Micronization and extrusion processing on the physicochemical properties of dietary fiber / Efeito dos processos de micronização e extrusão nas propriedades físico-químicas da fibra alimentar

ABSTRACT: Dietary fiber plays an important physiological role, which is directly linked to its physicochemical properties, water-holding, oil-binding, and cation-exchange capacities. These properties can be altered by employing enzymatic, mechanical, and physical processes. Enzymatic and chemical processes require solvents and special conditions that make it unfeasible to use. Thus, the use of physical methods, such as micronization and extrusion, make promising options to change the physicochemical properties of dietary fiber. In this way, this review aimed to approach relevant information about the use of physical processes, specifically micronization and extrusion, for this purpose. Furthermore, conceptual aspects, such as definition, classification, and properties of dietary fiber and mainly characteristics about the micronization and extrusion processes, are reported. Micronization and extrusion are based on the decrease of the particle size to a micro scale and on the combination of high temperature, mechanical shearing and pressure, respectively. Applying these methods, modifications on the food matrix occurred by increasing the surface area and disruption of the glycosidic bonds. Consequently, there is a change in physicochemical properties of dietary fiber, which predict the physiological effect associated with dietary fiber consumption, such as decrease in blood cholesterol and glucose levels and improvement of intestinal transit. Moreover, these changes increase the bio accessibility of bioactive compounds present in the food matrix and improve the antioxidant capacity of products.

RESUMO: A fibra alimentar desempenha importante papel fisiológico, o qual está diretamente ligado às suas propriedades físico-químicas de capacidade de retenção de água, ligação ao óleo e a cátions. Estas propriedades podem ser alteradas empregando-se métodos enzimáticos, químicos e físicos. Métodos enzimáticos e químicos requerem solventes e condições específicas que inviabilizam sua utilização. Assim, o emprego dos métodos físicos, tais como micronização e extrusão, tornam-se alternativas promissoras para alterar as propriedades físico-químicas da fibra alimentar. Desta forma, este trabalho visa abordar informações relevantes sobre o uso dos processos físicos, especificamente micronização e extrusão para essa finalidade. Além disso, aspectos conceituais como definição, classificação e propriedades da fibra alimentar e as principais características dos processos de micronização e extrusão são relatados. Micronização e extrusão baseiam-se na diminuição do tamanho de partícula para microescala e na combinação de alta temperatura, pressão e força de cisalhamento, respectivamente. Aplicando-se estes métodos, modificações na matriz alimentícia ocorrem pelo aumento da área superficial e rompimento das ligações glicosídicas da matriz alimentar. Consequentemente, são observadas alterações nas propriedades físico-químicas da fibra alimentar, as quais predizem o efeito fisiológico associado ao seu consumo, como diminuição dos níveis de colesterol e glicose sanguíneos e a melhora do trânsito intestinal. Ademais, essas alterações aumentam a bioacessibilidade dos compostos bioativos presentes na matéria-prima alimentícia e melhoram a capacidade antioxidante dos produtos obtidos.

Natural sparkling guava wine: volatile and physicochemical characterization / Espumante natural de goiaba: caracterização volátil e físico-química

ABSTRACT: Although different tropical fruit species have been used in the development of fermented beverages, there are only few references in the literature to the production of natural sparkling wines from fruits other than grapes. In this sense, the objective of the present research was the development and physicochemical and volatile characterization of a natural sparkling guava wine produced by the champenoise method. Volatile compounds were identified by gas chromatography coupled to mass spectrometry using the headspace solid-phase microextraction (HS-SPME) technique on samples. Eighty-nine volatile compounds were detected, of which 51 were identified. Esters were the predominant class of volatile compounds (a total of 26), followed by alcohols (10), terpenes (9), ketones (3), and acids (3). Volatile compounds with possible odoriferous activity were reported in the beverage, including ethyl octanoate, ethyl 5-hexenoate, phenethyl acetate, (E)-β-damascenone, (E)-ethyl cinnamate, 2-methyl butyl acetate, 3-methylbutanol, ethyl 3-(E)-hexenoate, and methyl 5-hexenoate. Natural sparkling guava wine produced showed a complex composition of fruity and floral aromas. Furthermore, the use of the champenoise method, traditionally applied to grapes, enabled the manufacture of a natural sparkling guava wine with physicochemical characteristics equivalent to those of sparkling wines made from grapes.

RESUMO: Diferentes frutos tropicais vêm sendo utilizados para o desenvolvimento de bebidas fermentadas, porém na bibliografia consultada há poucas referências sobre a produção de espumantes naturais de outras frutas diferentes da uva. Nesta perspectiva, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento e a caracterização físico-química e volátil de um espumante natural de goiaba produzido pelo método champenoise. A determinação dos compostos voláteis foi realizada por cromatografia em fase gasosa acoplada a espectrometria de massas utilizando a técnica de microextração em fase sólida no headspace (HS-SPME) das amostras. Foram detectados 89 compostos voláteis, dos quais 51 foram identificados. Os ésteres foram os compostos voláteis predominantes em número, totalizando 26 compostos, seguido pelos álcoois (10), terpenos (9), cetonas (3) e ácidos (3). Compostos voláteis com possível atividade odorífera foram encontrados na bebida, dentre eles os ésteres octanoato de etila, 5-hexenoato de etila, acetato de fenetila, (E)-β-damascenona, (E)-cinamato de etila, acetato de 2-metil butila, 3-metil butanol, 3-(E)-hexenoato de etila e o 5-hexenoato de metila. O espumante natural produzido apresentou uma composição complexa de aroma frutado e floral. Além disso, a utilização do método tradicionalmente aplicado a uvas, o champenoise, proporcionou a fabricação de um espumante natural de goiaba com características físico-químicas equivalentes aos espumantes elaborados a partir de vinho.

Resposta biológica de ratos alimentados com resíduo da fermentação de batata (Solanumtuberosum L.) / Biological response of rats fed with the fermentation of potato residue (Solanumtuberosum L.)

O presente trabalho teve por objetivo determinar a composição centesimal do tubérculo de batata in natura a ser utilizado no processo de destilação para a produção de etanol e do resíduo sólido resultante da fermentação deste tubérculo. Com base na composição do resíduo, avaliou-se o efeito da sua utilização na substituição de diferentes teores de fibra alimentar de uma dieta padrão, na resposta biológica de ratos. Para a avaliação dos efeitos biológicos, foram utilizados 32 ratos Wistar divididos em quatro grupos. Um dos grupos de animais recebeu a dieta padrão para ratos em crescimento, e os demais grupos receberam esta dieta com substituição de 25, 50 ou 100 por cento de sua fibra alimentar pela fibra do resíduo. Durante o período experimental (23 dias), foram avaliados o consumo, o ganho de peso, o coeficiente de eficiência alimentar (CEA), a produção de fezes secas e úmidas, pH e excreção de nitrogênio fecal. No final do ensaio, foram avaliados o peso do fígado e da gordura epididimal, níveis sanguíneos de triglicerídeos, colesterol total, colesterol HDL e proteínas totais. O resíduo apresentou uma composição centesimal de 8,2 por cento de proteína, 16,7 por cento de fibra alimentar, 62,8 por cento de carboidratos e 288Kcal. Os resultados obtidos no ensaio biológico sugerem que o resíduo sólido da fermentação de tubérculos de batata pode ser empregado como fonte de nutrientes, com base na substituição da fração fibra de uma dieta padrão AIN-93, sem comprometer o desenvolvimento dos ratos e os parâmetros bioquímicos analisados.

The present research had the objectives of determining the in natura potato tuber centesimal composition in the distilling process in order to produce ethanol and to verify the solid residues resulting from this tuber fermentation process. Based on the residue composition, it was evaluated the effect of its use in the substitution of different dietary fiber content of a standard diet observing the rats biological response to this diet. In order to evaluate the biological effect, 32 Wistar rats were used divided into four groups. One group was given the standard diet for growing rats, according to recommendations of the American Institute of Nutrition (AIN-93), and the other three groups were given this diet substituting 25, 50 or 100 percent of residue by dietary fiber. Throughout the experimental period (23 days), consumption, weight gain, food efficiency ratio (FER), dry and moist feces production, pH and nitrogen fecal excretion were evaluated. At the end of the experiment, liver and epididimal fat weights, triglycerides, total cholesterol, HDL cholesterol and total protein levels were evaluated. The residue presented centesimal composition of 8.2 percent protein, 16.7 percent of dietary fiber, 62.8 percent of carbohydrates and 288 Kcal. The results obtained in the biological assay suggest that the solid residue resulting from potato tuber fermentation can be employed as a source of nutrients having as basis the exchange of fiber fraction of an AIN-93 standard diet without endangering rats' growth and the analyzed biochemical parameters.

Desfolha parcial em videiras e seus efeitos em uvas e vinhos Cabernet Sauvignon da região da Campanha do Rio Grande do Sul, Brasil / Partial de foliation on vines and its effects on Cabernet Sauvignon grapes and wines from the southwest of Rio Grande do Sul, Brazil

A desfolha no vinhedo tem como principais objetivos aumentar a radiação solar e a aeração na região dos frutos, para melhorar a coloração e a maturação das uvas tintas, além de reduzir a incidência de podridões, visando, com isso, obter vinhos de qualidade superior. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da desfolha nos parâmetros físico-químicos das uvas e dos vinhos Cabernet Sauvignon de Dom Pedrito, região da Campanha, Rio Grande do Sul (RS). As uvas foram colhidas em março de 2008, sendo provenientes de um vinhedo comercial cultivado em espaldeira. A desfolha foi realizada na base dos ramos, somente no lado que recebe o sol da manhã, com intensidade de aproximadamente 20 por cento, no estádio fenológico grão "ervilha". As microvinificações foram feitas com controle de temperatura, em tanques de vidro em triplicata, com oito dias de maceração. Os resultados mostraram que o tratamento com desfolha apresentou mostos com pH significativamente mais baixo e maior acidez total. As cascas das uvas e os vinhos do tratamento com desfolha apresentaram aumento significativo no teor de polifenóis totais. A desfolha também propiciou vinhos com maior intensidade de cor, antocianinas totais, extrato seco e açúcar redutor, e menor teor de nitrogênio. Nos vinhos, não foram observadas diferenças significativas entre os tratamentos para acidez total e volátil, pH, álcool, densidade, extrato seco reduzido e teor de potássio. Conclui-se que a prática da desfolha em vinhedos da região da Campanha melhora a qualidade dos vinhos.

The practice of partial defoliation in vineyards has as main objectives increase sunlight and ventilation for the fruit, aiming to improve color and maturity in red grapes and helping to reduce fungal diseases, which should result in better wine quality. The main aim of this research was to evaluate the effects of partial defoliation on the quality of Cabernet Sauvignon grapes and wines from Dom Pedrito, on the southwest of Rio Grande do Sul state, Brazil. The grapes were harvested in March 2008 from a commercial vineyard planted in the trellis system. The defoliation intensity was of 20 percent and performed only on the side of the vineyard that received the morning sun and when the berry was in the pea-size. The musts were fermented in small lots, in triplicate, with temperature control and remained on the skins for eight days. The results showed that musts of the treatment with defoliation had lower values of pH and higher total acidity. The phenolic content of grape skins and wines was significantly higher for those submitted to defoliation. The defoliation also resulted in wines with greater color intensity, anthocyanins, extract content and reducing sugar, and lower nitrogen content. In wines, there were no significant differences between treatments for total and volatile acidity, pH, alcohol, density, reducing extract and potassium content. As a conclusion, these results might suggest that partial defoliation, as it was done in this vineyard, improves wine quality.

Influência da maceração carbônica e da irradiação ultravioleta nos níveis de trans-resveratrol em vinhos de uva cabernet sauvignon / Influence of the carbonic maceration on the levels of trans-resveratrol in cabernet sauvignon wine

O consumo moderado de vinho reduz significativamente os riscos de doenças cardiovasculares. Este efeito é atribuído aos polifenóis presentes no vinho, em especial ao resveratrol (3,5,4'-triidroxiestilbeno), que é uma fitoalexina encontrada em várias partes da videira, principalmente na casca da uva, assim como em outras espécies de plantas. Uvas da cultivar Cabernet Sauvignon foram submetidas à irradiação com luz ultravioleta e maceração carbônica e após fermentadas. Procedeu-se à coleta de amostras durante todo o experimento, as quais foram posteriormente analisadas quanto ao teor de trans-resveratrol através da Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. Os resultados do trabalho demonstram que a evolução do conteúdo de trans-resveratrol foi ascendente durante as fases da fermentação. Diferenças ocorreram no final da fermentação, em que as amostras de vinhos com maceração carbônica apresentaram leve declínio, possivelmente pela atmosfera de CO2 na qual ficaram armazenadas, inibindo a formação do resveratrol. Ao final da fermentação principal a concentração de trans-resveratrol foi de 15 mg.L-1 em todos os tratamentos, chegando a 1,5 mg.L-1, em média, no final do período de estocagem.

The moderate consumption of wine reduces the risks of heart diseases significantly. This effect is attributed to the polyphenols found in the wine, in special to resveratrol (3,5,4'-trihidroxistilbene) that it is a phytoalexin found in the various parts of the vine, including in the skin of the grape, as well as in other species of plants. Grapes of cultivar Cabernet Sauvignon had been submitted to the irradiation with ultra-violet light and carbonic maceration and after fermented. It was proceeded all collection from samples during the experiment, which later had been analyzed how much to the concentration of trans-resveratrol using the Liquid Chromatography of High Efficiency. The of the content of trans-resveratrol was ascendent during the vinification phases. Differences had occurred in the end of the fermentation where the samples of wines with carbonic maceration had presentes low decline, possibly for the CO2 atmosphere in which they were stored, in this way, inhibiting the formation of resveratrol. At the end of the main fermentation, the concentration of trans-resveratrol was 15 mg.L-1 in all treatments, arriving of 1.5 mg.L-1, in average, at the end of storage period.

A influência de enzimas pectinolíticas e cultivares de videira, na formação de álcoois superiores (óleo fusel), durante a fermentação de mostos / The pectic enzymes influence and to cultivate of grapevine, in the formation of higher alcohols (oil fusel), during the fermentation

O uso de enzimas pectinolíticas em vinificação está amplamente difundido por trazer uma série de benefícios à indústria vinícola. Os mostos e vinhos tratados com essas enzimas sofrem efeitos em alguns parâmetros e em seus componentes químicos. Três cultivares de uva foram tratadas com enzimas pectinolíticas em duas concentrações: uma com a concentração recomendada pelo fabricante e outra com o dobro da recomendação. A influência da adição de enzimas pectinolíticas e cultivares de uva foram consideradas em relação à formação dos álcoois superiores durante a fermentação. Foram realizadas análises cromatográficas para a determinação dos álcoois superiores. Os dois álcoois amílicos e a soma total de álcoois superiores da cv. Isabel apresentaram teores inferiores aos normalmente encontrados para esta cultivar; porém, todos os álcoois tiveram seus teores mais elevados nas vinificações com o uso de enzimas. Na cv. Cabernet Sauvignon, que se caracteriza por apresentar teores de álcoois superiores elevados, também houve um aumento quando sofreu a adição de enzimas. A cv. Niágara apresentou teores elevados de álcoois superiores, sem, no entanto, haver aumento em função do uso de enzimas. Assim, o tratamento enzimático afetou os níveis de álcoois superiores principalmente nas cultivares tintas estudadas. Finalmente, os teores de álcoois superiores foram significativamente diferentes entre as cultivares.

Vermicompostagem e compostagem do bagaço de uvas / Vermicomposting and composting of the pulp of vitis

O trabalho foi realizado com o objetivo de estudar a viabilidade do uso de vermicompostagem e compostagem na melhoria do bagaço de uvas, um resíduo da indústria vinícula. O experimento foi realizado com cascas de uvas tintas e brancas; minhocas da espécie Eisenia foetida, conhecida como minhoca vermelha da Califórnia, foram utilizadas para o processo de vermicompostagem. O experimento foi conduzido em escala laboratorial e no campo; em amostras retiradas periodicamente, foram realizadas análises de carbono no experimento de campo e pH, nitrogênio, fósforo e potássio em ambos os experimentos. Os valores de pH, ácido no inicio dos processos (3,5) e neutro no final (7,5), mostraram que existe uma tendência à neutralidade, o que viabiliza a utilização deste material no solo. Os valores de nitrogênio, fósforo e potássio sofreram mudanças, de acordo com a cultivar utilizada, o processo empregado e o ambiente em que o experimento foi conduzido. O bagaço de ambas as cultivares apresentou relação C/N inicial, em torno de 12,5. O processo de vermicompostagem a campo apresentou, um ano mais tarde, a mesma estabilidade na relação CN:9,0 que possuía aos 50 dias quando o processo havia finalizado. Por outro lado, um ano após o encerramento do processo de compostagem a campo, finalizado aos 80 dias, a relação C/N não havia ainda estabilizado, passando de 9,0 para 12,0. Portanto, pode ser dito que a vermicompostagem, bem conduzida,m é uma boa opção para agilizar o processo e estabilizar o material.