Aplicação de campos elétricos pulsados em batata e beterraba

Abstract

Os campos elétricos pulsados, ou Pulsed Eletric Fields (PEF) é uma tecnologia não térmica que atua ao nível das membranas celulares causando a sua permeabilização resultante das distorções provocadas pela aplicação do campo elétrico, este fenómeno também é conhecido por eletroporação. O que define o PEF é a ação de pulsos elétricos curtos de elevada intensidade que atuam ao nível das estruturas provocando efeitos benéficos que seriam difíceis utilizando outras tecnologias, por exemplo térmicas e onde o efeito da temperatura pode provocar alterações adversas nos alimentos. Os campos elétricos pulsados tem vindo a ser utilizados como pré-tratamento para algumas operações na indústria alimentar de forma a facilitar e rentabilizar, processos como a extração de compostos. A inativação microbiológica sem alterações das propriedades sensoriais e nutricionais do produto é outra grande vantagem desta técnica promissora. Neste estudo foi efetuada a aplicação de diferentes campos elétricos pulsados com recurso ao equipamento EPULSUS®-LPM1A-10 (EnergyPulse Systems, Lda) em batatas e beterrabas, com a finalidade de avaliar os seus efeitos ao nível das suas propriedades físicas. Neste estudo foram utilizadas duas fatias com aproximadamente 10 g cada e 5 mm de espessura de batata e beterraba, submersas em 200 ml de água. Foram utilizadas as seguintes condições experimentais: frequência 50 Hz, tamanho dos pulsos de 200 𝜇s e o número de pulsos de 200. Como a voltagem máxima do equipamento é 10000 V foram realizados vários ensaios, utilizando voltagens de 1200, 5000, 7000 e 10000V. A avaliação do efeito do PEF na textura da batata e beterraba foi realizada através de um texturómetro (TA.XT. plus) Stable Micro Systems (Goldaming, England) equipado com diferentes sondas. Para avaliação dos testes de penetração foi utilizada uma sonda cilíndrica (Cylinder Probe P/7) e avaliar a variação da dureza com o campo elétrico foi utilizado um dispositivo com três pontos de torção (Three Point Bend Rigs HDP/3PB) (força máxima). Foi também avaliada a quantidade de exsudado utilizando uma sonda Cylinder Probe P/75. Os resultados foram também avaliados pela quantificação dos açúcares totais em solução por espectrofotometria em função do campo elétrico. A diferença total de cor das amostras de beterraba foi determinada por colorimetria. Para a sua determinação foi utilizado um colorímetro CHORA METER CR-400 (Konica Minolta, USA), e o sistema CIE L* a* b*. Determinou-se a diferença total de cor das amostras, utilizando como branco a amostra sem tratamento PEF. Nos resultados obtidos dos testes de compressão, foi visível para ambas as amostras, batata e beterraba que, quanto maior a intensidade do campo elétrico menor a força exercida pelo texturómetro para a deformação, concluindo-se assim que a firmeza diminui com o aumento do campo elétrico. Na análise do exsudado, como resultado da aplicação do teste de compressão, o aumento do campo elétrico aumenta ligeiramente a quantidade de exsudado libertado. Na beterraba aumentaram os açúcares totais libertados para a solução em função do campo elétrico. A diferença total de cor na beterraba foi obtida através da diferença de cor para os 3 parâmetros de cor. Pode-se concluir que quanto maior a aplicação do campo elétrico utilizado maior é a diferença de cor, principalmente no componente L*, ou seja, com o aumento do campo elétrico a luminosidade diminui, logo as amostras ficam mais escuras. Conclui-se, que, de fato existem alterações na textura final das amostras, pelas alterações da dureza (deformação), assim como na libertação de açúcares redutores para a solução e intensificação de cor (essencialmente da luminosidade). Quanto maior a aplicação do campo elétrico pulsado, maior o efeito final em ambas as amostras, batata e beterraba, essencialmente na textura, como resultado das alterações provocadas pela atuação dos campos elétricos na microestrutura das amostras.

Pulsed Electric Fields (PEF) is a non-thermal technology that acts at the level of cell membranes causing their permeabilization resulting from the distortions caused by the application of the electric field, this phenomenon also known as electroporation. What defines PEF is the action of short electrical pulses of high intensity that act at the level of structures, causing beneficial effects that would be difficult using other technologies, for example thermal and where the effect of temperature can cause adverse changes in food. Pulsed electric fields have been used as pre-treatment for some operations in the food industry in order to facilitate and make profitable processes such as the extraction of compounds. Microbiological inactivation without altering the sensorial and nutritional properties of the product is another great advantage of this promising technique. In this study, different pulsed electric fields were applied to potatoes and beets using the EPULSUS®-LPM1A-10 equipment, EnergyPulse Systems, Lda, in order to evaluate their effects in terms of texture and color. The potato and beet samples used in this study consisted of two slices with approximately 10 g each and 5 mm in thickness, submerged in 200 ml of water. The PEF conditions used that did not vary in carrying out the experimental tests were the frequency with a value of 50 Hz, the size of the pulses with a value of 200 𝜇s and the number of pulses with a value of 200. Only the voltage (V) varied in carrying out the tests, being used for the voltage tests at 1200, 5000, 7000 and 10000V. The evaluation of the effect of pulsed electric fields on potato and beet texture was performed using a texturometer (TA.XT. plus) Stable Micro Systems (Goldaming, England) equipped with a cylindrical probe (Cylinder Probe P/7) in the evaluation of penetration tests and a device with three points of twist (Three Point Bend Rigs HDP/3PB) in the compression tests to evaluate the variation of hardness (maximum force) and deformation as the electric field increases. The amount of exudate was also evaluated using a Cylinder Probe P/75 probe. The effects were also evaluated by quantifying the total sugars in solution analyzed according to the Munson and Walker technique (NP 1419:1987) by spectrophotometry. This method initially consists of the hydrolysis of sugars and subsequent total quantification by spectrophotometry The total color difference of the beet samples was also determined by colorimetry. For its determination, a colorimeter CHORA METER CR-400 (Konica Minolta, USA) and the CIE L* a* b* system were used. The total color difference of the samples was determined, using the sample without PEF treatment as a blank. In the results obtained from the compression tests, it was visible in both products that the greater the intensity of the electric field used, the lower the force exerted by the texturometer for deformation, thus concluding that the firmness decreases with the increase of the electric field. In the analysis of exudate, as a result of applying the compression test, the increase in the electric field increases the amount of exudate released, despite the differences being very small. The total sugars released into the solution increase with the increase in the electric field in the beet tests. In potatoes there is an increase until the application of the electric field value of 0.5 KV/Cm, and between 0.5 and 1 KV/Cm there is a slight decrease close to the initial value. The total color difference in beetroot was obtained through the color difference between the 3 color parameters. It can be concluded that the greater the application of the electric field used, the greater the difference in color, especially in the L* component, that is, with the increase of the electric field, the luminosity decreases, so the samples become darker. It is concluded that, in fact, there are changes in the final texture of the samples, due to changes in hardness (deformation), as well as in the release of sugars to the solution and color intensification (essentially of the luminosity) The greater the application of the pulsed electric field the greater the final effect in both samples, potato and beet, essentially in the texture, as a result of the alterations caused by the action of the electric fields in the microstructure of the samples.