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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2021.tde-30032021-152800
Documento
Autor
Nombre completo
Samara dos Santos Harada Padermo
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
Piracicaba, 2020
Director
Tribunal
Vieira, Thais Maria Ferreira de Souza (Presidente)
Alvim, Izabela Dutra
Macedo, Gabriela Alves
Maluly, Hellen Dea Barros
Título en inglés
Development and application of flavor enhancer ingredient from shiitake mushroom (Lentinula edodes) byproducts
Palabras clave en inglés
Agro-industrial residue
Beef burger
Corn extruded snack
Mushroom stipe
Sodium reduction
Umami taste
Resumen en inglés
The reduction of sodium consumption is one of the current concerns, since the high intake of this micronutrient can lead to the development of cardiovascular problems and hypertension. Concomitant to this, the demand for food with less/ or without the addition of synthetic additives, in line with the clean label movement, is growing. Given this panorama, it is necessary to search for new natural ingredients that have the potential to replace or reduce the use of conventional additives in foods. The use of mushrooms as flavor enhancers in formulations with sodium reduction has been researched. However, studies focused on the use of byproducts from mushrooms production (stipes), with this same objective, are still scarce. Thus, this study aimed to develop a powder ingredient rich in umami compounds, obtained from shiitake mushroom (Lentinula edodes) byproducts. To optimize the umami compounds extraction process, the Response Surface Methodology and hot-air dried shiitake stipes were used. The Central Composite Rotatable Design was applied with two independent variables (solute:solvent ratio (w:v) and extraction temperature), with the umami taste intensity evaluated by a sensory panel as a dependent variable. The solute:solvent ratio had effect on the umami taste intensity of the extracts, as opposed to temperature. From the optimized extraction condition, the effect of the dehydration method (hot-air drying and freeze-drying) applied to the shiitake stipes prior to the extraction of umami compounds was evaluated. The main umami compounds (free amino acids and 5'-nucleotides) were evaluated by high performance liquid chromatographic. From the chemical composition, the Equivalent Umami Concentration was calculated, evidencing that hot-air drying favored greater recovery of umami compounds when compared to freeze drying. The liquid extract produced under the optimized conditions (1:20 solute:solvent ratio (w:v), 30 min, regardless the temperature), from stipes dehydrated by hot-air drying, was used to produce the powder ingredient by spray drying. The obtained ingredient (Umami Ingredient) had a light color, high water solubility, low sodium (83,52 mg Na/100g) and moisture content (2.76%), in addition to present high glutamic acid retention (97%). In order to verify the potential of the Umami Ingredient as a flavor enhancer in food with reduced sodium content, as well as its impact on technological properties, the ingredient was applied in corn extruded snacks and also in beef burgers with low-sodium content. In the sensory evaluation of the extruded snacks, the Umami Ingredient (1 and 1.5%) presented similar results to those of the sample added of monosodium glutamate (MSG) for the attributes seasoning flavor, salty taste and umami taste; in addition to not having affected the physical properties (density and cutting force) of the snacks. The physicochemical and instrumental texture properties of the beef burgers were evaluated. The tested formulations (1 and 2% of Umami Ingredient) presented a minimum impact on the technological properties of the burgers (little changes in color, pH, aw, and cohesiveness in some treatments). Thus, the Umami Ingredient proved to be a potential alternative to replace MSG in food with reduced sodium content, acting as a flavor enhancer and reducing the use of additives in products formulations. Also, the new ingredient proposal contributes to the use of agro-industrial residue, adds value to this byproduct, in addition to meeting the consumer market demand for natural additives.
Título en portugués
Desenvolvimento e aplicação de ingrediente realçador de sabor obtido de subprodutos de cogumelo shitake (Lentinula edodes)
Palabras clave en portugués
Snack extrusado de milho
Estipe de cogumelo
Gosto umami
Hambúrguer bovino
Redução de sódio
Resíduo agroindustrial
Resumen en portugués
A redução do consumo de sódio é uma das preocupações da atualidade, já que a alta ingestão desse micronutriente pode levar ao desenvolvimento de problemas cardiovasculares e hipertensão. Concomitantemente a isso, cresce a demanda por alimentos com menor/ou sem a adição de aditivos sintéticos, alinhada ao movimento clean label. Frente a esse panorama, faz-se necessária a pesquisa por novos ingredientes de origem natural que tenham potencial para substituir ou reduzir o uso de aditivos convencionais em alimentos. A utilização de cogumelos como realçadores de sabor em formulações com redução de sódio já vem sendo pesquisada. Contudo, estudos sobre o aproveitamento dos subprodutos da produção de cogumelos (estipes), com este mesmo objetivo, ainda são escassos. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo principal o desenvolvimento de um ingrediente em pó rico em compostos umami, obtido a partir de subprodutos (estipes) de cogumelo shitake (Lentinula edodes). Para otimizar o processo de extração dos compostos umami foi utilizada a metodologia de Superfície de Resposta e estipes de shitake seco com ar aquecido. O Delineamento Composto Central Rotacional foi aplicado com duas variáveis independentes (proporção soluto:solvente (m:v) e temperatura de extração), tendo como variável dependente a intensidade de gosto umami, avaliada por um painel sensorial. A proporção soluto:solvente apresentou efeito sobre a intensidade de gosto umami dos extratos, ao contrário da temperatura. A partir da condição otimizada de extração, foi avaliado o efeito do método de desidratação (secagem com ar aquecido e liofilização) aplicado aos estipes de shitake previamente à extração dos compostos umami. Os principais compostos umami (aminoácidos livres e 5'-nucleotideos) foram avaliados por cromatografia líquida de alta eficiência. A partir da composição química foi calculada a Concentração Equivalente de Umami, evidenciando que a secagem com ar aquecido favoreceu a maior recuperação de compostos umami quando comparada à liofilização. O extrato líquido produzido nas condições otimizadas (proporção de 1:20 soluto:solvente (m:v), 30 min, independentemente da temperatura), a partir de estipes desidratadas com ar aquecido, foi utilizado para produção do ingrediente em pó por secagem em spray dryer. O ingrediente obtido (Umami Ingredient) apresentou coloração clara, alta solubilidade em água, baixo conteúdo de sódio (83,52 mg Na/100g) e umidade (2,76%), além de apresentar alta retenção de ácido glutâmico (97%). A fim de verificar o potencial do Umami Ingredient como realçador de sabor em alimentos com teor reduzido de sódio, bem como seu impacto nas propriedades tecnológicas, foi realizada a aplicação do ingrediente em snacks extrusados de milho e também em hambúrgueres bovinos com teor de sódio reduzido. Na avaliação sensorial dos snacks extrusados, o Umami Ingredient (1 e 1.5%) apresentou resultados similares aos da amostra com glutamato monossódico (MSG) para os atributos sabor de tempero, gosto salgado e gosto umami, além de não ter afetado as propriedades físicas (densidade e força de corte) dos snacks. Os hambúrgueres foram avaliados quanto às propriedades físico-químicas e de textura instrumental. As formulações testadas (1 e 2% de Umami Ingredient) tiveram impacto mínimo nas propriedades tecnológicas dos hambúrgueres (pequenas alterações de cor, pH, aw e coesividade em alguns tratamentos). Sendo assim, o Umami Ingredient mostrou-se uma potencial alternativa para substituir o MSG em alimentos com teor de sódio reduzido, atuando como realçador de sabor e reduzindo o uso de aditivos nas formulações dos produtos. Além disso, a proposta do novo ingrediente contribui para o aproveitamento de um resíduo agroindustrial, agrega valor a esse subproduto, além de atender a demanda do mercado consumidor por aditivos naturais.
 
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Fecha de Publicación
2021-04-01
 
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