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Dissertação de Mestrado
Documento
Autor
Nome completo
Tiago Augusto Bulhões Bezerra Cavalcante
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2017
Orientador
Banca examinadora
Gut, Jorge Andrey Wilhelms (Presidente)
Jermolovicius, Luiz Alberto
Matsui, Kátia Nicolau
Título em português
Investigação de efeitos térmicos e não térmicos de micro-ondas focalizadas sobre a atividade de enzimas de interesse no processamento de produtos à base de frutas.
Palavras-chave em português
Alimentos líquidos
Enzimas
Pasteurização
Tratamento térmico
Resumo em português
Processos térmicos de pasteurização e esterilização comercial são amplamente usados na industrialização de alimentos líquidos à base de frutas, como polpas e sucos. A exposição a altas temperaturas provoca a degradação de compostos relacionados à qualidade sensorial e nutricional. O aquecimento de alimentos líquidos por micro-ondas focalizadas é uma tecnologia emergente que traz como vantagem o rápido aquecimento; evita a degradação térmica; permite melhor manutenção dos atributos sensoriais e nutricionais; e evita a formação de incrustação. Além da presença de efeitos não térmicos sobre a inativação de enzimas, principais alvos dos processos térmicos destes produtos. Entretanto, a comprovação dos efeitos não térmicos ainda é tema controverso na literatura científica. Desta forma, o objetivo deste trabalho é investigar efeitos térmicos e não térmicos das micro-ondas na inativação das enzimas polifenoloxidase (PPO) e peroxidase (POD), que são relevantes para a industrialização de produtos à base se frutas. Para eliminar fontes de variabilidade, enzimas comerciais em solução tampão de fosfato de potássio foram submetidas aos tratamentos convencional (banho térmico de imersão) e por micro-ondas (mini reator de síntese química por micro-ondas focalizadas) com registro dos históricos de temperatura e atividade enzimática residual. Também, foi calculada a potência instantânea absorvida por cada amostra no aquecimento por micro-ondas. Realizou-se o ajuste dos parâmetros cinéticos pela minimização dos erros quadráticos em modelos cinéticos de primeira ordem (D-z) com uma e duas frações, por Arrhenius e pelo modelo de Weibull. Os resultados da PPO permitiram melhor ajuste pelo modelo de Weibull. Assim, a simulação do modelo ajustado em diferentes temperaturas permitiu comparar os métodos de aquecimento e permitiu a observação de efeitos não térmicos das micro-ondas em temperaturas acima de 70 ºC na inativação da PPO. Além disso, realizou-se a validação dos parâmetros do modelo de Weibull com 10 amostras de PPO com aquecimento mais lento, sendo as atividades enzimáticas residuais comparadas com as atividades previstas pelo modelo. Inesperadamente, os resultados da enzima POD não foram satisfatórios para determinar os modelos avaliados de sua inativação. A POD presentou algumas atividades enzimáticas residuais acima de 100% em ambos métodos de aquecimento, além de elevada resistência térmica. Sendo assim, não foi possível observar possíveis efeitos não térmicos das micro-ondas para inativação da POD nesse estudo.
Título em inglês
Investigation of thermal and non-thermal effects of focused microwaves on the activity of enzymes of interest in the processing of fruit-based products.
Palavras-chave em inglês
Enzymes
Heat treatment
Liquid foods
Pasteurization
Resumo em inglês
Thermal pasteurization processes and commercial sterilization are widely used for the processing of fruit-based liquid foods, such as pulp and juice. The exposure to high temperatures causes degradation of compounds related to sensory and nutritional quality. The heating of liquid foods by focused microwaves is an emerging technology that has the advantage of rapid heating; prevents thermal degradation; allows better maintenance of sensory and nutritional attributes; and prevents incrustation. Besides, there is the presence of nonthermal effects on the enzymes inactivation, which are the main targets of thermal processes to such products. However, confirmation of non-thermal effects is still controversial in the scientific literature. Thus, the objective of this research is to investigate thermal and nonthermal effects of microwaves on the inactivation of enzymes polyphenol oxidase (PPO) and peroxidase (POD), which are relevant for the processing of fruit-based products. To eliminate sources of variability, commercial enzymes in potassium phosphate buffer solution were subjected to conventional (immersion bath) and microwave (mini-reactor for microwave chemical synthesis) treatments, with record of temperature history and residual enzyme activity. In addition, the instantaneous power absorbed in each sample under microwave heating was calculated. The kinetic parameters were adjusted by minimizing quadratic errors in first order kinetic models (D-z) with one and two fractions, by Arrhenius and Weibull model. The PPO results allowed for a better adjustment of the Weibull model. The simulation of the parameters at different temperatures allowed the comparison of the heating methods and it allowed the observation of non-thermal effects of microwaves at temperatures above 70 ºC for the inactivation of PPO. In addition, the parameters of the Weibull model in 10 samples were validated for PPO solution with slower heating; the residual enzymatic activities were compared with the activities predicted by the model. Unexpectedly, the results of the POD enzyme were not satisfactory to determine the evaluated models of its inactivation. The POD presented some residual enzymatic activities above 100% for both heating methods, and high thermal resistance. Thus, it was no possible to observe non-thermal effects of microwaves on POD inactivation in this study.
 
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Data de Publicação
2017-09-20
 
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