Propriedades químicas, físicas, reológicas e microestruturais de gelados comestíveis obtidos do crioconcentrado de soro lácteo e sua viabilidade como matriz protetora de Bifidobacterium BB-12

Abstract

O soro lácteo apresenta importante aspecto nutricional, ambiental e econômico para as indústrias de laticínios. O aumento de sua utilização é também associado à incorporação de novas tecnologias envolvendo o seu processamento. Dentre elas tem-se a crioconcentração em blocos que apresenta como vantagem manter a qualidade nutricional dos alimentos através da recuperação de um soluto por meio da separação de cristais de gelo. Esta técnica possui aplicações bastante promissoras em relação ao valor nutritivo de seu concentrado quando comparada a outros processos tradicionais de concentração, os quais utilizam temperaturas maiores do que a de congelamento. Desta forma, este trabalho teve como objetivo avaliar a técnica de crioconcentração em blocos do soro lácteo, visando a escolha do melhor concentrado para substituir diferentes proporções de leite (0, 25, 50, 75 e 100%) na elaboração de gelados comestíveis, sendo estes avaliados quanto as suas propriedades físicas, químicas, reológicas e microestruturais. Além disso, um gelado comestível de soro lácteo concentrado e outro à base de leite foram elaborados, ambos adicionados de microrganismo probiótico (Bifidobacterium BB-12), a fim de comparar o efeito protetor da Bifidobacterium BB-12 quando exposta as condições gastrointestinais in vitro. Na primeira parte deste estudo, foi possível obter um soro lácteo concentrado com três vezes mais sólidos totais, este proveniente do segundo estágio da crioconcentração, o qual foi escolhido para a elaboração dos gelados comestíveis devido ao maior (P <0,05) fator de concentração. Os resultados mostraram aumento nos sólidos totais e na acidez bem como a diminuição do pH. Os valores de overrun variaram de 27 a 44%, sendo considerado aceitável. No teste de derretimento, os gelados comestíveis com soro concentrado mantiveram sua forma original por mais tempo. O soro concentrado utilizado não interferiu nos parâmetros: tamanho dos cristais de gelo, glóbulos de gordura e diâmetro das bolhas de ar. Os gelados comestíveis com leite apresentaram maior luminosidade e exibiram uma coloração amarelo esverdeada. Os modelos da Lei da Potência e Casson descreveram bem o fluxo dos gelados comestíveis, que se comportaram de forma similar a fluidos newtonianos. A adição do soro lácteo concentrado contribuiu no aumento da viscosidade, bem como no índice de consistência e na área de histerese. O alto teor dos sólidos totais conferiu uma textura suave e cremosa ao produto. Os resultados destacam a aplicação do soro lácteo concentrado em um nível de 50% de substituição do leite. Após as condições gastrointestinais simuladas, foi possível verificar que ambos os gelados comestíveis mostraram contagens de células viáveis de bifidobactérias acima da quantidade recomendada para ser considerado como um produto probiótico (> 8 log UFC/g). Observou-se que o gelado com soro lácteo concentrado ofereceu um melhor efeito protetor para as bactérias probióticas, destacando-se pela recuperação das bactérias probióticas lesionadas nas etapas mais adversas do trato gastrointestinal (esôfagoestômago e duodeno), uma vez que demonstrou taxas de sobrevivência maiores que 90%, permitindo assim uma maior concentração de microrganismos probióticos no colón.

Abstract: Whey has an important nutritional, environmental and economic aspect for dairy industries. Its increasing use is also associated with the incorporation of new technologies involving its processing. Among them, there is the block freeze concentration, which has the advantage of maintaining the nutritional quality of the food by the recovery of a solute through the separation of ice crystals. This technique has very promising applications concerning the nutritional value of its concentrate when compared to other traditional concentration processes, which use higher temperatures than that of freezing. Thus, the objective of this work was to evaluate the use of block freeze concentration technique in whey, choosing the best concentrate to substitute different proportions of milk (0, 25, 50, 75 and 100%) in the production of ice cream, which was evaluated regarding its physical, chemical, rheological and microstructural properties. Two ice creams, one made from concentrated whey and a milk-based one were elaborated and both were added with a probiotic microorganism (Bifidobacterium BB-12), aiming to compare the protective effect of Bifidobacterium BB-12 when exposed to in vitro gastrointestinal conditions. In the first part of this study, it was possible to obtain a concentrated whey with three times more total solids, provenient from the second stage of freeze concentration, which was chosen for the ice creams preparation due to the higher (P <0.05) concentration factor. The results showed an increase in total solids and acidity as well as a decrease in pH. The overrun values ranged from 27 to 44%, which were considered acceptable. In the melting test, ice cream with concentrated whey maintained its original shape for a longer time. The concentrated whey used did not interfere in the parameters: ice crystals size, fat globules and air bubbles diameter. The milk-based ice creams showed greater luminosity and exhibited a greenish yellow color. The Power Law and Casson models well described the flow of ice cream, which behaved similarly to Newtonian fluids. The addition of concentrated whey contributed to the increase in viscosity, as well to the consistency index and hysteresis area. The high content of total solids gave the product a smooth and creamy texture. The results highlight the application of concentrated whey at a 50% level of milk substitution. After the simulated gastrointestinal conditions, it was possible to verify that both ice creams showed viable cell counts of bifidobacteria above the recommended amount to be considered as a probiotic product (> 8 log CFU/g). It was observed that the ice cream with concentrated whey offered a better protective effect for the probiotic bacteria, enhancing the recovery of the injured probiotic bacteria in the most adverse stages of the gastrointestinal tract (esophagus-stomach and duodenum), since it was demonstrated survival rates greater than 90%, allowing a greater concentration of probiotic microorganisms in the colon.