Avaliação de tecnologias de processamento térmico na qualidade de sucos de frutas utilizando ferramentas de metabolômica

Abstract

A crescente demanda do consumidor por produtos diferenciados e processados de forma mínima incentiva a indústria a desenvolver novas opções de produtos que sejam de fácil consumo, alto valor nutricional e com aceitação sensorial. Os sucos de frutas se destacam por reterem boa parte das propriedades das matérias-primas, contudo necessitam de processos de conservação para aumentar a sua vida útil. O tratamento térmico é o método mais aplicado, porém pode alterar as características sensoriais e nutricionais das matérias-primas originais, sendo necessária a otimização dos processos aplicados. Uma outra alternativa é o uso de novas tecnologias, como aquecimento ôhmico, que permite tratar o alimento com garantia de sua estabilidade microbiológica e com preservação da qualidade nutricional e sensorial. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar os efeitos da aplicação de diferentes tecnologias de processamento térmico, como aquecimento convencional e aquecimento ôhmico, na qualidade de suco de pitaya e suco misto de maçã, laranja, couve, limão e especiarias. Inicialmente, foi realizada uma revisão sistemática sobre as principais aplicações da análise metabolômica no processamento de alimentos através da busca de artigos em diferentes bases de dados científicos, o que demonstrou essa ferramenta como um excelente método para investigar o impacto da aplicação de diferentes técnicas de conservação e para aperfeiçoar os processos utilizados pelas indústrias. Além disso, a estabilidade das betalaínas presentes no suco de pitaya foi estudada nos tratamentos ôhmico e convencional através da quantificação dos pigmentos por CLAE e análise de cor. No geral, os pigmentos apresentaram estabilidade nas temperaturas utilizadas no tratamento convencional, enquanto no aquecimento ôhmico a degradação foi significativa, principalmente na temperatura mais alta de 90°C (comparados com 70 e 80°C) provavelmente devido a reações eletroquímicas. No suco de pitaya foram identificadas apenas betacianias (betanina e isobetanina), o que impediu a utilização da abordagem metabolômica não direcionada. Num segundo estudo, a análise metabolômica direcionada foi aplicada para avaliar os efeitos de dois tipos de pasteurização: temperatura alta e tempo curto (do inglês high-temperature short time - HTST); e temperatura moderada e tempo longo (do inglês mild temperature-long time - MTLT) em suco misto composto, em ordem decrescente de quantidade, de maçã, laranja, maços de couve, limão, ora-pro-nóbis, zebrina, manjericão, folhas de Stevia, gengibre e canela em pó. O suco foi caracterizado através de análises físico-químicas (determinação de umidade, pH, sólidos solúveis, acidez e açúcares), químicas (análise de metabólitos), físicas (análise de cor e comportamento reológico) e sensorial (teste de aceitação). Foram constatadas principalmente alterações no perfil de compostos químicos e antioxidantes presentes no suco, com destaque para um aumento significativo na concentração de alguns compostos fenólicos e carotenoides principalmente após o tratamento HTST. Além disso, ocorreu degradação de clorofilas com a consequente formação de feofitinas, acarretando em perdas da intensidade da cor verde após a aplicação dos tratamentos térmicos, o que influenciou na aceitação da cor do produto pelos consumidores. No geral, o tratamento HTST se mostrou a melhor alternativa para a conservação do suco, com o aumento da bioacessibilidade de compostos bioativos, como catequina, hesperidina, β-caroteno, luteína, e retenção da maioria das propriedades originais, como umidade, pH, acidez, e viscosidade do suco in natura. Dessa forma, a análise de metabólitos destacou-se como uma excelente técnica para avaliar e determinar o processo mais adequado para cada tipo de alimento, visando a garantia da sua qualidade e conservação por mais tempo.

Consumers demand for differentiated and minimally processed products encourages food industry to develop new products that are of easy consumption, have high nutritional value, and are sensorially acceptable. Fruit juices, in particular, have been highlighted for retaining a significant portion of the raw material properties; however, they require preservation methods to extend their shelf life. Heat treatment is the most applied method, though it often changes sensorial and nutritional characteristics of the original product. As a result, optimizing processes to reduce and/or avoid these changes is critical. Alternatively, the new technologies, such as ohmic heating, can be applied, offering the benefit of microbiological stability while preserving nutritional and sensorial quality attributes. In this context, the present work aims to evaluate the effects of applying different thermal processing technologies, as conventional heating and ohmic heating, on the quality of pitaya juice and a mixed juice made from apple, orange, kale, lemon, and spices. A systematic review was carried out on the main applications of metabolomic analysis in food processing by searching for articles in different scientific databases. The review highlighted metabolomics as an excellent method to investigate the impact of preservation techniques and to improve the processes used by industries. Furthermore, the stability of betalains in pitaya juice was studied under ohmic and conventional heating treatments, with pigments quantification by HPLC and color analysis. Overall, they remained stable at the temperatures used in conventional heating, while significant degradation occurred during ohmic heating, mainly at the highest temperature of 90°C (compared to 70 and 80°C), probably due to electrochemical reactions. Only betacyanins (betanin and isobetanin) were identified in pitaya juice, limiting the application of the untargeted metabolomics. In the second study, targeted metabolomic analysis was applied to evaluate the effects of two types of pasteurization methods: high temperature-short time (HTST) and mild temperature-shot time (MTST) in a mixed juice composed, in decreasing order of quantity, of apple, orange, kale, lemon, ora-pro-nobis, zebrina, basil, leaves of Stevia, ginger, and cinnamon powder. The juice was characterized through physical-chemical analyses (determination of moisture, pH, soluble solids, acidity, and sugars), chemical (metabolite analysis), physical (color analysis and rheological properties) and sensorial analysis (acceptance test). Changes were mostly observed in the profile of chemical and antioxidants compounds present in the juice, with emphasis on a significant increase in the concentration of some phenolic compounds and carotenoids, particularly after the HTST treatment. Furthermore, chlorophyll degradation occurred with the consequent formation of pheophytins, resulting in loss of green color intensity after the application of heat treatments, which influenced the products color acceptance by consumers. Overall, the HTST treatment proved to be the best alternative for juice preservation, with increased bioaccessibility of bioactive compounds, such as catechin, hesperidin, β- carotene, lutein, and retention of most original properties of fresh juice, as moisture, pH, acidity, and viscosity. Therefore, metabolomic analysis stood out as an excellent technique for evaluating and determining the most appropriate process for each type of food, aiming to guarantee its quality and preservation.