BR102019009006A2 - processo de obtenção do suco misto de acerola e ciriguela com probiótico em pó - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se à obtenção do suco misto de acerola e ciriguela com probiótico a partir de Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus casei e Lactobacillus plantarum, sendo este produto obtido sob a forma de pó, por meio da microencapsulação por atomização. A metodologia é de fácil reprodutibilidade, baixo custo, flexibilidade na medida em que oferece variação da matriz de microencapsulação e produção de partículas de boa qualidade. O produto apresenta boas características físico-químicas e sensoriais para sua produção, apresentando boas perspectivas para diversificar o mercado de alimentos probióticos de origem não láctea, lançando assim, produtos mais competitivos e posicionando-os de forma estratégica no mercado alimentício capaz de conquistar a fidelidade do consumidor.

Description

PROCESSO DE OBTENÇÃO DO SUCO MISTO DE ACEROLA E CIRIGUELA COM PROBIÓTICO EM PÓ Campo da Invenção

[001] A presente invenção descreve um processo de obtenção do suco misto de acerola (Malphighia emarginata D.C.) e ciriguela (Spondias purpurea L.) com probiótico a partir de Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus casei e Lactobacillus plantarum, sendo este produto obtido sob a forma de pó, por meio da microencapsulação por atomização. Esta invenção situa-se nas áreas de biotecnologia, engenharia de alimentos e ciência e tecnologia de alimentos e visa atender, a população que apresenta restrições da dieta, como os vegetarianos, além dos intolerantes à lactose e alérgicos a proteína do leite.

Antecedentes da Invenção

[002] Um grande número de produtos probióticos disponíveis para comercialização compreende principalmente produtos de origem láctea. No entanto, uma considerável parte da população mundial é afetada pela intolerância à lactose. Assim, há um grande interesse no desenvolvimento de produtos probióticos usando fontes não lácteas (RIVERA-ESPINOZA; GALLARDO-NAVARRO, Food Microbiol., 27:1-11, 2010).

[003] Neste contexto, os sucos de frutas podem certamente ser posicionados como um excelente alimento funcional alternativo, devido à sua grande quantidade de componentes saudáveis como vitaminas, antioxidantes e polifenóis, que exercem vários benefícios positivos na saúde humana. Além disso, eles não contêm alérgenos lácteos e permanecem menos tempo no estômago, assim as espécies probióticas não ficam expostas por muito tempo no ambiente ácido estomacal (KALITA et al., Food Sci. Technol., 87:351-360, 2018; ALVES et al., J. Food Eng., 189:45-54, 2016; KUMAR et al., Food Sci. Technol., 52:6112-6124, 2015).

[004] Atualmente, há um mercado crescente de sucos compostos por mais de uma fruta e essa tendência é mais observada em produtos que usam frutas tropicais. As frutas tropicais são amplamente aceitas pelos consumidores e são fontes importantes de compostos antioxidantes. A Acerola (Malpighia emarginata D.C.) é uma fruta originária da América Central e do Norte da América do Sul, com algumas das maiores plantações no Brasil, sendo cada vez mais produzida devido aos seus altos índices de vitamina C de 700 a 1400 mg/100 g-1 (MOURA et al., Exotic Fruits., 7-14, 2018; RIBEIRO et al., Food Chem., 245:966-973, 2018; MALEGORI et al., Talanta., 165:112-116, 2017). A ciriguela (Spondias purpurea L.) é uma fruta da família Anacardeaceae originalmente da América Central e generalizada em todos os países tropicais, principalmente na região nordeste do Brasil. É uma pequena fruta amarela, com um sabor e aroma agradável, sendo fonte de carotenóides (AUGUSTO et al., j. Food Eng., 108:283-289, 2012; ENGELS et al., Food Res. Int., 46:557-562, 2012). Diante disto, visando a complementação dos nutrientes, aumento das características nutricionais e desenvolvimento de novos sabores, foram selecionadas a acerola e ciriguela como matrizes alimentícias para veículo de microrganismos probióticos.

[005] As formas mais comuns de microrganismos probióticos são pertencentes aos gêneros Lactobacillus e Bifidobacterium e, em menor quantidade, Enterococcus spp. e Streptococcus spp., pois constituem um grupo diversificado de organismos que fornecem benefícios consideráveis a humanidade, alguns como habitantes naturais do trato intestinal, e outras como bactérias fermentativas usadas na indústria de alimentos, conferindo sabor e textura (TRIPATHI; GIRI, J. Funct. Foods., 9:225-241, 2014; FLOCH, J. Clin. Gastroenterol., 44: 19-21, 2010; RANADHEERA et al., Food Res. Int., 43:1-7, 2010).

[006] Esses microrganismos podem ser usados em combinação em produtos probióticos para melhorar o metabolismo da lactose pois ajudam na liberação de β-galactosidase no intestino delgado, que auxilia na digestão/degradação da lactose (JIANG et al., Chn. Brew., 1:13-16, 2008), prevenção de infecção do trato intestinal, aumento da imunidade, redução do conteúdo de colesterol, síntese de vitamina como vit. B, ácidos nicotínicos e ácidos fólicos, estimula a absorção de cálcio, melhora a digestibilidade da proteína e controla o efeito de patógenos de origem alimentar (HOMAYOUNI et al., Ame. J. Food Technol., 7:251-265, 2012; PARVEZ et al., J. Appl. Microbiol., 100:1171-1185, 2006; SANDERS et al., Eur. J. Nutr., 44:303-310, 2005; SURVARNA; BOBY, Curr. Sci., 88:1744-1748, 2005; OXMAN et al., J. Altern. Complement. Med., 7:345-354, 2001).

[007] Foi provado em vários estudos em animais que o uso de uma ou mais linhagens / espécies de probióticos pode ter efeito benéfico e é lógico supor que uma combinação de probióticos poderia ajudar a exercer múltiplos benefícios que eles possuem (FAMULARO et al., BioDrugs., 12:455-470, 1999; SANDERS, Food Technol., 53:67-75, 1999). Em muitos casos, no entanto, a funcionalidade dos probióticos é um problema devido à má qualidade dos padrões de preparo dos alimentos probióticos e à falta de evidências clínicas sólidas e completas (AZCARATE-PERIL et al., J. Dairy Sci., 92:870-886, 2009; TIMMERMAN et al., Int. J. Food Microbiol., 96:219-233, 2004; HAMILTON-MILLER; SHAH, Int. J. Food Microbiol., 72:175-176, 2002; KLAENHAMMER, J. Nutr., 130:4155-4165, 2000). Formular e enriquecer alimentos com probióticos não só melhoraria a saúde pública, mas também a diversidade nas escolhas alimentares (BURGAIN et al., J. Food Eng., 104:467-483, 2011).

[008] No entanto, o desenvolvimento de ingredientes probióticos com vida de prateleira estável sob armazenamento não refrigerado representa um desafio para a indústria de alimentos (YING et al., J. Funct. Foods., 25:447-458, 2016). A encapsulação de células probióticas tem sido amplamente estudada como uma técnica para aumentar a sobrevivência destes microrganismos, (MACIEL et al., J. Dairy Sci., 97:1991-1998, 2014; TRIPATHI; GIRI, J. Funct. Foods., 9:225-241, 2014; HEIDEBACH et al., J. Food Eng., 98:309-316, 2010).

[009] Desta forma, um método de microencapsulação adequado pode ser uma alternativa interessante também para reduzir a velocidade dos processos de degradação do produto, aumentar a conveniência e diminuir os custos de transporte e armazenamento do produto, além de fornecer armazenamento em condições ambientais (KALITA et al., Food Sci. Technol., 87:351-360, 2018; KRISHNAIAH et al., Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 54:449-473, 2014).

[010] Dentre as técnicas de microencapsulação, destaca-se a atomização, que consiste na transformação de um produto no estado líquido para o estado sólido na forma de pó, numa operação contínua, por meio de um tempo relativamente curto. Antes da microencapsulação, o material, muitas vezes definido como agente encapsulante é adicionado para criar proteção ao ingrediente ativo. A microencapsulação pode proporcionar inúmeros benefícios ao material encapsulado, pois pode protegê-lo das reações de oxidação, degradação e volatilização (SCHUCK et al., Dry. Technol., 34:1773-1790, 2016; CHRANIOTI et al., Carbohydr. Polym., 127:252263, 2015; DOMIAN et al., J. Food Eng. 152:72-84, 2015; PHISUT, Int. Food Res. J., 19:1297-1306, 2012).

[011] A atomização é um processo que tem sido amplamente utilizado na microencapsulação de ingredientes alimentares sensíveis à deterioração por agentes externos, tais como extrato de frutas e hortaliças, carboidratos, microrganismos probióticos, entre outros (PAIM et al., Food Sci. Technol., 74:21-25, 2016; KRISHNAIAH et al., J. Food Sci. Nutr., 54:449-473, 2014). As vantagens da microencapsulação por atomização devem-se principalmente ao baixo custo, disponibilidade de equipamentos para a secagem, flexibilidade na medida em que oferece variação da matriz de microencapsulação e produção de partículas de boa qualidade (LISBOA et al., Food Bioprod. Process., 107:49-60, 2018; NAZZARO et al., Curr. Opin. Biotechnol., 23:82-186, 2012; FANG; BHANDARI, Trends Food Sci. Tech., 20:1-14, 2010).

[012] A literatura apresenta documentos de patente referentes à produção de produtos probióticos de origem láctea como PI07017499, PI07042760, US8518463 e US20110117242. Apesar dos produtos lácteos serem bons veículos dos microrganismos probióticos, existe uma demanda crescente por alimentos não lácteos carreadores de probióticos como a presente invenção. Isto se deve a população que apresenta restrições da dieta, como os vegetarianos e indivíduos com hipercolesterolemia, além dos intolerantes à lactose e alérgicos a proteína do leite. Por este motivo, a presente invenção selecionou matrizes alimentícias de origem não láctea para veículo de microrganismos probióticos.

[013] A invenção PI06026915 refere-se a um processo de secagem por meio da liofilização para o suco de laranja natural e composições alimentícias e farmacêuticas contendo a laranja liofilizada. O documento difere da presente invenção por não conter microrganismos probióticos, não utilizar suco misto em sua composição e não apresentar alta produtividade, rapidez, eficácia e aplicabilidade em grande escala de produção em comparação com a atomização.

[014] As invenções BR1020150130058 e US4112130 referem-se à obtenção da acerola e laranja, respectivamente, utilizando o atomizador como principal técnica para obtenção do produto em pó. Os documentos diferem da presente invenção por não utilizarem microrganismos probióticos, sendo apenas produtos aplicáveis no enriquecimento de outros alimentos entre eles os dietéticos.

[015] A invenção WO2013140382 refere-se à produção de diversos sucos de fruta em pó obtidos isoladamente por atomizador e reconstituição dos mesmos em uma única bebida. Ao contrário da invenção mencionada, o suco misto de acerola e ciriguela é obtido em uma única microcápsula além de conter microrganismos probióticos.

[016] A invenção BR 10 2013 032164 8 refere-se ao processo de desenvolvimento de alimento funcional, utilizando extrato de juçara como veículo de microrganismo probiótico e obtenção do produto em pó, por meio da atomização. Este documento difere da presente invenção por não utilizar vários microrganismos probióticos e nem suco misto em sua composição.

[017] A invenção aqui descrita propõe-se superar os limites do estado da técnica citados anteriormente, por utilizar uma mistura de matérias-primas de origem não láctea, diferentes espécies de Lactobacillus e processamento econômico, flexível e de boa qualidade. Essas são as razões pelas quais se entende haver atividade inventiva.

Descrição da Invenção

[018] O processo de obtenção do suco misto de acerola e ciriguela com probiótico em pó encontra-se ilustrado na Figura 1. Inicialmente, para obtenção da matéria-prima os frutos de acerola e ciriguela no estádio maduro foram selecionados, higienizados (sanitizados com solução de hipoclorito de sódio 50 ppm por 15 min) e despolpados preferencialmente em despolpadeira e peneirados, este procedimento foi realizado com a finalidade de eliminar os sólidos em suspensão facilitando a passagem pelo bico atomizador. Foram utilizadas três espécies do gênero Lactobacillus, que foram doadas e catalogadas na Coleção de Cultura do Departamento de Tecnologia Rural - DTR da UFRPE como: L. rhamnosus LPAA 01, L. casei LPAA 02 e L. plantarum LPAA 03.

[019] Legenda da Figura 1. Fluxograma de obtenção do suco misto de acerola e ciriguela com probiótico em pó.

[020] As culturas de Lactobacillus spp. foram mantidas em meio MRS (De Man, Rogosa e Sharpe) contendo óleo mineral. Subcultivos de Lactobacillus spp. foram realizados mensalmente em meio líquido MRS e incubados preferencialmente a 35 °C durante 48 a 72 horas, preferencialmente 48 horas, em seguida estas culturas foram mantidas sob refrigeração a 4 °C. A reativação foi realizada pela transferência da cultura mantida no caldo MRS para um novo caldo MRS, numa proporção que representa 10% (v/v) do volume inicial de fermentação. A partir desta transferência foi iniciada a fermentação durante 48 a 72 horas, preferencialmente 48 horas. O controle microbiológico foi realizado periodicamente por meio do semeio de cada espécie em ágar MRS. Consequentemente, foram realizados a coloração de Gram e teste de catalase para certificar a pureza das culturas de Lactobacillus spp.

[021] A cultura microbiana foi selecionada baseando-se nas seguintes justificativas: L. plantarum por ser uma espécie altamente versátil, sendo encontrado em uma grande variedade de ambientes. Além disso, é um habitante natural do trato gastrointestinal e muitas linhagens desta espécie conferem diversos efeitos benéficos ao consumidor, possuem atividade imunomoduladora, aliviam os sintomas de desordens intestinais, diminuem os níveis de colesterol sanguíneo, agem de forma antagônica contra patógenos como Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes e Escherichia coli e são resistentes à bile (COSTA et al., Appl Environ. Microbiol., 80:10131019, 2014; GORENJAK et al., Microbiol. News., 37:51-64, 2014). L. rhamnosus por apresentar maior tolerância às condições do trato gastrointestinal quando comparado com outros microrganismos probióticos, e melhor sobrevivência, quando adicionado em alimentos funcionais (BERISTAIN-BAUZA et al., Food Control., 62:44-51, 2016). L. casei por serem capazes de colonizar vários ambientes naturais e artificiais, apresentarem capacidade de melhorar a qualidade dos produtos e várias funções beneficas para o organismo humano têm sido atribuídas ao consumo regular de produtos alimentares que contenham esses microrganimos (SCHOINA et al., Food Sci Technol., 89:441-448, 2018; MINERVINI; NEJATI, Reference Module Food Sci, 1:1-5, 2016).

[022] Para obtenção do suco misto, foi realizado estudo preliminar por (RIBEIRO et al., Food Sci. Technol., 38., 2018), onde pode-se utilizar as seguintes proporções: 50% de acerola e 50% de ciriguela, 70% de acerola e 30% de ciriguela ou 60% de acerola e 40% de ciriguela, preferencialmente 60% de acerola e 40% de ciriguela, sendo esta proporção mais aceita pelos testes sensoriais. Posteriormente, procedeu-se a inoculação da cultura microbiana no suco misto, de forma a obter uma concentração de 1010 UFC/g, para isto, realizou-se o pré-inóculo, sendo as cepas de Lactobacillus ssp. adicionadas em 50% do suco misto de acerola e ciriguela onde iniciou-se a fermentação a 35 °C durante 18 a 24 horas preferencialmente 24 horas em anaerobiose. Dessa forma, obteve-se o suco misto fermentado. Posteriormente, os 50% do suco fermentado foram adicionados a mais 50% do suco misto que foi submetido ao mesmo processo de fermentação da amostra anterior.

[023] Para obtenção do produto em pó, foi adicionado 10% do agente encapsulante (maltodextrina 5, 10 e 15 DE), em seguida adicionado água na proporção preferencial de 50% em relação ao peso do suco misto fermentado. Esta mistura foi homogeneizada até a completa dissolução, em seguida, submetida à microencapsulação que pode ser realizada preferencialmente em atomizador, com vazão de alimentação de 0,60 a 1 L/h, com bico injetor de 1,2 mm de diâmetro, fluxo de ar de 30 m3/h, pressão do ar de 0,6 bar e temperatura de 100 a 140 °C. O produto em pó foi acondicionado, preferencialmente em embalagens com permeabilidade ao vapor de água e transmissão de luz e armazenados em ambiente seco. O pó produzido pode ser observado na Figura 2.

[024] Legenda da Figura 2. Suco misto de acerola e ciriguela com probiótico antes e após a microencapsulação por atomização.

Exemplo 1: Caracterização físico-química e viabilidade celular do suco misto de acerola e ciriguela com probiótico atomizado com maltodextrina 5, 10 e 15 DE

[025] Os teores de umidade dos pós de acerola e ciriguela com probiótico obtidos com maltodextrina de diferentes dextroses foram inferiores a 5 g de água / 100 g de sólido seco e a atividade de água de todos os pós ficaram na faixa de 0,1 a 0,4. Esses resultados indicam que os produtos são estáveis, sendo este um fator protetor ao desenvolvimento de microrganismos deteriorantes e patogênicos. Valores baixos para a umidade também são necessários para assegurar a estabilidade dos pós, tendo em vista que tais valores impedem a aglomeração, a qual tem início com a união de partículas molhadas, dificultando o escoamento do produto e sua dispersão (PHISUT, Int. Food Res. J., 19:1297-1306, 2012).

[026] Uma das propriedades importantes a ser estudada nos alimentos em pó é a higroscopicidade, a qual consiste na capacidade que certos materiais possuem de absorver água. A adsorção de água por um alimento em pó depende do tempo de exposição do alimento e a condição de alta umidade. Os resultados da higroscopicidade indicaram que os pós obtidos com maltodextrina de diferentes dextroses são higroscópicos, porém estes, podem ser facilmente controlados com o uso de embalagens impermeáveis à água, mantendo a integridade dos produtos sem alterações significativas.

[027] A viabilidade celular é o parâmetro mais importante no processo de microencapsulação por atomização usando microrganismos devido à inativação pelo calor e exposição à desidratação. Embora houvesse uma variação dos valores de viabilidade microbiana, todos os pós apresentaram contagem de células viáveis acima de 6,0 log UFC/g, que é o nível mínimo recomendado para probióticos em produtos alimentícios necessários para produzir benefício terapêutico (FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS; WORLD HEALTH ORGANIZATION. Guidelines for the evaluation of probiotics in food. Report of a joint FAO/WHO working group on drafting guidelines for the evaluation of probiotics in food, London Ontario, Canada, April 30 and May 1, 2002).

[028] A solubilidade refere-se à taxa e extensão à qual os componentes das partículas do pó se dissolvem na água. O tipo de agente carreador adicionado ao produto influencia diretamente na solubilidade dos pós. A maltodextrina é o mais utilizado devido a suas propriedades físicas, dentre as quais está sua elevada solubilidade em água (CANO-CHAUCA et al., Innov. Food Sci. Emerg., 6:420-428, 2005). Dessa forma, explica-se a solubilidade relativamente alta encontrada nos pós de acerola e ciriguela com probiótico, sendo mais fácil para o consumidor reconstituir o produto.

[029] A densidade absoluta corresponde a real densidade do sólido e não considera os espaços presentes entre as partículas, ao contrário da densidade aparente (CALISKAN; DIRIM, Food Bioprod. Process., 411:1-10, 2013; TONON et al., Food Res. Int., 43:907-914, 2010; BARBOSA-CÁNOVAS; JULIANO, Encapsulated and powdered foods. Boca Raton: Taylor & Francis, p.39-71, 2005). A densidade absoluta dos pós de acerola e ciriguela com probiótico são partículas leves, ocupando maior volume nas embalagens.

[030] A porosidade é uma propriedade fundamental para as microcápsulas, expressa a razão de espaços vazios em relação ao volume total do material (TONON et al., Food Res. Int., 43:907-914, 2010). Valores relativamente baixos foram alcançados para os pós de acerola e ciriguela com probiótico, indicando que apresentam menor número de espaços entre as partículas, consequentemente menor teor de oxigênio disponível para reações de degradação.

[031] O tamanho médio das partículas de todos os pós estava dentro do intervalo de tamanho das partículas normalmente produzidas por atomização, ou seja, de 5 a 150 μm. Os pós apresentaram morfologia com formação de numerosos aglomerados, com tamanhos variados e formato esférico, bastante característico de pós produzidos por atomização.

[032] Com os resultados obtidos observa-se que os pós de acerola e ciriguela com probiótico microencapsulado por atomização apresentaram valores físico-químicos favoráveis para sua utilização na indústria de alimentos.

Exemplo 2: Análise sensorial

[033] Para realização dos testes sensoriais os pós obtidos com maltodextrina 5, 10 e 15 DE foram reconstituídos como néctares. Os néctares foram preparados diluindo-se 60 g de pó em 2 L de água potável. Todos os néctares foram adoçados com 8% de sacarose, envasados em garrafas de polipropileno (PP).

[034] Os resultados dos testes sensoriais demonstraram que a fermentação do suco misto de acerola e ciriguela com probiótico é uma boa alternativa e provou ser um produto aceitável com potencial para comercialização.

Claims (7)

1. "PROCESSO DE OBTENÇÃO DO SUCO MISTO DE ACEROLA E CIRIGUELA COM PROBIÓTICO EM PÓ", caracterizado pela ativação e obtenção de cultura pura de L. rhamnosus LPAA 01, L. casei LPAA 02 e L. plantarum LPAA 03, em seguida, esta cultura microbiana foi inoculada no suco misto de acerola e ciriguela para proceder à fermentação, posteriormente, o produto foi submetido ao processo de microencapsulação por atomização para obtenção do suco misto com probiótico em pó.
2. "PROCESSO DE OBTENÇÃO DO SUCO MISTO DE ACEROLA E CIRIGUELA COM PROBIÓTICO EM PÓ", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processo de obtenção das polpas a partir da aquisição dos frutos de acerola e ciriguela que foram utilizados no estádio maduro, previamente selecionados, higienizados, despolpados e peneirados.
3. "PROCESSO DE OBTENÇÃO DO SUCO MISTO DE ACEROLA E CIRIGUELA COM PROBIÓTICO EM PÓ", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela obtenção da cultura microbiana e posterior inoculação no suco misto na concentração de no mínimo 10% (v/v), originando uma concentração final de 1010 UFC/g (Unidade Formadora de Colônia por grama).
4. "PROCESSO DE OBTENÇÃO DO SUCO MISTO DE ACEROLA E CIRIGUELA COM PROBIÓTICO EM PÓ", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela elaboração da mistura do suco, no qual foi obtida preferencialmente por meio da seguinte proporção: 60% de acerola e 40% de ciriguela.
5. "PROCESSO DE OBTENÇÃO DO SUCO MISTO DE ACEROLA E CIRIGUELA COM PROBIÓTICO EM PÓ", de acordo com a reivindicação 1 e 3, caracterizado pela fermentação do suco misto compreender temperatura 35 °C durante 18 a 24 horas preferencialmente 24 horas em anaerobiose.
6. "PROCESSO DE OBTENÇÃO DO SUCO MISTO DE ACEROLA E CIRIGUELA COM PROBIÓTICO EM PÓ", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processo de microencapsulação por atomização envolver o uso de agente encapsulante adicionado ao suco misto com probiótico, adicionado de água e homogeneizado, sendo está mistura submetida a atomização para a obtenção do produto em pó.
7. "PROCESSO DE OBTENÇÃO DO SUCO MISTO DE ACEROLA E CIRIGUELA COM PROBIÓTICO EM PÓ", de acordo com a reivindicação 1 e 6, caracterizado pelo agente encapsulante compreender a maltodextrina com dextrose equivalente de 5, 10 e 15 DE.

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