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Previous issue date: 2016-03-28 / Beans are starchy legumes (pulses) widely used for direct human consumption, because they provide carbohydrates, protein, fiber, and other nutrients. Among the most cultivated and consumed are the beans of Phaseolus and Vigna genera. Despite the high nutritional value, beans have anti-nutritional factors and their technological properties are altered upon how long they are stored. Due to loss of quality there may occur disposal of depreciated grains. To avoid waste, it is of great interest to research ways of reusing this raw material, for an example, for producing protein isolates, starch extraction, obtaining flour, among others. This present study aims to extract and purify starch of beans grown in Brazil, to characterize their properties and test their performance in the production of biodegradable films. The study was conducted with twelve kinds of commercial beans, considering physical characteristics and chemical composition. The extraction yield of the starches was different for the beans, and the purity was proved by the chemical composition. Starches have moisture contents ranging from 7.18 to 10.26 %, ash content, proteins and lipids lower than 0.1 % with amylose contents from 23.6 to 45.6 %. The starches were characterized in relation to the shape and size of their granules, and also by structural, technological and thermal properties. The average length of the granules was 26.8 micrometers. The starches showed maximum solubility index of 12.3 % at 90 °C, and the starch from Fradinho bean had the largest swelling power (32.1 %) for this temperature. Starch pastes presented clarity values close to 3 % transmittance, and syneresis around 50 %. The Fradinho bean starch showed the higher viscosities in viscoamylograph profile (RVA) and the highest enthalpy change in the DSC analysis. Both starches had three stages of thermal degradation and approximately 30 % crystallinity indexes (X-ray diffraction). The starches were used in preparing biodegradable films using glycerol as plasticizer. The films were analyzed for surface appearance, opacity, solubility, swelling power, permeability and mechanical properties. The biodegradable films had solubilities in water close to 20 %, higher swelling in solutions at pH 8.0, and low permeability to water vapor. The mechanical tests showed that the films prepared with starches of black beans and Rajado bean showed higher strengths, while the elongation ranged from 20 to 30 % for the different films. The results revealed that the beans and their starches have different characteristics; even if they belong to the same commercial group (black beans, for example) and that directly influence the quality of biodegradable films. / Os feijões são leguminosas amiláceas, amplamente utilizados na alimentação humana direta, por fornecerem carboidratos, proteínas, fibras, entre outros nutrientes. Dentre os mais cultivados e consumidos estão os feijões dos gêneros Phaseolus e Vigna. Apesar do alto valor nutricional, os feijões apresentam fatores antinutricionais e suas propriedades tecnológicas sofrem alterações conforme o tempo de armazenamento. Devido à perda de qualidade, pode ocorrer descarte dos grãos depreciados. Para evitar o desperdício, é de grande interesse pesquisar formas de reaproveitar esta matéria-prima, como por exemplo, para produção de isolados protéicos, extração de amido, obtenção de farinhas, entre outras. O presente trabalho tem por objetivo extrair e purificar amido de feijões cultivados no Brasil, caracterizar suas propriedades e aplicá-los na obtenção de filmes biodegradáveis. O estudo foi realizado com doze tipos de feijões comerciais, caracterizados quanto a suas propriedades físicas e a composição centesimal. O rendimento de extração dos amidos foi diferente para os feijões, e a pureza foi constatada pela composição centesimal. Os amidos apresentaram umidade variando de 7,18 a 10,26 %, teores de cinzas, proteínas e lipídeos inferiores a 0,1 %, com teores de amilose de 23,6 a 45,6 %. Os grânulos de amido foram caracterizados em relação ao formato e tamanho, e também por meio de suas propriedades estruturais, tecnológicas, térmicas. O comprimento médio dos grânulos foi de 26,8 μm. Os amidos apresentaram índice de solubilidade máximo de 12,3 % a 90 °C, e o amido de feijão Fradinho foi o que obteve o maior poder de inchamento para esta temperatura, de 32,1 %. As pastas apresentaram claridades próximas a 3 % de transmitância, e sinérese em torno de 50 %. O amido de feijão Fradinho foi o que apresentou maiores viscosidades no perfil viscoamilográfico (RVA) e a maior variação de entalpia no DSC durante a gelatinização. Ambos os amidos apresentaram três estágios de degradação térmica e índices de cristalinidade de aproximadamente 30 % (difração de raios X). Por fim, os amidos foram empregados na elaboração de filmes biodegradáveis, utilizando-se glicerol como agente plastificante. Os filmes foram avaliados em termos de aparência da superfície (microscopia eletrônica de varredura), opacidade, solubilidade, poder de intumescimento, permeabilidade e propriedades mecânicas. Foi possível observar resquícios de grânulos inchados na superfície dos filmes, solubilidades em água próximas a 20 %, maior intumescimento em solução com pH 8,0, e baixa permeabilidade ao vapor d’água. Os ensaios mecânicos mostraram que os filmes elaborados com amidos dos feijões pretos e Rajado apresentaram maiores resistências, enquanto que a elongação variou de 20 a 30 % para os diferentes filmes. De um modo geral, os resultados revelaram que os feijões, assim como seus amidos apresentam características distintas, mesmo que pertençam ao mesmo grupo comercial (feijão preto, por exemplo), havendo influência direta na qualidade dos filmes biodegradáveis.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.uepg.br:prefix/654 |
| Date | 28 March 2016 |
| Creators | Figueroa, Amanda Mileo |
| Contributors | Demiate, Ivo Mottin, Colman, Tiago Andre, Schnitzler, Egon |
| Publisher | UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos, UEPG, BR, Ciências e Tecnologia de Alimentos |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG, instname:Universidade Estadual de Ponta Grossa, instacron:UEPG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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