UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLGICO - CTC PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA QUMICA

CARACTERIZAO FSICA DE SOLUES DE INULINA E FOS POR ANLISE DE TEXTURA E COMPORTAMENTO REOLGICO

MARIANA FERREIRA SANCHES

FLORIANPOLIS SC JULHO DE 2010

MARIANA FERREIRA SANCHES

CARACTERIZAO FSICA DE SOLUES DE INULINA POR ANLISE DE TEXTURA E COMPORTAMENTO REOLGICO

Dissertao de Mestrado apresentada ao Programa de Ps Graduao em Engenharia Qumica da Universidade Federal de Santa Catarina como parte integrante dos requisitos exigidos para obteno do ttulo de mestre em Engenharia Qumica.

Orientadores: Prof. Dr. Marintho B. Quadri Prof. Dr. Mara G. Novy Quadri

FLORIANPOLIS SC JULHO DE 2010

AGRADECIMENTOS

Agradeo primeiramente a Deus que ilumina e guia todos os meus passos, pelas minhas conquistas e tambm pelas dificuldades que me fizeram crescer e ser mais forte. Muito obrigada Me e Pai por todo amor incondicional, apoio e confiana, que mesmo de longe, sempre me incentivaram a lutar e alcanar os meus objetivos; ao meu irmo pelo amor, carinho e conselhos; aos meus familiares de Minas e So Paulo, pelo carinho e incentivo ao longo destes anos. Aos meus orientadores Mara Gabriela Novy Quadri e Marintho Bastos Quadri pela oportunidade, pacincia e dedicao e pela contribuio para o meu crescimento acadmico e principalmente pessoal. Agradeo a todos os meus queridos amigos de Florianpolis, em especial Cssia, aos amigos do Coral da UFSC e Banda Musical Alternativa, pelos momentos musicais de muita alegria, essenciais para me dar foras nos momentos mais difceis. Aos amigos do Laboratrio de Sistemas Porosos e Laboratrio de Controle de Processos, especialmente Natlia, Solange, Raquel, Gabriela, Mariana, Andreia, Daniele, Tas, Flvia, Slvia e Cristiane, pela ajuda, apoio, carinho e pela amizade sincera, que fizeram toda a diferena para a realizao deste trabalho. Ao professor Pedro L. M. Barreto, pela ajuda e amizade e disponibilizar o uso do texturmetro do Laboratrio de Cincia e Tecnologia de Alimentos para a realizao dos ensaios de textura. Ao professor Dachamir Hotza, por disponibilizar o uso do viscosmetro do Laboratrio de Materiais (CERMAT) e Vernica pela ajuda na realizao dos ensaios reolgicos. Ao Aylton H. Sueta da empresa Clariant S.A., pelas amostras de inulinas fornecidas e prestatividade. Ao querido Edvilson, por tudo que ele faz por ns e sua sagrada pacincia. Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico (CNPq) e UFSC, pelo auxlio financeiro e oportunidade de trabalho. Enfim, a todas as pessoas que de alguma forma contriburam para a concretizao deste trabalho. Muito Obrigada!

"Embora ningum possa voltar atrs e fazer um novo comeo, qualquer um pode comear agora e fazer um novo fim... A rvore nascente aguarda-te a bondade e a tolerncia para que te possa ofertar os prprios frutos em tempo certo. (CHICO XAVIER)

RESUMO

O mercado para produtos com apelo saudvel ou contedo diferenciado de nutrientes (baixa caloria, enriquecidos com fibras, etc.) continua a crescer. A inulina e os frutooligossacardeos (FOS) permitem ao fabricante a oportunidade de satisfazer essas duas demandas ao mesmo tempo, pois alm de suas propriedades funcionais e nutricionais, oferecem tambm benefcios tecnolgicos como substituto do acar (FOS) e gordura (inulina) em alimentos. Considerados como fibras solveis, e encontrados em diversos vegetais, oferecem uma gama de benefcios nutricionais e tecnolgicos. O uso de inulina e FOS como espessantes est associado capacidade de aumentar a viscosidade de um lquido, resultando em caractersticas organolpticas e texturas desejveis em alimentos. Este trabalho estudou o comportamento reolgico de diferentes solues de inulina e FOS comerciais, a diferentes concentraes e temperaturas de 25, 40 e 85C. Os dados experimentais dos reogramas foram ajustados aos modelos reolgicos de Newton, Ostwald-De-Waele, Herschel-Bulkley e Casson. Na maioria dos casos, todos os modelos apresentaram bons parmetros de ajuste aos dados reolgicos, com elevados valores do coeficiente de correlao. O modelo de Newton descreveu adequadamente o comportamento reolgico das solues de inulina e FOS, exceo de inulina GR concentrao 30% m/m, que nesta condio se encontra na forma de gel, com consequente estruturao e comportamento tixotrpico. O comportamento gelificante da inulina de alta massa molecular foi avaliado pela medida do ndice Volumtrico de Gel (VGI). Utilizou-se planejamentos experimentais completos com pontos axiais, de modo a avaliar a influncia da concentrao de inulina, do pH e da temperatura. A agitao foi considerada como uma varivel de blocagem. Influram significativamente no VGI os efeitos dos blocos (agitao), temperatura e concentrao, tanto os termos lineares como quadrticos. Posteriormente foi realizada a anlise da textura dos gis atravs dos parmetros como a fora do gel, consistncia, fora de adeso e adesividade, de modo a descrever suas caractersticas texturais em diferentes situaes de processo. De acordo com os resultados analisados para a textura, todos os parmetros estudados dependeram significativamente dos termos concentrao linear e temperatura quadrtica.

Palavras-chave: inulina, FOS, reologia, anlise instrumental de textura, ndice volumtrico de gel.

ABSTRACT

The appeal for healthy products or differentiated nutrient content (low calories, fiber fortified, etc.) on the product market is increasing. Inulin and fructooligosaccharides (FOS) give opportunity to manufacturers to satisfy both demands at same time, because in addition to their functional and nutritional properties, they also offer technological benefits as sugar (FOS) and fat (inulin) substitutes in foods. They are considered soluble fibers and are found in several plants, offering a range of nutritional and technological benefits. The use of inulin and FOS as thickeners is associated with their ability to increase the viscosity of a liquid, resulting in organoleptic characteristics and desirable textures in foods. This work presents a study of rheological behavior of different solutions of commercial inulin and FOS at different concentrations and at temperatures of 25, 40 and 85C. The experimental data of the rheograms were adjusted to rheological models of Newton, Ostwald-De-Waele, Herschel-Bulkley and Casson. In most cases, all models showed good adjusted parameters to rheological data with high correlation coefficients. Newton's model adequately described the rheological behavior of inulin and FOS solutions, with the exception of Inulin GR at a concentration of 30% (m/m) whose condition presents itself as a gel consequently, with a thixotropic structure and behavior. The gel forming behavior of high molecular mass inulin was evaluated by measuring the Volumetric Gel Index (VGI), using complete experimental planning with axial points to evaluate the influence of the inulin concentration, pH and temperature. Shaking was considered as a block variable. VGI was influenced significantly by the effect of blocks (shaking), temperature and concentration as much as its linear and quadratic terms. Posteriorly, the analyses of the gel structure, through parameters like the gel strength, consistency, adhesion strength and adhesivity was evaluated in a way to describe its textural characteristics in different situations of the experimental process. In accordance to the analyzed results for texture, all the studied parameters depended significantly on the linear concentration and quadratic temperature terms. Keywords: inulin, FOS, rheology, instrumental analysis of texture, volumetric gel index.

SUMRIO

1 - INTRODUO .............................................................................. 23 1.1 Importncia do Estudo ................................................................ 23 1.2 Objetivos ..................................................................................... 24 1.3 Estrutura do Trabalho ................................................................. 24 2 - REVISO BIBLIOGRFICA...................................................... 27 2.1 Inulina ......................................................................................... 27 2.1.1 Histrico .............................................................................. 27 2.1.2 Definio ............................................................................. 27 2.1.3 Classificao e Aplicaes Tecnolgicas ............................ 28 2.1.4 Ocorrncia Natural e Comercial .......................................... 29 2.1.5 Inulina e Sade .................................................................... 32 2.2 Colides - Gel de Inulina ............................................................ 33 2.3 Textura ........................................................................................ 35 2.3.1 Anlise Instrumental de Textura (TPA)............................... 36 2.3.2 Textura em Alimentos ......................................................... 37 2.4 Reologia ...................................................................................... 38 2.4.1 Classificao Reolgica dos Fluidos ................................... 38 2.4.2 Modelos Reolgicos ............................................................ 42 2.4.3 Propriedades Reolgicas da Inulina ..................................... 44 2.5 Planejamento Experimental ........................................................ 45 3 - Materiais e Mtodos....................................................................... 47 3.1 Matria-Prima ............................................................................. 47 3.2 Caracterizao Reolgica de Inulina........................................... 47 3.3 Formao de Gel ......................................................................... 48 3.3.1 ndice Volumtrico de Gel (VGI) ........................................ 48 3.3.2 Anlises do Perfil de Textura dos Gis de Inulina (TPA).... 49

4 - RESULTADOS E DISCUSSO................................................... 53 4.1 Caracterizao Reolgica de Solues de Inulina e FOS ........... 53 4.1.1 Caracterizao Reolgica de Inulina de cadeia longa (BeneoGR) ................................................................................. 53 4.1.2 Caracterizao reolgica de inulina de cadeia curta - FOS (BeneoP95) ................................................................................. 63 4.2 Gis de Inulina ............................................................................ 71 4.2.1 ndice Volumtrico de Gel (VGI)........................................ 71 4.2.2 Anlise de Textura............................................................... 75 CONCLUSES ................................................................................... 89 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS .............................................. 91

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 - Estrutura qumica da inulina. (ROBERFROID, 1993). ..... 28 Figura 2.2 - Fluxograma do processo de obteno de inulina e FOS (xarope e em p) comerciais. ................................................................ 32 Figura 2.3 - Esquema da transio sol-gel: (a) formao de gel particulado e (b) formao de gel polimrico (ALFAYA e KUBOTA, 2002). .................................................................................. 35 Figura 2.4 - Reograma para fluidos dependentes do tempo (SHARMA et al., 2000). ....................................................................... 41 Figura 3.1 - Perfil de textura tpica para gis de inulina atravs da fora(g) versus o tempo(s) (PONS e FISZMAN, 1996)........................ 50 Figura 4.1 - Viscosidade em funo da taxa de deformao para solues de inulina GR nas concentraes de (a) 2%, (b) 5%, (c) 10%, (d) 15% e (e) 20%, nas temperaturas estudadas: 25, 40 e 85C. .. 54 Figura 4.2 - Resultado dos ajustes aos modelos de Newton, Herschel-Bulkley, Ostwald-De-Waele e Casson para os dados de tenso de cisalhamento em funo da taxa de deformao para inulina GR nas concentraes de (a) 2%, (b) 5%, (c) 10%, (d) 15%, e (e) 20%, a 25C................................................................................... 59 Figura 4.3 - Viscosidade em funo da taxa de deformao em todas as temperaturas estudadas, para a soluo de inulina GR na concentrao de 30%............................................................................. 60 Figura 4.4 - Resultado dos ajustes aos modelos de Newton, Herschel-Bulkley, Ostwald-De-Waele e Casson a 25C, para os dados de tenso de cisalhamento em funo da taxa de deformao, para a soluo de inulina GR na concentrao de 30%. ........................ 61 Figura 4.5 - Comportamento tixotrpico para a soluo 30% de inulina GR, a 25C, atravs da curva de viscosidade em funo da taxa de deformao................................................................................ 62 Figura 4.6 - Viscosidade em funo da taxa de deformao para solues de FOS (inulina de baixa massa molecular) nas concentraes de (a) 10%, (b) 20%, (c) 40%, (d) 60% e (e) 80%, nas temperaturas estudadas: 25, 40 e 85C. ................................................. 66 Figura 4.7 - Resultado dos ajustes aos modelos de Newton, Herschel-Bulkley, Ostwald-De-Waele e Casson para os dados de

tenso de cisalhamento em funo da taxa de deformao para FOS nas concentraes de (a) 10%, (b) 20%, (c) 40%, (d) 60% e (e) 80%, a 25C. ................................................................................................... 71 Figura 4.8 - Formao de gel de inulina em tubos de vidro graduados, aps 24 horas. ..................................................................... 72 Figura 4.9 - Curvas de nvel para o VGI em funo: a) da Temperatura e pH, para C=25% e b) da Concentrao e Temperatura, a pH=5. ........................................................................... 75 Figura 4.10 - Superfcie de resposta para a Fora do Gel em funo da concentrao e temperatura. ............................................................. 78 Figura 4.11 - Curvas de nvel para a Fora do Gel em funo da concentrao e temperatura. .................................................................. 79 Figura 4.12 - Superfcie de resposta para a Consistncia em funo da concentrao e temperatura. ............................................................. 81 Figura 4.13 - Curvas de nvel para Consistncia em funo da concentrao e temperatura. .................................................................. 81 Figura 4.14 - Superfcie de resposta para a Fora de Adeso em funo da Concentrao e Temperatura. ............................................... 83 Figura 4.15 - Curvas de nvel para a Fora de Adeso em funo da Concentrao e Temperatura. ............................................................... 84 Figura 4.16 - Superfcie de resposta para a Adesividade em funo da concentrao e temperatura. ............................................................. 86 Figura 4.17 - Curvas de nvel para a Adesividade em funo da Concentrao e Temperatura. ............................................................... 87

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 - Inulina e oligofrutose (% do peso fresco) em plantas utilizadas na alimentao humana (HAULY et al., 2002). ................... 31 Tabela 3.1 - Valores das variveis (fatores) codificadas usadas no planejamento experimental para a formao do gel de inulina (VGI)... 49 Tabela 3.2 - Valores das variveis codificadas usadas no planejamento experimental para a formao do gel de inulina. ............ 51 Tabela 4.1 - Resultados do teste de Duncan para as mdias de viscosidade em funo da concentrao e da temperatura, para as solues de inulina GR.......................................................................... 55 Tabela 4.2 - Parmetros reolgicos para solues de inulina GR a 25C, obtidos atravs do ajuste aos diferentes modelos. ....................... 56 Tabela 4.3 - Resultados do teste de Duncan para a viscosidade em funo da concentrao e da temperatura, para as solues de inulina P95. ........................................................................................... 67 Tabela 4.4 - Parmetros reolgicos para o FOS a 25C, obtidos atravs do ajuste aos diferentes modelos. .............................................. 68 Tabela 4.5 - ndice Volumtrico de Gel (VGI) para inulina GR, observados em tubos de vidro graduados e o planejamento experimental utilizado. .......................................................................... 72 Tabela 4.6 - Anlise de varincia (ANOVA) para as seguintes variveis: temperatura, temperatura quadrtica, concentrao e concentrao quadrtica e seus efeitos. ................................................. 73 Tabela 4.7 - Efeitos das variveis sobre o VGI. .................................... 73 Tabela 4.8 - Textura do gel de inulina segundo planejamento fatorial composto. .............................................................................................. 76 Tabela 4.9 - Anlise de varincia (ANOVA) do modelo ajustado para a Fora do Gel, FG. ....................................................................... 77 Tabela 4.10 - Efeitos das variveis sobre a Fora do gel. ..................... 77 Tabela 4.11 - Anlise de varincia (ANOVA) para o modelo representativo da Consistncia, CT. ...................................................... 79 Tabela 4.12 - Efeitos das variveis sobre a Consistncia. ..................... 80 Tabela 4.13 - Anlise de varincia (ANOVA) para a Fora de Adeso, FA. ........................................................................................... 82

Tabela 4.14 - Efeitos das variveis sobre a Fora de Adeso. .............. 82 Tabela 4.15 - Anlise de varincia (ANOVA) para a Adesividade, AD......................................................................................................... 84 Tabela 4.16 - Efeitos das variveis sobre a Adesividade, AD. ............. 85

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANOVA - Anlise de varincia CLAE - Cromatografia lquida de alta eficincia DP - Graus de polimerizao FOS - Frutooligossacardeo GLC - Cromatografia lquida gasosa TPA - Anlise instrumental do perfil de textura VGI - ndice volumtrico de gel

LISTA DE SMBOLOS

AD - Adesividade (g.s) C - Concentrao (%) C(L) - Concentrao linear C(Q) - Concentrao quadrtica CT - Consistncia (g.s) dp - Desvio padro Ea - Energia de ativao (kcal.mol-1) FA - Fora de adeso (g) Fcalc - Constante de Fisher calculado FG - Fora do gel (g) Ftab - Constante de Fisher tabelado GL - Graus de liberdade k - ndice de consistncia (Pa.sn) kM - ndice de consistncia (Pa1/2sn) KC - Viscosidade plstica de Casson (Pa.s) KOC - Tenso inicial (Pa) KOM - Raiz quadrada da tenso inicial de cisalhamento (Pa1/2) LC - Limite de confiana MQ - Mdia quadrtica n - ndice de comportamento (adimensional) R - Constante dos gases SQ - Soma quadrtica dos resduos SQtotal - Soma quadrtica total dos fatores T - Temperatura absoluta (K) T(L) - Temperatura linear T(Q) - Temperatura quadrtica t(L) - Tempo linear - Taxa de deformao (s-1) 0 - Tenso inicial de cisalhamento (Pa) - Tenso de cisalhamento (Pa) - Viscosidade (Pa.s) ap - Viscosidade aparente (Pa.s) VG - Volume de gel VT - Volume total - Viscosidade aparente (Pa.s)

- Constante emprica (Pa.s)

CAPTULO 1 INTRODUO

1.1 IMPORTNCIA DO ESTUDO O mercado para produtos com apelo saudvel ou com contedo diferenciado de nutrientes (baixa caloria, enriquecidos com fibras, etc.) continua a crescer. A inulina e os frutooligossacardeos (FOS), por exemplo, permitem ao fabricante a oportunidade de satisfazer essas duas demandas ao mesmo tempo, pois alm de suas propriedades funcionais e nutricionais, oferecem tambm benefcios tecnolgicos como substituto do acar e gordura em alimentos (USHIJIMA, 2001). Os principais grupos biologicamente ativos atualmente conhecidos como ingredientes funcionais so os prebiticos, dentre os quais se encontram as fibras solveis e insolveis, probiticos, cidos graxos (mega 3 e mega 6), flavonides, carotenides, fitoesteris e fitoestanis, prebiticos e probiticos (BELLO, 1995; TORRES, 2001). Alimentos contendo o grupo das fibras solveis (ma, pra, aveia, feijo, ervilha, lentilha) e das insolveis (vegetais, trigo, centeio) so dos primeiros nutrientes funcionais utilizados na agregao do valor em alimentos industrializados. As fibras solveis, por exemplo, ligam-se aos sais biliares no intestino, diminuindo sua reabsoro, o que resulta em menos colesterol disponvel no fgado para a sntese de lipoprotenas (SOARES, 2000; COSTA, 2001). Na busca de novos alimentos funcionais, os prebiticos tm sido estudados como ingredientes em vrios alimentos. O termo prebitico utilizado para determinados componentes de alimentos vegetais, que no so digerveis em qualquer das etapas do processo digestivo. Portanto resistentes ao de enzimas. Os prebiticos so na verdade carboidratos ou fibras solveis em gua (hidrossolveis), encontradas em certos alimentos. So substncias direcionadas para alterar alguns gneros da microbiota intestinal e no sofrem as dificuldades de sobrevivncia que os microrganismos probiticos precisam enfrentar. Certos carboidratos, oligo e polissacardeos, ocorrem naturalmente e podem ser usados como prebiticos (ROBERFROID, 1998). J os probiticos, so microrganismos vivos, administrados em quantidades adequadas, que conferem benefcios sade do hospedeiro (SANDERS, 2003).

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A inulina uma fibra solvel, considerada um ingrediente prebitico. Comumente extrada da raiz da chicria, oferece uma gama de benefcios nutricionais e tecnolgicos. Pode trazer benefcios para o sistema digestivo, pois a ingesto de ingredientes prebiticos melhora o equilbrio da nossa microflora intestinal, aumentando significativamente a quantidade de bifidobactrias benficas e inibindo os patgenos. O resultado disso que o sistema digestivo trabalha melhor, aumentando a absoro dos nutrientes dos alimentos ingeridos. A inulina pode ser utilizada como substituto da gordura, porque estabiliza a gua em uma estrutura cremosa. Este gel de inulina, mantm a mesma percepo de paladar que a gordura. Tambm melhora a textura e o sabor. O consumo de inulina e FOS tambm contribui para o melhoramento do equilbrio mineral de clcio, magnsio e ferro, e, possivelmente, apresenta um efeito anticarcinognico (NEVEN, 2001; MULLER, 2001; NITSCHKE e UMBELINO, 2002; MONTAN, 2003). Alm das propriedades j referidas, a inulina exibe propriedades tecnolgicas interessantes como a ao estabilizante de espumas e emulses. O seu uso como modificador natural de textura muito proveitoso, pois este um atributo importante de produtos alimentcios para aceitao do consumidor. Estas caractersticas esto relacionadas com o comportamento da inulina em soluo aquosa em diferentes concentraes. 1.2 OBJETIVOS Este trabalho prope determinar o processo de formao de solues e gis de inulina comercial de baixa e alta massa molecular, FOS e inulina, provenientes da chicria (Cichorium endivia), atravs da caracterizao por anlises de textura e reolgica. Deve-se avaliar as melhores condies para a formao do gel de inulina, tendo em vista a escassez de informaes e dados na literatura e o crescente interesse por parte das indstrias alimentcias como um grande promissor substituto de gordura e/ou acar, bem como suas caractersticas reolgicas e texturais e a determinao do ndice volumtrico de gel (VGI). 1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO O presente trabalho encontra-se dividido em seis captulos. No captulo 2 feita uma reviso bibliogrfica que inclui o histrico da inulina, suas propriedades e aplicaes tecnolgicas, mtodos de

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determinao analtica, bem como sua importncia para a sade. Esse captulo traz ainda aspectos sobre colides, fundamentos e avaliao de anlises de textura, reologia e sua aplicao inulina, e por ltimo, uma apresentao sucinta sobre a metodologia de superfcie de resposta para anlise de dados. O captulo 3 apresenta os materiais e mtodos utilizados para a formao de gel de inulina e suas anlises de textura e reolgicas, e no captulo 4 esto os resultados e discusses deste trabalho. No captulo 5 tm-se as concluses, e por fim no captulo 6, as referncias bibliogrficas.

CAPTULO 2 REVISO BIBLIOGRFICA

2.1 INULINA 2.1.1 HISTRICO Descoberta por Rose (cientista alem), em 1804, a partir de um extrato de Inula helenium, e mais tarde chamada de inulina por Thomson (1818), este composto teve elucidado, nesta data, sua sntese na planta. Suas propriedades no organismo humano foram percebidas no incio do sculo XX. No entanto, plantas contendo frutanos, como a inulina, j eram consumidas como alimento, forragem ou na forma de medicamento. Em 1950, o uso de plantas com altos teores de inulina era recomendado em alimentos destinados a diabticos. Desta maneira, o interesse nas propriedades nutricionais e fsico-qumicas deste carboidrato crescente (CAPITO e FILISETTI, 1999). 2.1.2 DEFINIO A inulina uma frutana polidispersa, constituda de uma mistura de polmeros e oligmeros superiores lineares de frutose. As unidades de -D-frutofuranosil so mantidas entre si por ligaes do tipo (21), e possuem uma molcula de glicose na poro inicial de cada cadeia linear de frutose, a qual unida por uma ligao tipo (1-2), como na molcula de sacarose. As oligofrutoses ou frutooligossacardeos (FOS) constituem-se de cadeias menores e possuem qualidades funcionais similares aos xaropes de sacarose ou glicose. So mais solveis que a sacarose e fornecem entre 30-50% da doura desta. As oligofrutoses contribuem para encorpar produtos lcteos e melhorar a umectncia de produtos de panificao, diminuir o ponto de congelamento de sobremesas congeladas, fornecer crocncia a biscoitos de baixo teor de gordura, agir como um aglutinante em barras nutricionais de granola, entre outros. Desse modo, elas exercem o mesmo papel que a sacarose, mas tm as vantagens de apresentar menor valor calrico e enriquecer o teor de fibras e outras propriedades nutricionais em alimentos (HAULY, 2002).

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A inulina e as oligofrutoses so importantes como carboidratos de reserva em plantas, e so sintetizadas por uma grande variedade delas, aproximadamente 36.000 espcies, que representam 10 famlias. Laurenzo et al. (1999) e Silva (1996) definem a inulina como um frutooligossacardeo composto por uma mistura de oligmeros de diferentes graus de polimerizao (DP) que ocorre naturalmente em produtos vegetais. Segundo os autores, as inulinas produzidas por diferentes tipos de plantas, a diferentes estgios do ciclo de crescimento da planta, ou sob diferentes condies climticas, iro, geralmente, apresentar diferentes graus mdios de polimerizao. Os diferentes graus de polimerizao da inulina afetam suas propriedades fsicas, como viscosidade e capacidade de formao de gel, sendo, portanto, uma importante caracterstica a ser estudada. O grau de polimerizao destas cadeias (em mdia 30 unidades) pode alcanar 60 unidades de frutosila (ROBERFROID, 1993; VAN LOO et al., 1995; QUEMENER et al., 1994). A estrutura qumica da inulina pode ser observada na Figura 2.1.

Figura 2.1 - Estrutura qumica da inulina. (ROBERFROID, 1993). 2.1.3 CLASSIFICAO E APLICAES TECNOLGICAS A inulina e a oligofrutose extradas da chicria so classificadas legalmente como ingredientes alimentcios (e no como aditivos) em todos os pases da Unio Europia, bem como na Sua e na Noruega. As autoridades na Austrlia, Canad, Israel, Japo e Nova Zelndia chegaram mesma concluso. Nos Estados Unidos, foi confirmado o status GRAS (Generally Recognized As Safe) para inulina e oligofrutose (NEVEN, 2001).

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As diferenas no tamanho das cadeias da inulina e das oligofrutoses so tambm responsveis pelas diferenas entre suas propriedades. Devido s cadeias mais longas, a inulina menos solvel que as oligofrutoses e possui capacidade de formar microcristais quando misturada com gua e leite. Estes microcristais interagem para formar uma mistura cremosa e macia, promovendo a sensao de presena de gordura. Portanto, a inulina mais indicada quando se pretende obter produtos com menor teor de gordura, enquanto oligofrutoses so adequadas para alimentos de baixa caloria, doura e para mascarar o sabor residual de adoantes de alta intensidade utilizados em preparaes alimentares (NINESS, 1999). A aplicao da inulina na indstria de alimentos deve-se ento, principalmente, s propriedades que a tornam capaz de substituir o acar ou a gordura, com a vantagem de no resultar em incremento calrico. Sua utilizao em produtos com baixa caloria e teor de gordura reduzido j bastante difundida em pases da Europa, nos Estados Unidos e no Canad. Outra caracterstica importante da inulina est associada s suas propriedades funcionais. Atuando no sistema digestivo de maneira similar s fibras dietticas, contribui para o incremento dos benefcios das bifidobactrias e, conseqentemente, para a melhoria das condies de todo o sistema gastrointestinal. Devido a essas propriedades, as indstrias alimentcias e a farmacutica tm encontrado aplicaes para a inulina na produo de alimentos funcionais, compostos nutritivos e medicamentos (ROBINSON, 1995; OBRIEN et al., 2003). A inulina tem sido utilizada com sucesso como substituto da gordura em recheios prontos, sobremesas congeladas, molhos, barras de cereais, produtos lcteos, entre outros (NEVEN, 2001; NITSCHKE e UMBELINO, 2002; BONDT, 2003; MONTAN, 2003). 2.1.4 OCORRNCIA NATURAL E COMERCIAL A inulina um carboidrato largamente encontrado na natureza, funcionando como carboidrato de reserva em muitas plantas. As plantas apresentam hidrlise da inulina endgena em molculas de menor grau de polimerizao, o que permite a sobrevivncia destas plantas durante o inverno em regies frias e moderadamente frias. Ela atua na osmorregulao da planta atravs de uma hidrlise parcial dos acares, pois uma diminuio do grau de polimerizao resulta em aumento da presso osmtica intracelular (CARPITA; KAMABUS; HOUSLEY, 1989).

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Muitas plantas que contm inulina fazem parte da dieta humana bsica h muito tempo. A concentrao de inulina em cada planta depende muito da variedade, do tempo decorrido desde a colheita at a utilizao desta e das condies de estocagem. Na cebola, por exemplo, dependendo destes fatores, a concentrao de inulina pode chegar at 50% da matria seca (RUTHERFORD; WHITTLE, 1982; SUZUKI; CUTCLIFE, 1989). Outros vegetais, do mesmo gnero da cebola, que contm inulina so alho-por e alho, os quais apresentam, respectivamente, 18-60% e 22-40% da matria seca em inulina. Existem ainda outros vegetais que contm considerveis concentraes de inulina e so bastante consumidos. Entre eles, est o aspargo que contm, em base seca, cerca de 30% de inulina nas razes (FIALA; JOLIVET, 1982), a alcachofra que apresenta 65% em inulina (OKEY; WILLIAMS, 1920), a barba de bode, com mais de 50% da matria seca de inulina (VAN REE, 1982), e as razes tuberosas de dlia, que fornecem, em base seca, um rendimento de 50% de inulina (HAULY, 1991). Alm dos vegetais, muitos cereais tambm contm inulina. Entre eles esto o trigo, a cevada, o centeio, com concentraes variando entre 1-4% (NILSSON; DAHLQUIST, 1986). Para a maioria das fontes (alho, cebola, aspargo), as concentraes de inulina e oligofrutoses esto entre 0,3 a 6% do peso fresco, podendo chegar a 10% para a barba de bode. Entretanto, para alcachofra de Jerusalm, chicria, dlia e yacon as concentraes de inulina e oligofrutoses podem chegar at 20% do peso fresco, fazendo destes vegetais importantes fontes de inulina e oligofrutoses (VORAGEN, 1998). A Tabela 2.1 mostra as diversas plantas que contm inulina e oligofrutose, suas partes comestveis e a porcentagem de inulina e oligofrutose do peso fresco de cada uma delas. Franck e Leenheer (2005) dizem que a inulina nativa sempre contm glicose, frutose, sacarose e pequenos oligossacardeos. O termo nativa se refere inulina que extrada de razes frescas e que antes de sua anlise, passa por processo de inativao da atividade enzimtica na prpria planta.

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Tabela 2.1 - Inulina e oligofrutose (% do peso fresco) em plantas utilizadas na alimentao humana (HAULY et al., 2002). Plantas Cebola Alcachofra Jerusalm Chicria Alho-por Alho Alcachofra Banana Centeio Cevada Dente de leo Yacon Barba de bode Trigo*NA: No apresenta.

Parte Comestvel Bulbo Tubrculo Raiz Bulbo Bulbo Folhas centrais Fruta Cereal Cereal Folhas Raiz Folhas Cereal

Inulina 2-6 16-20 15-20 3-10 9-16 3-10 0,3-0,7 0,5-1 0,5-1,5 12-15 3-19 4-11 1-4

Oligofrutose 2-6 10-15 5-10 2-5 3-6