Espectroscopia para determinação de compostos fenólicos e avaliação de amido de milho comum e ceroso após incorporação de extratos de erva-mate

Orientadora: Profª Drª Rosemary Hoffmann Ribani

Coorientador: Prof. Dr. Egon Schnitzler

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. Defesa: Curitiba, 08/08/2016

Inclui referências : f. 137-158

Resumo: A erva-mate é amplamente consumida na América do Sul como chá quente, "chimarrão" e "tererê", o que representa uma atividade econômica importante em vários países da região. As folhas de erva-mate contêm altas concentrações de compostos fenólicos, principalmente taninos, flavonóides e ácidos fenólicos. A identificação e quantificação de compostos fenólicos presentes na erva-mate é tradicionalmente realizada através de cromatografia líquida. No entanto, esta técnica é demorada e requer procedimentos de extração prévia dos compostos fenólicos. Análises de espectroscopia no infravermelho têm sido empregadas como ferramentas analíticas alternativas rápidas, seletivas, de simples operação e baixo custo. O objetivo deste estudo foi avaliar a possibilidade de utilização de análises de infravermelho, em substituição a análises de cromatografia liquida, para quantificação dos compostos fenólicos (rutina, ácido 5-cafeoilquínico, ácido caféico e conteúdo fenólico total). Também foram avaliadas as características do amido de milho (ceroso e comum) nativo e incorporado de extratos de erva-mate por meio de técnicas termoanalíticas, técnicas estruturais e reológicas. A análise de componentes principais (PCA) e processos de calibração multivariada, particularmente a regressão de mínimos quadrados parciais (PLSR), foram utilizados com o objetivo de desenvolver modelos para previsão dos teores de rutina, ácido 5-cafeoilquínico, ácido caféico e conteúdo fenólico total, através de espectroscopia no infravermelho próximo, com Transformada de Fourier, no modo de reflectância difusa. Os modelos de regressão para previsão do teor de compostos fenólicos em erva-mate apresentaram erro absoluto durante a validação externa de 12,02%, 5,38%, 18,31% e 3,44%, respectivamente para a rutina, ácido 5-cafeoilquínico, ácido caféico e conteúdo fenólico total. Estes dados demonstram que análises de espectroscopia de infravermelho podem ser utilizadas para predição dos teores de compostos fenólicos em erva-mate. Estes dados ainda demonstram que análises de infravermelho podem ser utilizadas como técnica alternativa eficaz e rápida para predição dos teores de compostos fenólicos em erva-mate em substituição a tradicionalmente utilizada cromatografia liquida. Resultados da análise Termogravimétrica (TG) das amostras de amido de milho ceroso tratadas com extratos aquosos de erva-mate e o amido de milho comum adicionado de extrato alcóolico de erva-mate demonstraram um aumento da estabilidade térmica das amostras. Análise de DSC confirmou uma modificação da Entalpia de Gelatinização (DHgel) dos amidos após as incorporações de extratos de erva-mate. Pelo RVA observou-se a diminuição nas viscosidades de pico e final em todas as amostras tratadas. Por meio da análise DRX caracterizou-se o padrão do amido de milho como tipo A e verificou-se aumento na cristalinidade das amostras tratadas. As micro-imagens (MEV) possibilitaram o estudo da estrutura dos grânulos de amido. Através das análises FTIR e PCA foi observada uma diferença entre as amostras de amido nativas e tratadas. Desta forma foi verificado que tanto nas amostras de amido de milho ceroso quanto no comum, o extrato de erva-mate provocou mudanças nas propriedades térmicas, estruturais e reológicas no amido nativo, de interesse para uma futura aplicação na indústria alimentícia.

Abtract: Yerba mate (Ilex paraguariensis) is widely consumed in South America as hot tea, "chimarrão" and "tererê", representing an important economic activity in several countries within this regio. Yerba mate leaves contain high concentrations of phenolic compounds, mainly tannins, flavonoids and phenolic acids. Identification and quantification of phenolic compounds in yerba mate are traditionally performed by liquid chromatography. However, this technique is time consuming and requires prior extraction of phenolic compounds. Infrared spectroscopy analysis has been used as an alternative, selective and fast analytic tool, of simple operation and low cost. The aim of this study was to evaluate the possibility of using infrared analysis for the replacement of liquid chromatography analysis to quantify the phenolic compounds (rutin, 5-caffeoylquinic acid, caffeic acid and Total Phenolic Content) in Yerba mate samples. Also the corn starch characteristics (waxy and common) native and incorporated in yerba mate extracts were evaluated by means of thermoanalytical techniques, structural techniques and pasting properties. The principal component analysis (PCA) and multivariate calibration, particularly the partial least squares regression (PLS), were used in order to develop models to validate determinations of the rutin, 5- caffeoylquinic acid, caffeic acid and Total Phenolic Content from the near infrared spectra in diffuse reflectance mode. Regression models to predict the phenolic compounds in yerba showed values of absolute error for external validation of 12.02%, 5.38%, 18.31% and 3.44%, respectively for the rutim, 5- caffeoylquinic acid, caffeic acid and Total Phenolic Content. These data demonstrate that infrared spectroscopic analysis may be used as an alternative technique for effective and rapid prediction of content of phenolic compounds in yerba mate to substitute traditionally used liquid chromatography. Results of the Thermogravimetric (TG) analysis of waxy corn starch samples treated with yerba mate aqueous extracts and the common corn starch added with alcoholic extract of yerba mate showed an increase in thermal stability of the samples. DSC analysis confirmed a change in enthalpy of gelatinization (Dhgel) starches after the mergers of yerba mate extracts. A decrease in the final and peak viscosity in all treated samples was observed utilizing RVA. XRD analysis allowed characterizing the corn starch diffraction pattern as A-type and was observed an increase in the crystallinity of the treated samples. The micro-images (SEM) enabled to study the structure and surface of starch granules. Through FTIR and PCA analyzes a difference between the native and treated starch samples was observed. Thus, it was found that both in the waxy maize starch samples as in common, yerba mate extract caused changes in the thermal properties, structural and rheological properties in the native starch, of interest for future application in the food industry.