Efeito do processamento químico e térmico do farelo de trigo na solubilização de polissacarí­deos benéficos para a saúde humana

• Main Author: Tamy Cristina Gonçalves de Lima Lammers
• Other Authors: João Paulo Fabi
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2018
• Subjects: Alimentos funcionais; Extração; Fibras; Polissacarídeos; Trigo; Extraction; Fibers; Functional food; Polysaccharides; Wheat
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/9/9131/tde-12112018-143314/

A ingestão regular de fibras alimentares pode auxiliar na redução do risco de certas doenças crônicas, como doenças cardiovasculares, síndromes metabólicas, diabetes tipo 2 e alguns tipos de câncer. Dentre as principais fontes de fibras alimentares, destaca-se o grão de trigo, que é rico em fibras solúveis e insolúveis. O grão de trigo pode ser identificado por três macrorregiões distintas, sendo elas o pericarpo, o gérmen e o endosperma. O principal alimento oriundo do trigo é a farinha produzida através da moagem seriada do endosperma dos grãos, sendo o principal subproduto a casca do grão conhecido como farelo de trigo, cujo pericarpo é o principal constituinte. As fibras alimentares estão concentradas no pericarpo, ou seja, no farelo do trigo, e estão associadas através de uma estrutura tridimensional não uniforme e compactada, o que prejudica a solubilidade de polissacarídeos complexos diminuindo suas biodisponibilidades caso ingeridos na alimentação humana. Apesar do farelo de trigo ser um resíduo com razoável valor biológico e com alto teor de fibras, o principal destino do farelo é a alimentação animal. Devido ao fato do farelo de trigo possuir baixo custo, elevado teor de fibras e grande volume disponível no mercado, o objetivo desse trabalho é estudar três métodos físico-químicos que modifiquem a estrutura do farelo de trigo e permitam que uma maior quantidade de polissacarídeos se tornem mais solúveis em água. Uma vez diluídas, essas frações de polissacarídeos consideradas como fibras alimentares solúveis (FAS) poderão ser extraídas, isoladas e aplicadas como ingredientes na produção de alimentos funcionais, como margarinas e sucos. Assim, o projeto permitirá que a indústria de alimentos desenvolva uma fonte de fibras solúveis a partir de uma matéria prima de baixo custo e alta produção. As modificações químicas foram feitas em meio alcalino (solução de NaOH nas concentrações 0,025, 0,05 e 0,1M), meio ácido (solução de H2SO4 nas concentrações 0,25, 0,5e 1,0M) e com agentes oxidantes (solução de hipoclorito de sódio a 10%).Com relação ao rendimento da extração das frações solúveis, as extrações em meio ácido foram as melhores. Todos os polissacarídeos não amido extraídos do farelo de trigo apresentaram baixo peso molecular e composição de açúcares diferentes. Os polissacarídeos oriundos das extrações em meio ácido demonstraram mais glicose e um menor percentual de arabinose e xilose ao serem comparadas com a água, enquanto os oriundos das extrações alcalinas apresentaram um teor menor de glicose e maior de arabinose e xilose (em comparação com as frações da água). A partir da análise de açúcares (foi avaliado maiores quantidades dos monossacarídeos arabinose, xilose e glicose) e do rendimento das extrações, foram escolhidas 5 amostras, sendo elas a fração solúvel extraída em água, H2SO4 0,25 e 0,5M e NaOH0,25 e 0,1M para as análises do teor de β-glicanos, compostos fenólicos, propriedades funcionais (propriedades espumantes, absorção de água, solubilidade e umidade) e efeito prebiótico. Como resultado, todas os polissacarídeos não amido apresentaram elevada solubilidade e não possuíram propriedades espumantes e de absorção de água (WAC) relevantes. O teor de compostos fenólicos foi reduzido em todas as frações solúveis, quando comparado com o teor de compostos fenólicos do farelo de trigo e o pequeno percentual remanescente de compostos fenólicos possui baixo poder redutor. Foi encontrado β-glicano em todas as frações dos polissacarídeos não amido extraídas, sendo 0,82% nas frações extraídas em água, 0,97 e 2,79% nas frações extraídas com H2SO4 e 5,42 e 4,62% nas frações extraídas com NaOH 0,025 e 0,1M. Embora tenha sido encontrado β-glicano em todas as amostras extraídas, somente as extrações em água e com NaOH 0,1 M apresentaram possível efeito prebiótico in vitro. === Regular intake of dietary fiber can help to reduce the risk of certain chronic diseases, such as cardiovascular disease, metabolic syndromes, type 2 diabetes and some types of cancer. Among the main sources of dietary fiber is the wheat grain, which is rich in soluble and insoluble fibers. The wheat grain can be identified by three distinct macroregions, they are the pericarp, the germ and the endosperm. The main food made by wheat is its flour produced by serial grinding of the grain endosperm, and the main by-product is the husk of the grain known as wheat bran, whose pericarp is the main constituent. Food fibers are concentrated in the pericarp and are associated through a non-uniform and compacted three-dimensional structure, which impairs the solubility of complex polysaccharides, decreasing their bioavailability when ingested in human food. Although wheat bran is a residue with reasonable biological value and high fiber content, the main destination of the bran is animal feed. Due to the fact that wheat bran has a low cost, high fiber content and a great volume available in the market, the objective of this work was to study three physic-chemical methods that modify the structure of wheat bran and allow a greater amount of polysaccharides to become more soluble in water. Once diluted, these fractions of polysaccharides considered as soluble dietary fiber (FAS) can be extracted, isolated and applied as ingredients in the production of functional foods such as margarines and juices. Thus, the project will enable the food industry to develop a source of soluble fiber from a low-cost, high-yield raw material. The chemical modifications were made in alkaline medium (NaOH solution at concentrations of 0.025, 0.05 and 0.1M), acid medium (H2SO4 solution at concentrations of 0.25, 0.5 and 1.0M) and with oxidizing agents (10% sodium hypochlorite solution). In relation to the extraction yield of the soluble fractions, acid extraction was the best. All non-starch polysaccharides extracted from wheat bran had low molecular weight and different sugar composition. The polysaccharides from acid extraction showed more glucose and a lower percentage of arabinose and xylose when compared to water, while those from the alkaline extractions had a lower glucose content and higher arabinose and xylose (compared to the fractions from water). From the analysis of sugars (higher amounts of monosaccharides arabinose, xylose and glucose) and extraction yields, 5 samples were chosen, being the soluble fraction extracted in water, 0.25 and 0.5M H2SO4 and NaOH 0.25 and 0.1M for analyzes of β-glycan content, phenolic compounds, functional properties (foaming properties, water absorption, solubility and moisture) and prebiotic effect. As a result, all non-starch polysaccharides exhibited high solubility and did not possess relevant foaming and water absorption properties (WAC). The content of phenolic compounds was reduced in all soluble fractions when compared to the phenolic compounds content of wheat bran and the small remaining percentage of phenolic compounds had low reducing power. β-glucan was found in all fractions of the extracted non-starch polysaccharides, 0.82% in fractions extracted in water, 0.97 and 2.79% in fractions extracted with H2SO4 and 5.42 and 4.62% in fractions extracted with 0.025 and 0.1M NaOH. Although β-glycan was found in all the extracted samples, only extractions in water and with 0.1M NaOH showed possible prebiotic effect in vitro.