ULTRASSONICAÇÃO DA POLPA DE MIRTILO E SEUS IMPACTOS SOBRE OS PARÂMETROS DE QUALIDADE DE IOGURTE TIPO SKYR

DOI: 10.53934/agronfy-2025-04-13

ISBN: 978-65-85062-25-1

Este capítulo faz parte da coletânea de trabalhos apresentados no II CONGRESSO PARAIBANO DE PROCESSAMENTO E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS – Acesse ele aqui.

Barros de Sousa, JÚLIA¹; Pinto de Carvalho Martins, CAROLINA¹; Marques Pagani, MÔNICA²;  Almeida Esmerino, ERICK¹

¹ Universidade Federal Fluminense – Faculdade de Veterinária/Depto. Tecnologia de Alimentos

² Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro – Instituto de Tecnologia/Depto. Tecnologia de Alimentos

*E-mail para correspondência: juliasousa@id.uff.br / eaesmerino@id.uff.br

Resumo Gráfico

1. Introdução

O leite está entre as principais commodities agrícolas globais, sendo essencial tanto em termos econômicos quanto nutricionais. No Brasil, a indústria de laticínios representa o segundo maior segmento do setor alimentício, com relevante impacto na segurança alimentar e no desenvolvimento econômico (Embrapa, 2019). Em resposta à crescente demanda por alimentos funcionais e saudáveis, observa-se uma expansão no mercado de produtos lácteos diferenciados, como os iogurtes, que aliam valor nutricional, versatilidade sensorial e conveniência (Leite et al., 2018; Torrico et al., 2020; Garofalo et al., 2024).

Dentre os derivados fermentados, destaca-se o iogurte do tipo skyr, caracterizado por alto teor proteico, baixo teor de gordura e textura cremosa, atendendo ao perfil de consumo por alimentos indulgentes e saudáveis (Kubala, 2024). A adição de frutas a esses produtos confere não apenas incremento nutricional, mas também melhora a atratividade sensorial. Nesse contexto, o mirtilo (Vaccinium myrtillus) se sobressai como fonte de compostos bioativos, especialmente antocianinas, associadas a propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e cardioprotetoras (Mattioli et al., 2020).

Entretanto, o processamento convencional das frutas, como a pasteurização térmica, pode comprometer a integridade sensorial e funcional dos compostos bioativos. Tecnologias emergentes, como o ultrassom de alta intensidade (UAI), têm sido exploradas como alternativas não térmicas para preservar e potencializar as propriedades nutricionais, com vantagens adicionais de eficiência energética e sustentabilidade (Gallo; Ferrara e Naviglio, 2018; Kumar et al., 2021; Zhu et al., 2021).

Neste contexto, o presente estudo tem como objetivo avaliar os efeitos da adição de polpa de mirtilo processada por UAI na qualidade do iogurte concentrado tipo skyr, com ênfase em parâmetros de cor, atividade antioxidante, propriedades reológicas e perfil volátil. A proposta visa contribuir para o desenvolvimento de produtos lácteos funcionais inovadores, alinhados às exigências tecnológicas e ao perfil contemporâneo de consumo, além de explorar o potencial do UAI como tecnologia promissora no processamento de alimentos.

2. Metodologia

Este estudo foi conduzido nos laboratórios de controle físico-químico da Faculdade de Veterinária da Universidade Federal Fluminense (UFF), Niterói–RJ.

2.1 Processamento do iogurte concentrado adicionado de polpa de mirtilo

O iogurte tipo Skyr foi elaborado conforme diretrizes do Dossiê Técnico de Fabricação de Iogurtes (2021) e métodos descritos por Zajác et al. (2020), García e Fernández-García (2024) e Li, Ye e Singh (2021), com adaptações. Utilizou-se leite UHT desnatado (97% p/p), leite em pó desnatado (3% p/p) e cultura bacteriana termofílica YoFlex L812 (0,005% p/p). A fermentação foi seguida por dessoragem em sacos de pano (Al-Kadaman et al., 2002).

A polpa foi preparada com mirtilos congelados (Swift, Brasil), triturados e submetidos aos seguintes tratamentos: controle (sem processamento), pasteurização (85 °C/3 min), e ultrassom de alta intensidade (160W, 320W, 480W e 640W por 3 min; Ultronique), conforme Martins et al. (2019). Após o tratamento, a polpa (8% p/p) e açúcar (8% p/p) foram adicionados ao iogurte. As amostras foram armazenadas a 4 °C por até 21 dias. As etapas de elaboração do iogurte estão detalhadas na Figura 1.

2.2 Análise colorimétrica

A cor foi determinada nos dias 1, 7, 14 e 21 de armazenamento, usando colorímetro portátil (Chroma Meter CR-410, Konica Minolta), calibrado com iluminante D65 e ângulo de 10°, conforme De Campo et al. (2019), no sistema CIELAB.

Figura 1. Etapas de produção do iogurte concentrado adicionado de mirtilo.

2.3 Compostos bioativos

Foram analisados os conteúdos de fenólicos totais, antocianinas e a atividade antioxidante por DPPH (Capacidade de sequestro de radicais livres). Extratos metanólicos/acetônicos foram obtidos conforme Swain e Hillis (1959), Martins et al. (2018) e Bontzolis et al. (2024), com adaptações. A análise de DPPH seguiu Martins et al. (2018) e Bontzolis et al. (2024), medindo-se a absorbância a 517 nm após reação com DPPH 0,06 mM. Fenólicos totais foram quantificados com reagente de Folin-Ciocalteu (1:10) e Na₂CO₃ a 10%, com leitura a 725 nm, expressos em mg GAE/100g. A quantificação de antocianinas seguiu o método do pH diferencial (Klopotek et al., 2005; de Araújo et al., 2021)), com leituras a 510 e 700 nm.

2.4 Análise reológica

A reologia foi avaliada 24 h após a produção, a 25 ± 1 °C, em viscosímetro rotacional (Brookfield DV-II, fuso LV-4). Foram calculadas a taxa e a tensão de cisalhamento e a viscosidade, aplicando as equações da Lei de Potência (Ostwald-de Waele), conforme Morais et al. (2023), com adaptações.

2.5 Análise de perfil volátil com nariz eletrônico (E-Nose)

A análise foi realizada em GC rápido Heracles II (Alpha MOS), conforme Lorenzo et al. (2022) e Kovacs et al. (2020). Amostras (2 g) foram incubadas a 50 °C por 10 min, e o headspace foi injetado. Compostos foram identificados por índices de Kovats e pela biblioteca AroChemBase. Compostos com área de pico ≥100 foram considerados para análise geral, e ≥500 para PCA.

2.6 Análise de dados

Os dados foram submetidos à ANOVA e ao teste de Tukey (p < 0,05) para comparação de médias, avaliando diferenças significativas entre os tratamentos.

3. Resultados e Discussões

3.1 Análise colorimétrica

Como pode ser observado na Tabela 1, a luminosidade (L*) aumentou durante o armazenamento, especialmente nos tratamentos com 480W e 640W, refletindo possível conversão de antocianinas em chalconas incolores (Ścibisz et al., 2012). Inicialmente, pasteurização e ultrassom em baixas potências (160W e 320W) mantiveram estabilidade luminosa (p > 0,05), enquanto o controle apresentou maior variação. Valores de a* indicaram coloração avermelhada em todas as amostras, correlacionando-se com o teor de antocianinas monoméricas.

O tratamento 640W apresentou maior intensidade vermelha (a* = 6,807) e maior teor de antocianinas (23,864 mg/L), demonstrando estabilidade superior. Os valores de b* indicaram tendência amarelada crescente durante o armazenamento, principalmente em 480W e 640W, possivelmente pela degradação de antocianinas (Sarkis, 2011). Assim, o tipo de processamento influenciou os parâmetros cromáticos nas fases iniciais, enquanto o tempo de estocagem determinou a estabilização da cor.

3.2 Compostos bioativos

Na polpa de mirtilo, a pasteurização promoveu maior capacidade antioxidante (82,836%) e conteúdo de fenólicos totais (3,458 mg GAE/100g), superando o ultrassom (p < 0,05) (Tabela 2). O ultrassom em 160W apresentou resultado intermediário, enquanto potências mais altas (320–640W) mostraram decréscimo de eficácia, provavelmente devido à degradação de compostos antioxidantes (Bermúdez-Aguirre & Barbosa-Cánovas, 2011). Contudo, o tratamento 640W preservou melhor as antocianinas monoméricas, com a menor redução percentual (3,735%), corroborando achados de Tiwari et al. (2009).

Tabela 1- Atributos de cor do iogurte concentrado tipo skyr adicionado de polpa de mirtilo (Vaccinium Myrtillus) processada por ultrassom de alta intensidade de acordo com o tipo de processamento durante o período de armazenamento.

* Os resultados foram expressos como média ± desvio padrão. Letras diferentes (a-d) na mesma coluna indicam diferença pelo teste de Tukey (p < 0.05) para o processamento. Letras diferentes (A-D) na mesma linha indicam diferença pelo teste de Tukey (p < 0.05) em função dos dias. (L*) luminosidade, (a*) escala entre as cores vermelho (+a) e verde (-a), (b*) escala entre as cores amarelo (+b) e azul (-b).

Tabela 2 – Compostos bioativos da polpa de mirtilo (Vaccinium myrtillus) processada por pasteurização e ultrassom de alta intensidade.

* Os resultados foram expressos como média ± desvio padrão. Letras diferentes (a-c) na mesma coluna indicam diferença pelo teste de Tukey (p < 0.05).

No iogurte, a adição da polpa resultou em aumento médio de 129% na atividade antioxidante e 15,48% em fenólicos totais, em comparação ao iogurte puro. A pasteurização manteve maior teor de fenólicos (0,939 mg GAE/100g), enquanto o tratamento 640W apresentou maior retenção de antocianinas bioativas (32,630 mg/L totais; 23,864 mg/L monoméricas) (Tabela 3). A baixa detecção de compostos bioativos em alguns tratamentos pode ser atribuída à formação de complexos proteína-polifenol (Liu et al., 2018; Şengül et al., 2022; Ścibisz & Ziarno, 2023).

Tabela 3 – Compostos bioativos da do iogurte tipo skyr adicionado polpa de mirtilo (Vaccinium myrtillus) processada por pasteurização e ultrassom de alta intensidade.

* Os resultados foram expressos como média ± desvio padrão. Letras diferentes (a-c) na mesma coluna indicam diferença pelo teste de Tukey (p < 0.05).

3.3 Análise Reológica

Os tratamentos aplicados influenciaram significativamente as propriedades reológicas do iogurte concentrado tipo skyr. A viscosidade aparente foi maior nas amostras tratadas com ultrassom a 320W (959,0 ± 79,0 mPa·s) e 480W (1152,0 ± 91,0 mPa·s), valores significativamente superiores aos do controle e demais tratamentos (p < 0,05). Esse comportamento pode ser atribuído à ação mecânica da cavitação acústica promovida pelo ultrassom, que pode modificar a microestrutura do gel proteico e favorecer a liberação de pectina da polpa, aumentando a viscosidade (Afzal et al., 2018; Frank, Höhme & Kleinschmidt, 2023).

Por outro lado, o tratamento com ultrassom em 640W apresentou a menor viscosidade (705,0 ± 98,0 mPa·s), inferior inclusive ao controle (831,0 ± 72,0 mPa·s), indicando que a potência elevada pode ter promovido degradação da rede coloidal e rompimento excessivo de estruturas polissacarídicas, comprometendo a integridade do sistema (Abdi et al., 2017). O índice de consistência (k), compatível com a tendência observada na viscosidade, foi mais elevado nos tratamentos 320W e 480W, enquanto o valor mais baixo foi registrado em 640W, corroborando a perda estrutural nessas condições, conforme evidenciado na Tabela 4.

Todas as formulações apresentaram comportamento pseudoplástico, caracterizado por índice de fluxo (n) inferior a 1, típico de produtos fermentados de alta viscosidade como iogurtes (Şengül et al., 2022). Essa característica favorece a aceitação sensorial, por conferir textura cremosa e agradável, além de facilitar a aplicação industrial do produto em diferentes apresentações.

Tabela 4 – Reologia do iogurte concentrado tipo skyr adicionado de polpa de mirtilo (Vaccinium myrtillus) processada por ultrassom de alta intensidade.

* Os resultados foram expressos como média ± desvio padrão. Letras diferentes (a-c) na mesma coluna indicam diferença pelo teste de Tukey (p < 0.05).

A pseudoplasticidade indica que a viscosidade diminui com o aumento da taxa de cisalhamento (Figura 2), um fenômeno comum em produtos alimentares como iogurtes e emulsões (Abdi et al., 2017). A análise integrada da viscosidade com os dados de sinérese e umidade (dados não mostrados) sugere que potências intermediárias de ultrassom (320W e 480W) promoveram maior retenção de água, aumentando a consistência e estabilidade do produto. Já em 640W, embora a sinérese tenha sido reduzida, a diminuição da viscosidade indica que o equilíbrio entre liberação de pectina e integridade da matriz foi ultrapassado, resultando em produto menos estruturado.

Figura 2. Gráfico do comportamento de fluxo do iogurte concentrado tipo skyr adicionado de polpa de mirtilo (Vaccinium myrtillus) processada por ultrassom de alta intensidade.

3.4 Análise de perfil volátil com nariz eletrônico (E-Nose)

A análise do perfil volátil por nariz eletrônico revelou que os diferentes tratamentos impactaram significativamente a composição aromática do iogurte. A pasteurização provocou a maior perda de compostos voláteis, com desaparecimento de 8 dos 11 compostos inicialmente presentes no controle. Entre os compostos ausentes estavam 1-hexanol, anetol e decanal, voláteis relacionados a notas herbais e doces. O único composto gerado após a pasteurização foi o ethyl isobutyrate, um éster com aroma frutado adocicado, sugerindo degradação de componentes voláteis sensíveis ao calor (Khalil et al., 2023).

Em contrapartida, o ultrassom, especialmente nas potências intermediárias, promoveu a formação de compostos voláteis favoráveis, como beta-pineno, octanal, 2,3-pentanediona e 3-heptanona, que conferem ao produto notas frescas, frutadas e lácteas. Tais alterações indicam que a cavitação induzida pelo ultrassom intensifica reações físico-químicas que modulam o perfil aromático, sem a degradação térmica típica da pasteurização (Zheng et al., 2021; National Center for Biotechnology Information, 2024).

A PCA (Análise de Componentes Principais) (Figura 3) evidenciou que os tratamentos com 480W e pasteurização apresentaram perfis voláteis similares, possivelmente devido à intensidade do processamento, apesar das diferenças térmicas. Já os tratamentos com 320W e 640W mostraram-se mais distantes dos demais, com o 640W destacando-se por perfil único, provavelmente em decorrência da cavitação intensa e alterações estruturais acentuadas. O tratamento 160W aproximou-se do controle, sugerindo que baixas potências não impactaram significativamente o perfil volátil.

Figura 3. Análise de Componentes Principais (ACP) gerado a partir da análise do nariz eletrônico.

           Esses resultados demonstram que o ultrassom pode ser uma ferramenta eficaz na modulação sensorial do iogurte, desde que aplicada em faixas de potência otimizadas, possibilitando a formação de compostos aromáticos desejáveis e a preservação de atributos sensoriais de qualidade.

4. Considerações Finais

A incorporação de 8% de polpa de mirtilo ao iogurte tipo skyr demonstrou-se eficaz na melhora de suas propriedades funcionais, promovendo aumento significativo da capacidade antioxidante e do conteúdo de compostos fenólicos totais. O processamento da polpa por ultrassom de alta intensidade (UAI) revelou-se uma alternativa promissora à pasteurização, particularmente nas potências intermediárias (320W e 480W), as quais favoreceram a preservação da coloração, a retenção de antocianinas e a melhoria das características reológicas do produto. Essas potências otimizaram a liberação de compostos bioativos e o desempenho tecnológico do iogurte, sem comprometer sua estabilidade.

A análise do perfil volátil por nariz eletrônico evidenciou que o ultrassom promoveu a formação de compostos aromáticos desejáveis, como ésteres e aldeídos associados a notas frutadas e frescas, ao passo que a pasteurização implicou maior perda de voláteis, com impacto negativo no potencial sensorial. A potência de 640W, embora tenha proporcionado maior retenção de antocianinas monoméricas, implicou redução na viscosidade, possivelmente devido à degradação estrutural da matriz coloidal.

Tais resultados confirmam o potencial do UAI como tecnologia não térmica para o enriquecimento de produtos lácteos com ingredientes bioativos, especialmente frutas ricas em antocianinas, como o mirtilo (Vaccinium myrtillus). Contudo, ressalta-se a necessidade de estudos adicionais que avaliem a estabilidade microbiológica e a aceitação sensorial dos produtos elaborados, bem como a aplicação de tecnologias combinadas para maximizar os benefícios funcionais e tecnológicos observados.

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