtos, foram realizadas as seguintes análises: vitamina C, riboflavina e carotenoides por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência; compostos fenólicos totais, utilizando-se o reagente Folin-Ciocalteu; capacidade antioxidante, pelo método do radical DPPH-1,1-difenil-2-picrilhidrazila; e curcumina, por espectrofotometria. As análises de composição centesimal (segundo a Association of Official Analytical Chemists - AOAC (2012)) e elementos químicos (por calorimetria, fotometria de chama, turbidimetria e espectrometria de emissão óptica em plasma indutivamente acoplado, dependendo do elemento) foram realizadas apenas no CWPC-SD por este ter apresentado menores perdas nutricionais. O CWPC-SD e o CWPC-LE foram analisados quanto as suas características tecnológicas. A análise da morfologia e da distribuição do tamanho de partículas foram realizadas por meio de microscopia eletrônica de varredura e por analisador de difração a laser acoplado ao módulo de análise líquida. A colorimetria foi avaliada conforme a escala CIELa*b*. Os espectros Raman foram obtidos por espectrômetro FT-Raman. O balanço energético dos dois métodos de secagem foi realizado por meio da análise do tempo de secagem e das temperaturas de entrada e saída do ar. O delineamento experimental foi em blocos casualizados (DBC). A normalidade dos dados foi avaliada pelo teste de Shapiro Wilk. Para comparar a concentração de vitaminas e compostos bioativos nos dois CWPC desenvolvidos, os dados foram analisados por ANOVA, seguida pelo teste de Dunnet (α = 0,05). Os dados foram analisados com auxílio do software estatístico SPSS, versão 20.0. A amostra contendo a menor concentração de curcumina, com aroma artificial de abacaxi, foi a mais preferida e mais bem aceita pelos voluntários. Não houve perdas de vitamina C nos produtos desenvolvidos (p>0,05). Não foram detectados carotenoides e riboflavina nas amostras. O aumento da capacidade antioxidante total foi observado em ambos os produtos (CWPC-SD e CWPC-LE) (p<0,05). Menores perdas de compostos fenólicos (57,14 %) e curcumina (24,13 %) foram observadas no CWPC-SD. O CWPC-SD apresentou composição centesimal característica de WPC, com 52,01 % de lactose, 33,8 % de proteínas, 3,63 % de lipídios e 7,93 % de cinzas. Os minerais potássio (266,5 mg/100 g), cálcio (310 mg/100 g) e fósforo (1025 mg/100 g) se destacaram no CWPC-SD e não foram encontrados metais pesados nessa amostras. A adição do extrato de cúrcuma não alterou a morfologia do WPC. A distribuição do tamanho das partículas no WPC e CWPC-SD indica que a adição de extrato de cúrcuma ao retentado não modificou a estrutura dos pós. De acordo com a análise colorimétrica, o CWPC apresentou direcionamento para a coloração amarela. As isotermas de sorção do WPC e do CWPC indicam que ambos absorvem a mesma magnitude de água quando expostos a diferentes umidades relativas do ar. A presença de curcumina no CWPC modificou o espectro Raman do WPC, sem perda do estado amorfo da lactose. De acordo com o balanço energético, a produção do CWPC- SD foi mais eficiente, apresentando menor atividade de água e menor tempo de secagem. Em conclusão, o CWPC-SD desenvolvido pode ser considerado fonte de potássio e cálcio, boa fonte de fósforo e excelente fonte de vitamina C. Em relação aos macronutrientes, é boa fonte de carboidratos, boa fonte de proteínas para homens e excelente fonte para mulheres. O CWPC-SD preservou as características morfológicas, estruturais e o estado amorfo da lactose, portanto, a curcumina foi encapsulada. Desta forma, dentre os métodos de secagem estudados, o que melhor preservou as características nutricionais e tecnológicas do CWPC desenvolvido foi o spray drying.Whey protein concentrate (WPC) have been used by athletes, physical activity practitioners and physically active people because of its high biological value and speed of digestion and absorption. This product can also be mixed with other ingredients such as turmeric (Curcuma longa L.), for example, aiming to increase its nutritional characteristics, due to the antioxidant and nutritional potential of this spice. Therefore, the objective of this work was to develop a whey protein concentrate (WPC) added with turmeric extract (Curcuma longa L.) from two drying methods: foam mat drying (TWPC- SD) and spray drying (TWPC-FMD) and characterize it regarding to its technological and nutritional potential.Sensory analysis of TWPC-SD containing two different concentrations of curcumin (3.6 mg and 7.2 mg), with and without artificial pineapple aroma, was carried out using preference and acceptance tests on non-consecutive days. The most accepted sample (3.6 mg of curcumin with artificial pineapple aroma) was used to follow the experiment, and CWPC was developed in the two drying methods (foam mat drying and spray drying). In both products, the following analyzes were carried out: vitamin C, riboflavin and carotenoids by high performance liquid chromatography, total phenolic compounds, using Folin-Ciocalteu reagent; antioxidant capacity, by DPPH - 1.1-diphenyl- 2-picrylhydrazyl radical method; and curcumin, by spectrophotometry. Chemical composition (according to the Association of Official Analytical Chemists – AOAC (2012)) and chemical elements (by calorimetry, flame photometry, turbidimetry and optical emission spectrometry, depending on the element) were carried out only in the TWPC-SD because it showed lower nutritional losses. TWPC-FMD and TWPC-SD were analyzed for their technological characteristics. The analyses of the morphology and particle size distribution of the developed products were performed by scanning electron microscopy and by laser diffraction analyzer coupled to the liquid analysis module. Colorimetry was evaluated according to CIELa*b* scale. Raman spectra were obtained by FT-Raman spectrometer, and the energy balance of the two drying methods was performed by analysis of drying time and air inlet and outlet temperatures. Experimental design was in randomized blocks. The normality of the data was evaluated by Shapiro Wilk test. In order to compare the concentration of vitamins and bioactive compounds in the TWPCs developed, data were analyzed by ANOVA, followed by Dunnet's test (α = 0.05). Data were analyzed using statistical software SPSS, version 20.0. The sample containing the lowest concentration of curcumin, with artificial pineapple aroma, was the most preferred and most accepted by the volunteers. There were no losses of vitamin C in the developed products (p>0.05). No carotenoids and riboflavin were detected in the samples. The increase in total antioxidant capacity was observed in both products (TWPC-SD and TWPC-FMD) (p<0.05). Lower losses of phenolic compounds (57.14 %) and curcumin (24.13 %) were observed in TWPC-SD. The TWPC-SD showed a characteristic WPC centesimal composition, with 52.01 % lactose, 33.8 % protein, 3.63% lipids and 7.93 % ashes. Potassium (266.5 mg/100 g), calcium (310 mg/100 g) and phosphorus (1025 mg/100 g) were prominent in TWPC-SD and no heavy metals were found in this sample. The addition of turmeric extract did not alter the WPC morphology. The distribution of particle size in WPC and TWPC-SD indicates that addition of turmeric extract to the retentate did not modify the structure of the powders. According to the colorimetric analysis, the TWPC showed a yellow color orientation. The sorption isotherms of WPC and TWPC indicate that they both absorb the same magnitude of water when exposed to different relative air humidity. The presence of curcumin in TWPC modified the Raman spectrum of WPC, without loss of the lactose amorphous state. According to the energy balance, the TWPC- SD production was more efficient, presenting lower water activity and shorter drying time. In conclusion, TWPC-SD can be considered a source of potassium and calcium, a good source of phosphorus and an excellent source of vitamin C. In relation to macronutrients, it is a good source of carbohydrates, a good source of protein for men and an excellent source for women. TWPC-SD showed to preserve the morphological, structural and amorphous lactose characteristics, therefore curcumin was encapsulated. Thus, between the drying methods studied, spray drying was the one that best preserved the nutritional and technological characteristics of TWPC.