Efeito do processamento nas caracteristícas físico-químicas da ameixa d'Elvas : alterações ao nível dos polissacarídeos das paredes celulares, enzimas, aroma e textura

Abstract

As Ameixas d’Elvas são ameixas (Prunus domestica L.) da variedade ‘Rainha Cláudia Verde’ produzidas numa área geográfica delimitada do Alto Alentejo e detentoras de uma Denominação de Origem Protegida (DOP) reconhecida pela União Europeia. A confitagem deste fruto, por um processo tradicional, origina um produto de grande valor acrescentado, denominado de Ameixa d’Elvas confitada. O processo da confitagem da Ameixa d’Elvas consiste num cozimento dos frutos inteiros, colhidos num grau de maturação bem definido (16-17 ºBrix e 1 meq de ácido málico por 100 g de fruto fresco) durante 15 minutos e em seguida as ameixas são colocadas numa calda de açúcar que vai sendo concentrada sucessivamente até atingir os 75 ºBrix. As ameixas são mantidas nesta calda durante, pelo menos, 2 meses. O principal objectivo deste trabalho foi a compreensão e resolução de um problema industrial na confitagem da Ameixa d’Elvas. O problema consiste na impossibilidade de confitar ameixas de um pomar (Cano) localizado na região delimitada pela DOP, pois os frutos perdem a integridade com o cozimento. Com este intuito, as Ameixas d’Elvas foram caracterizadas a nível físico-químico e as transformações bioquímicas, químicas e físicas que ocorrem com a confitagem foram estudadas em ameixas provenientes de dois pomares, Vila Viçosa e Cano. Os frutos provenientes do pomar de Vila Viçosa dão origem a um produto final de boa qualidade, que contrasta com os frutos do Cano. Os principais compostos fenólicos presentes na polpa da ameixa em fresco são os flavan-3-óis (procianidinas) e os ácidos hidroxicinâmicos. A pele da ameixa contém ainda outra classe de compostos, os flavonóis. As Ameixas d’Elvas analisadas são constituídas por uma maior quantidade de compostos fenólicos, nomeadamente procianidinas com maior grau de polimerização, em comparação com as ameixas de outras variedades e espécie e também com ameixas da mesma variedade produzidas fora da região delimitada pelo DOP. O aroma característico da Ameixa d’Elvas confitada tem a sua origem nos compostos voláteis provenientes da ameixa em fresco e formados durante o processo de confitagem, nomeadamente o octanoato de etilo, o nonanal, o eugenol, o acetato de 2- feniletilo, o linalol, o benzoato de etilo, o benzaldeído, o 2-heptenal, o ácido hexadecanóico, o ácido 3-metilbutanóico e o b-citronelol. A presença de todos estes compostos, à excepção do 2-heptenal, na calda de açúcar mostra que esta tem também um importante contributo para o aroma da Ameixa d’Elvas confitada. A análise da estrutura e organização celular da polpa das ameixas não processadas revelou que os tecidos do parênquima são constituídos por células isodiamétricas com uma área entre 4 e 6 mm2 e espaços intercelulares reduzidos (0,02-0,05 mm2), conferindo rigidez ao fruto. O tratamento térmico provoca uma degradação da lamela média e a perda da organização celular, originando uma diminuição na firmeza (80-94%), rigidez (93- 98%) e trabalho necessário para a deformação dos tecidos (72-91%). A imersão das ameixas na calda de açúcar promove um aumento nos parâmetros de textura analisados para valores próximos aos da polpa da ameixa não processada. Esta recuperação da consistência do fruto está relacionada com um aumento da adesão intercelular e a recuperação da estrutura das células do parênquima. As paredes celulares da polpa da ameixa são constituídas principalmente por polissacarídeos pécticos (62%) e celulose (15%). Estes polímeros são degradados e solubilizados com o tratamento térmico, o que explica a perda de adesão celular e da textura dos frutos. Por sua vez, o aumento da adesão intercelular com a confitagem está relacionada com os polissacarídeos pécticos solúveis da parede celular. Estes polissacarídeos possuem um elevado grau de esterificação (83%). Na presença da sacarose, que difunde para o interior do fruto por osmose durante a confitagem, a sua gelificação contribui para o aumento da adesão celular e consistência do fruto. No decurso do trabalho, foi proposta uma metodologia simples, fiável e limpa para a determinação simultânea do grau de esterificação e acetilação dos polissacarídeos da parede celular. Após saponificação das amostras de polissacarídeos, o metanol e o ácido acético libertado para a fase de vapor é analisado por microextracção em fase sólida e cromatografia em fase gasosa. O presente estudo permitiu observar que em ameixas com um grau de maturação mais avançado ocorre uma maior degradação da microestrutura dos tecidos e uma maior diminuição nos parâmetros de textura com o tratamento térmico e uma menor recuperação com a confitagem. Este facto está relacionado com a maior degradação dos polissacarídeos da parede celular devido à acção das enzimas pectina metilesterase (PME), poligalacturonase e celulase durante o amadurecimento. A PME foi ainda purificada e caracterizada a nível bioquímico, mostrando ser relativamente estável a tratamentos térmicos (5 minutos a 50-60 ºC) e de alta pressão (£ 600 MPa), pelo que a sua actividade terá que ser tida em consideração durante o processamento da ameixa. As ameixas não processadas do pomar do Cano revelaram uma maior solubilização dos polissacarídeos da parede celular em comparação com as de Vila Viçosa, influenciando o seu comportamento durante o processamento. Esta solubilização dos polissacarídeos está relacionada com uma maior actividade das enzimas poligalacturonase (44%) e celulase (55%) quando comparada com a actividade destas enzimas nas ameixas colhidas em Vila Viçosa para o mesmo estado de maturação definido de acordo com os sólidos solúveis totais e acidez titulável. Estes resultados são indicativos de que as ameixas do pomar do Cano estão, no que se refere à estrutura e composição dos polissacarídeos das paredes celulares, num estado de maturação mais adiantado do que as de Vila Viçosa. Este estudo mostra que os parâmetros convencionais usados para determinar a maturação das ameixas não são adequados para seleccionar as ameixas para confitar. Decorre desta tese de doutoramento que o conteúdo em ácido urónico no resíduo insolúvel em álcool da polpa das ameixas seja a metodologia a usar para avaliar o estado de maturação das ameixas para confitar em todos os pomares da região DOP.

Plums (Prunus domestica L.) of ‘Rainha Cláudia Verde’ variety, produced in a defined region of the South-East of Portugal, have a Protected Designation of Origin (PDO), “Ameixa d’Elvas”, recognized by European Union. A high added value product can be obtained by a traditional candying, named by “Ameixa d’Elvas” candied plum. The candying process consists in boiling the intact plums, collected in a defined maturation point (16 -17 ºBrix and 1.0 meq malic acid/100 g fruit flesh weight), in water for 15 min and further immersion in a sucrose syrup, which is successively concentrated until 75 ºBrix. The plums are kept for two months in the sucrose syrup. The main aim of the present work was to understand and solve one industrial problem during the candying process of “Ameixa d’Elvas” plums. Plums from a specific orchard in the PDO region (Cano) can not be processed, since the fruits showed an appreciable loss of tissue consistency and skin disruption after boiling. This purpose led to the study of some physical and chemical characteristics of plums and the changes that occurred along candying process. The plums studied were collected in two orchards, Vila Viçosa and Cano. Plums from Vila Viçosa orchard originate a product with good quality, contrarily to the plums from Cano orchard. The main phenolic compounds present in the plum flesh are flavan-3-ols (procyanidins) and hydroxycinnamic acids. In the skin, another class of compounds are present, the flavonols. A higher amount of phenolic compounds were present in the “Ameixa d’Elvas” plums analysed, mainly procyanidins with a higher degree of polymerization, when compared to plums of other varieties and specie and also to plums of the same variety produced outside the PDO delimited region. The specific aroma of “Ameixa d’Elvas” plums arise from the fresh fruit volatile compounds and from the compounds produced during the heat processing, namely ethyl octanoate, nonanal, eugenol, 2-phenylethylacetate, linalool, ethyl benzoate, benzaldehyde, 2-heptenal, hexadecanoic acid, 3-methyl butanoic acid, and b- citronellol. The presence of these compounds, except 2-heptenal, in the sucrose syrup shows the contribution of the syrup for the overall aroma of the candied plum. Microstructure analysis of the unprocessed plums revealed that the parenchyma tissue is constituted by isodiametric (4 and 6 mm2 of area) and thickly packed cells (0.02-0.05 mm2 of intercellular area), which originate a moderately hard texture. The tissue softening, visible by the decrease of firmness (80-94%), rigidity (93-98%), and deformation work (72-91%), occurring with thermal treatment was due to the middle lamella degradation. After candying a recovery in the texture parameters is observed to values similar of fresh tissue. The recovery in tissue consistency is related to the increase of parenchyma intercellular adhesion and the recuperation of the parenchyma cells structure. Plums cell walls are composed mainly by pectic polysaccharides (62%) and cellulose (15%). During the boiling step, these polysaccharides are degraded and solubilised, which are related to the loss of intercellular adhesion and tissue softening. The presence of soluble and highly esterified (83%) pectic polysaccharides allows their gelification inside the fruits in the presence of sucrose, which diffuses by osmosis during candying process, leading to the recovery of fruits consistency and intercellular adhesion. Through the work, a simple, reliable and clean methodology was proposed for the simultaneous determination of the esterification and acetylation degree of cell wall polysaccharides. After saponification of the polysaccharides samples, the methanol and the acetic acid released to the vapour phase are simultaneously extracted by solid phase microextraction and analysed by gas chromatography. This study allowed to observe that plums in an advanced ripening stage have a more pronounced degradation with boiling and lower recovery of cells shape, size and texture characteristics. The higher activity of the enzymes, pectin methylesterase (PME), polygalacturonase, and cellulase of fresh fruits along ripening are related to the observed higher extension of degradation of cell wall polysaccharides after boiling. PME was also purified and biochemically characterised, showing to be relatively stable to thermal (5 min at 50-60 ºC) and high pressure (£ 600 MPa) treatments, which infer that its activity should be take in account during the plum processing. Unprocessed plums from Cano orchard show a higher solubilisation and depolimerisation of cell wall polysaccharides than Vila Viçosa plums, which influence their behaviour along processing. The higher solubilisation of the polysaccharides is related to the higher activity of the polygalacturonase (44%) and cellulase (55%), comparing to the enzyme activity of plums harvested in Vila Viçosa with the same stage of ripening evaluated by total soluble solids and titratable acidity. These results permitted to infer that plums from Cano orchard are in a more advanced stage of ripening, in relation to the structure and composition of cell wall polysaccharides, comparing to Vila Viçosa ones. This study shows that conventional parameters used to evaluate the stage of ripening of plums are not adequate to select the fruits for candying. The results presented in this thesis allowed to conclude that uronic acids content in the alcohol insoluble residue of the flesh plums should be the methodology used to evaluate the stage of ripening of the plums for processing, from all orchards within PDO region.