Agroindústria de Alimentos
APOSTILA DO CURSO
C ARACTERÍSTICAS ARACTERÍSTICAS DOS G RÃOS RÃOS E F ARINHAS ARINHAS DE T RIGO RIGO E AVALIAÇÕES DE SUAS Q UALIDADES UALIDADES Rogério Germani Rio de Janeiro Agosto de 2008
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I. PRODUÇÃO E MERCADO 1. INTRODUÇÃO As primeiras sementes de trigo foram trazidas ao Brasil por Martin Affonso de Souza, em 1534, que as plantou na Capitania de São Vicente, a partir da qual se estenderam pelo planalto na direção direção Sul, onde as condições condições climáticas climáticas eram mais favoráveis. O trigo foi introduzido no Rio Grande do Sul em 1737 pelos açorianos. O Brasil colonial foi grande produtor de trigo, alcançando nas duas primeiras décadas do século XIX a sua sua produção produção máxima. máxima. Porém, o aumento do do consumo consumo interno, interno, o aparecimento da ferrugem pela falta de renovação das sementes, a abolição da escravatura causando escassez de mão-de-obra, a concorrência estrangeira, o surgimento da indústria de charque criando novas perspectivas para os criadores de gado e a falta de visão política, converteram rapidamente o país em deficitário deste produto, sendo obrigado a importar quantidades crescentes de trigo e farinha. O hábito crescente do consumo de trigo está ligado, em sua origem a um conjunto de interesses internacionais, que iam desde a importação de trigo e farinha até a importação de tecnologia e equipamentos para moinho e para elaboração elaboração dos produtos finais. Em 1942, foi estabelecido um convênio de importação de trigo da Argentina por 10 anos. No início dos anos 50, os EUA possuíam grande estoque de trigo e, por isso, criaram um programa de incentivo à importação importação por parte dos países carentes. carentes. O Brasil firmou com os EUA o Acordo do Trigo, que admitia a importação do produto com preços subsidiados, pagamento em cruzeiros entre outros benefícios. Com o decorrer dos anos, o Acordo foi passando por reformulações, contribuindo consequentemente para o endividamento externo do Brasil. Entre os anos 50 e 70, o consumo per capita anual de trigo no Brasil passou de 26 para 32kg. Com o objetivo de sanear e racionalizar o Sistema Trigo, foi promulgado, em 1967, o Decreto-Lei 210, no qual as autoridades governamentais econômicas passaram a administrar o Sistema, estabelecendo o preço de compra do trigo nacional e o preço de venda aos moinhos. moinhos. Foram apuradas todas todas as capacidades capacidades reais dos moinhos moinhos existentes no país e estabelecido o sistema de cotas registro. Até 1973, 72% do trigo produzido no Brasil era gaúcho. Esta concentração foi devida, principalmente, às condições ecológicas favoráveis, tradição tritícola dos imigrantes de origem européia e aos estímulos oficiais alocados para este estado. Em fins da década de 60, o Brasil adotou e fomentou uma política voltada a exportação de produtos agrícolas, ocorrendo a rápida expansão da cultura da soja, principalmente no Rio Grande do Sul, com base na infra-estrutura já existente para o trigo e como complemento na rotação anual de culturas. culturas. Pela migração interna, interna, os produtores gaúchos gaúchos passaram a produzir no oeste do Paraná e no Mato Grosso do Sul, tendo estas áreas contribuído bastante para o aumento aumento do volume volume de produção produção nos últimos anos. anos. A partir das últimas últimas décadas, o estado do Paraná tem se consolidado como o maior produtor nacional de trigo. 3
Em 1972, ocorreu uma forte alta no preço internacional do trigo, como conseqüência da frustração da colheita da China China e da antiga U.R.S.S. U.R.S.S. O Brasil passou passou a pagar um alto preço pelo trigo importado e o governo decidiu não repassar este custo aos moinhos, dando assim início início ao subsídio subsídio ao consumo de derivados derivados de trigo. trigo. Em agosto de 1980, 1980, iniciou-se a retirada gradual do subsídio ao consumo do trigo, tendo sido a retirada total iniciada em abril abril de 1988 e a legislação legislação de 1967 revogada revogada em novembro novembro de 1990. 1990. Mas somente em novembro de 1991 o governo deixou de controlar os preços.
2. SITUAÇÃO MUNDIAL A produção de trigo representa cerca de 30% da produção mundial de cereais. O cultivo do trigo é tão disseminado pelo mundo inteiro que, em qualquer mês do ano, ele é colhido em alguma parte do nosso planeta. Cerca de 90% de todo o trigo é cultivado cultivado em regiões de clima clima temperado, embora produza bem em clima subtropical e mesmo tropical (em altitudes relativamente elevadas). As grandes áreas de cultivo encontram-se encontram-se nas zonas temperadas entre 30 a 60 N e 25 e 40 S. Os principais países produtores de trigo no mundo são a China, EUA, Índia, Rússia e a França (Tabela 1.1). No entanto, os maiores exportadores exportadores mundiais mundiais de trigo são os EUA, Canadá, Austrália e Argentina (Tabela 1.2).
TABELA 1.1. Produção de trigo nos maiores produtores mundiais (período 1999-2007).
Produção (milhões de toneladas) Países
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
China EUA Índia Rússia França Turquia Canadá Austrália Paquistão Argentina Mundo
99,6 60,8 75,5 34,3 37,3 21,0 26,8 22,1 21,0 16,75 583
94,0 53,3 68,5 46,9 31,6 19,0 21,3 24,8 19,0 15,55 590
91,29 43,9 71,8 50,6 39,0 21,0 15,7 9,4 18,2 12,2 573
86,1 63,6 69,3 63,7 30,7 19,0 23,5 24,1 19,2 12,4 557
91,33 58,88 72,06 42,20 39,64 21,00 24,46 22,50 19,78 14,80 624
97,4 57,3 72,0 47,7 36,8 21,0 26,8 25,1 21,6 12,6 622
104,5 49,3 69,3 44,9 35,3 17,5 25,2 10,6 21,3 15,2 592
106 56,2 75,8 49,4 15,5 20,0 13,1 23,3 15,5 606
Fontes: De 1999 a 2003, Revista Safras & Mercados e de 2003 a 05 na FAO (Faostat), 2006-07 USDA.
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TABELA 1.2. Exportadores mundiais de trigo (período 1998-2005).
Exportadores Estados Unidos Canadá Austrália Argentina TOTAL MUNDIAL
Volume de exportação (milhões de toneladas) 1998 1999 2000 2001 2002 2003 27,9 13,9 16,2 8,3 92,9
28,0 18,4 17,1 10,3 100,6
26,8 16,6 16,4 10,7 92,8
25,6 16,3 16,2 10,9 100,8
24,2 12,2 14,7 9,0 120,4
25,4 11,7 9,5 6,2 110,1
2004
2005
33,7 16,4 19,1 10,3 151,7
28,2 15,1 15,3 10,7 153,5
Fonte: World Grain Situation and Outlook, Foreign Agricultural Service, USDA.; FAO (Faostat).
Entre os países maiores produtores, os da Europa são os que apresentam maior rendimento médio (ex.: França – 7.000kg/ha; Alemanha – 7.370kg/ha; Polônia – 3.450kg/ha; média do período 2000 a 2005). A China, no mesmo período, apresentou rendimento de 3.370kg/ha, os EUA de 2.760kg/ha e a Índia de 2.710kg/ha. No Brasil, a produtividade média, entre 2000-2007, ficou em 1.909kg/ha. Entretanto, este valor, em 2003, foi de 2.403kg/ha, sendo que a do Distrito Federal, Goiás e Minas Gerais, passaram dos 4.000kg/ha.
3. SITUAÇÃO NACIONAL A produção nacional (Tabela 1.3) foi baixa na década de 90 até o ano de 2002, mais por problemas de política agrícola do que por problemas técnicos (excluindo-se geadas). Entretanto, em 2003, houve um grande salto, praticamente dobrando a produção obtida em 2002, grandemente influenciada pela produtividade, que foi 49,5% maior, e pelo aumento de área plantada, que foi 17,7% maior. Em 2004 a produção foi similar a 2003, decrescendo um pouco em 2005 e mais acentuadamente em 2006, voltando a subir em 2007.
Estado PR RS MS SP SC MG GO BRASIL
TABELA 1.3. Produção de trigo dos principais estados produtores. Produção (1000t) 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 406 1.724 1.508 2.954 3.039 2.801 1.236 2.800 928 1.085 1.106 2.346 2.306 1.564 823 1.750 71 94 84,3 184 204 135 62 100 16 41 59,5 105 130 132 81 200 68 82 82,2 159 185 115 127 300 15 25,8 30,8 61 64 56 120 18 45,1 66,4 87 51 46 120 1.658 3.061 2.914 5.851 6.021 4.873 2.484 5.200
IBGE - Levantamento Sistemático da Produção; Revista Safras & Mercados; Abitrigo; Conab.
A produção brasileira de trigo concentra-se basicamente nos estados do sul do país. O estado do Paraná tem sido o maior produtor nacional de trigo, seguido pelo Rio Grande do Sul. Estes dois estados tem respondido por cerca de 90% da produção nacional. Uma melhor visualização dessas comparações pode ser observado na Figura 1.1. O consumo interno brasileiro está um pouco acima dos 10,0 milhões de toneladas anuais e a produção nacional de trigo não supre o nosso consumo, como podemos observar na Figura 1.2. Para suprir o consumo interno, portanto, faz-se necessário importar o produto.
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3.500 ) t 0 0 0 . 1 ( O Ã Ç U D O R P
3.000 2.500
PR
RS
MS
SP
MG
GO
SC
2.000 1.500 1.000 500 0 1996 1998 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
ANO Figura 1.1. Produção de trigo nos estados maiores produtores do Brasil. Período: 1996-2007.
12000 PRODUÇÃO
10000
) t 0 0 8000 0 . 1 ( e d 6000 a d i t n 4000 a u Q
CONSUMO IMPORTAÇÃO
2000 0 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
ANO
Figura 1.2. Produção, consumo e importação de trigo no Brasil. Período: 1986-2007.
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O trigo, nos últimos anos, tem sido importado principalmente da Argentina, e mais modestamente do Paraguai, Canadá e Estados Unidos (Tabela 1.4). Em diversas ocasiões foram firmados acordos de importação com estes países para suprir a demanda interna. A mesma tabela também menciona os preços FOB de trigo, que oscilam de acordo com o mercado internacional e o desempenho dos países exportadores. TABELA 1.4. Importações brasileiras de trigo por origem (em 1000t). Período 1978-2006.
ANO
Argentina
Canadá
1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
441 1.972 285 115 802 685 550 665 952 1.159 1.982 2.667 3.895 2.536 3.592 4.881 3.763 3.687 6.031 6.582 7.208 6.790 5.422 5.531 3.569 4.052 5.986 5.630
1.221 553 1.800 935 1.250 1.500 1.500 1.000 750 750 200 305 1.558 1.247 1.672 1.572 778 977 817 380 192 163 34 59 170 71 340
Procedência Estados Paraguai Unidos 2.254 1.255 2.799 2.650 2.720 2.376 2.508 1.683 594 99 132 635 151 146 16 313 941 95 52 103 88 677 81 500 96 16 140 30 323 17 338 354 153
TOTAL 4.200 3.780 4.599 4.000 4.105 3.991 4.810 3.468 2.019 2.089 952 1.491 2.350 5.203 5.839 5.374 5.985 5.651 5.520 4.895 6.369 6.891 7.522 7.016 6.572 6.612 4.488 4.988 6.531 6.624
Preço médio FOB US$/t 125,32 162,67 184,64 177,49 164,12 159,57 149,65 141,11 97,09 90,79 104,14 162,35 155,00 97,28 122,1 127,6 125,5 161,5 227,9 163,1 127,3 120,8 114,9 124,3 133,47 156,33 150,57 130,67 151,37 209,6
Fonte: JUTRI/SUNAB (1978 a 1990). CONAB (1991 a 1993). Revista Safras & Mercados (1994 a 2002) Abitrigo (1994 a 2006) MDIC (2007)
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II. CLASSIFICAÇÕES DE TRIGO 1. CLASSIFICAÇÃO BOTÃNICA O trigo é uma gramínea, pertencente à família Gramineae e ao gênero Triticum , possuindo diversas espécies. Os tipos de maior interesse comercial são o Triticum aestivum L. (trigo comum) utilizado no fabrico de pães, bolos, biscoitos e produtos de confeitaria; o Triticum compactum Host. (cultivado nos E.U.A. sob o nome de trigo "Club"), utilizado em produtos de confeitaria; e o Triticum durum Dest. (trigo durum) utilizado no preparo de massas alimentícias. Dos tipos de trigo cultivados, o trigo comum, por sua importância, representa mais de 90% da produção mundial.
2. CLASSIFICAÇÃO COMERCIAL Os sistemas de classificação do trigo visam estabelecer um valor de mercado para este cereal. Estes padrões comerciais refletem, principalmente, as políticas de produção e marketing dos países exportadores. Comentaremos a seguir os sistemas de classificação do trigo dos grandes exportadores, que são Canadá, Estados Unidos, Austrália, França e Argentina. a) Canadá
O Canadá, através da Comissão Canadense de Grãos, estabelece as especificações relativas a cada classe de trigo tendo como base o peso do hectolitro, a presença de material estranho, defeitos, local e variedades. As classes estabelecidas são: - Canadian Western Red Spring – CWRS (Vermelho de Primavera do Oeste Canadense) - Canadian Western Amber Durum – CWAD (Durum Âmbar do Oeste Canadense) - Canadian Western Extra Strong – CWES (Extra Forte do Oeste Canadense) - Canadian Western Red Winter – CWRW (Vermelho de Inverno do Oeste Canadense) - Canadian Western Soft White Spring – CWSWS (Branco Suave de Primavera do Oeste Canadense)
- Canadian Prairie Spring White – CPSW (Branco da Primavera das Pradarias Canadenses) - Canadian Prairie Spring Red – CPSR (Vermelho da Primavera das Pradarias Canadenses) - Canadian Eastern Red – CER (Vermelho do Leste Canadense)
- C ANADIAN E ASTERN R ED S PRING – CERS (V ERMELHO DE P RIMAVERA DO LESTE C ANADENSE )
- Canadian Eastern Hard Red Winter – CEHRW (Vermelho Duro de Inverno do Leste Canadense) - Canadian Eastern Soft Red Winter – CESRW (Vermelho Suave de Inverno do Leste Canadense)
- Canadian Eastern Amber Durum – CEAD (Durum Âmbar do Leste Canadense) - Canadian Eastern White Winter – CEWW (Branco de Inverno do Leste Canadense) 8
- Canadian Eastern Soft White Spring – CESWS (Branco Suave de Primavera do Leste Canadense) Dentro dessas classes existem 19 graus, distribuídos entre elas, que estabelecem as tolerâncias individuais dentro de uma mesma classe. O Canadá utiliza também, como fator de qualidade segregacional, o teor de proteína (N x 5,7, base de 13,5% de umidade). No CWRS Nº 1 ou 2, por exemplo, há 4 níveis mínimos de proteína (14,5%, 13,5%, 12,5% e 11,5%) que devem ser especificados na comercialização. b) Estados Unidos
O sistema norte americano de classificação de trigo é do tipo padrão único, possuindo 7 classes. As classes são: - Hard Red Spring (Duro Vermelho de Primavera) (3 sub classes) - Hard Red Winter (Duro Vermelho de Inverno) (não tem sub-classes) - Soft Red Winter (Mole Vermelho de Inverno) (não tem sub-classes) - White (Branco) (4 sub-classes) - Durum (3 sub-classes) - Unclassed (Não-Classificado) (não tem sub-classes) - Mixed (Mistura) (não tem sub-classes) As exigências dos graus estão contidos na Tabela 2.1.
TABELA 2.1. Graus e exigências dos graus para todas as classes e subclasses de trigo, exceto trigos misturados, nos Estados Unidos.
Limites máximos em percentagem Defeitos
Grau
trigo duro vermelho de primavera ou trigo clube branco (kg/hl)
Outras classes e subclasses (kg/hl)
Grãos danificados pelo calor (%)
n°1 n°2 n°3 n°4 n°5
74,6 73,4 70,8 68,2 64,4
77,2 74,6 72,1 69,5 65,6
0,1 0,2 0,5 1,0 3,0
Grãos Grãos Material quebrados danificados estranho e (total) (%) murchos (%) (%)
2,0 4,0 7,0 10,0 15,0
0,5 1,0 2,0 3,0 5,0
3,0 5,0 8,0 12,0 20,0
Trigo de outras classes
Defeitos (total) (%)
Classes contrastantes (%)
Trigo de outras classes (total) (%)
3,0 5,0 8,0 12,0 20,0
1,0 2,0 3,0 10,0 10,0
3,0 5,0 10,0 10,0 10,0
c) Austrália
A Junta Australiana de Trigo classifica o mesmo utilizando o teor de proteína (N x 5,7, na base de 11% de umidade) como fator de qualidade e, como fatores limitantes, utiliza a umidade, o peso do hectolitro, o Número de Queda (Falling Number ), defeitos e material estranho. 9
Os sete tipos e suas principais características são: - AWB Prime Hard (Australiano Duro Nobre); 14,0 e 13,0% de proteína no mínimo. - AWB Hard (Australiano Duro); Nº 1 – mínimo de 11,5 proteína. - AWB Premium White (Australiano Branco Prêmio); Teor de proteína mínimo de 10,0%. - AWB Standard White (Australiano Branco Padrão); Teor de proteína médio a baixa. - Noodle; Recomendado para macarrões de cozimento rápido tipo miojo. - AWB Soft (Australiano Suave); Trigo com baixo teor de proteína (máximo de 9,5%). - AWB Durum (Australiano Durum); Nº 1 - 13,0 de proteína no mínimo. - AWB General Purpose (Australiano Uso Geral); Trigo que não se enquadrou em nas classes acima. - AWB Feed (Australiano Ração); Trigo voltado para ração animal. d) França
Na França, a classificação do trigo, segundo o Organismo Nacional Interprofissional dos Cereais (ONIC) e ARVALIS – Instituto do Vegetal, é baseada na qualidade tecnológica das cultivares plantadas. Como critério de qualidade, as especificações estão ligadas aos resultados obtidos de dureza, proteína, teste de Zeleny, Número de Queda, alveografia, farinografia e panificação. As classes adotadas são: - Trigo Duro (utilizado em massas alimentícias);
- Trigo Panificáveis Superiores (recomendados para produtos de panificação que exigem boa qualidade de farinha);
- Trigos Panificáveis Correntes (Recomendado para panificação em geral); - Trigos Melhoradores ou de Força (utilizado para melhorar a qualidade de outros trigos); - Trigos para outras utilizações (recomendados para biscoito, alimentação animal etc.). Para efeito de comercialização, o trigo francês utiliza a seguinte classificação: Classes E 1 2
Proteínas (%) ≥ 12 11 – 12,5 10,5 – 11,5
3
< 10,5
W (força de panificação) (10-4J) ≥ 250 160 – 250 Segundo especificação contratual Não especificado
Número de Queda (Hagberg) (s) ≥ 220 ≥ 220 ≥ 180 Não especificado
10
e) Argentina
A Junta Nacional de Grãos é o órgão que estabelece os limites para a classificação do trigo argentino. Os parâmetros utilizados são o peso do hectolitro, material estranho, defeitos e teor de umidade. Os tipos de trigo argentino são: - Trigo Duro (para panificação) - Trigo Brando (para biscoitos) - Trigo Candeal (para massas alimentícias) - Trigo Forrageiro A Tabela 2.2 exemplifica os limites utilizados na classificação do trigo duro para panificação. A Argentina está estudando uma nova forma de classificação, onde o teor de proteína será um dos parâmetros, como ocorre no Canadá. Classes de Trigo Duro TDA 1 Superior (Trigo Duro Argentino 1 Superior) Se define como esta classe, o grupo I de variedades. Em 3 faixas de proteína – de 10,5-11,5%, de 11,6-12,5% e mais de 12%. TDA 2 Especial (Trigo Duro Argentino 2 Especial) Se define como esta classe, o grupo I e II de variedades. Em faixas de proteína de 10,0-11,0%, de 11,1-12,0% e mais de 12,0%. TDA 3 Standard (Trigo Duro Argentino 3 Standard ) Se define como esta classe, o grupo III de variedades. Em 2 faixas de proteína: de 10-11% e de 11-12% Estas classes, por sua vez, se agrupam em 3 regiões: norte, sudeste e sudoeste. Em todos os casos, o nível mínimo de proteína, por classe, é para assegurar uma funcionalidade.
11
TABELA 6.
Padrões argentinos para o trigo para panificação.
Resolução n.o 26.776
Junta Nacional de Grãos
O TIPO DE TRIGO DURO ADMITE NO MÁXIMO 5% DE VARIEDADES SEMI-DURAS PERCENTAGENS MÁXIMAS ADMITIDAS DE Classe
1 2 3
Peso de ensaio mínimo por hectolitro (kg) 78 76 73
Matérias estranhas
Grãos danificados Estragados pelo calor
0,75 1,50 3,00
0,50 1,00 1,50
Total de grãos danificados 1,00 2,00 3,00
Grãos mangrados
Grãos com bagas amarelas (yellow berry )
Grãos murchos e quebrados (1)
Grãos bichados
0,10 0,20 0,30
15,00 25,00 40,00
1,50 3,00 5,00
0,50
Umidade
Trevo doce (Melilotus indicus L.) sementes g/100g
Insetos vivos
14
8
Sem
Trigo da classe amostra é aquele que não atende os requisitos das classes 1, 2 ou 3, ou que excede os limites fixados para os grãos perfurados por insetos, umidade, tipo, trevo doce e insetos vivos, ou é sujeito a um desconto no preço (proporcional à intensidade) por apresentar os seguintes defeitos: - mau cheiro - grãos empoeirados - grãos mangrados - matérias estranhas que afetam o estado normal dos grãos - má qualidade devida a uma outra causa (1) Todo grão de trigo ou pedacinho de grão que atravessar uma peneira com orifícios de 16mm de largura por 9,5mm de comprimento, com exceção dos grãos danificados.
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f) Brasil
No Brasil, o trigo é classificado de acordo com sua classe tecnológica e tipo, como indicado nas tabelas 2.3 e 2.4. TABELA 2.3. Classes de trigo brasileiro Classe
Força do Glúten (10-4J)
Trigo Brando
Número de Queda (segundos)
50
≥
200
180
≥
300
≥
≥
Trigo Pão
≥
Trigo Melhorador
≥
Trigo para outros usos
200 200
Qualquer
Trigo Durum
<200
--
250
≥
TABELA 2.4. Tipos de trigo brasileiro Peso Mínimo do Hectolitro (kg/hl)
Umidade (% máximo)
M ATÉRIAS E STRANHAS E I MPUREZAS (% máximo)
Tipos
Grão Avariados (% máximo) I NSETOS D ANIFICADOS PELO C HOCHOS , C ALOR , M OFADOS T RIGUILHOS E Q UEBRADOS E ARDIDOS
1
78
13
1,00
0,50
0,50
1,50
2
75
13
1,50
1,00
1,00
2,50
3
70
13
2,00
1,50
2,00
5,00
A legislação que rege esta norma (Instrução Normativa Nº 7 de 15/08/2001) é descrita no Capítulo XI desta apostila.
13
III. ESTRUTURA DO GRÃO E SUA COMPOSIÇÃO QUÍMICA
A estrutura anatômica de todos os grãos de cereais é basicamente similar, diferindo de um cereal para outro apenas em detalhes. A estrutura do grão de trigo e sua composição contribuem grandemente para o uso do trigo como alimento humano. Tanto o baixo conteúdo de umidade, que é um item de composição, assim como a proteção que as camadas da casca dão ao resto do grão, que é uma característica estrutural, contribuem para facilitar a estocagem do trigo. Os grãos de trigo têm tamanho e cor variáveis, e o formato oval, com as extremidades arredondadas. Numa das extremidades, encontra-se o germe e na outra, cabelos finos. Ao longo do lado ventral nota-se uma reentrância, conhecida como "crease". A presença deste sulco é um fator que dificulta e particulariza o processo de moagem do trigo, uma vez que um processo simples de abrasão para retirada da casca torna-se inviável. O grão se divide, basicamente, em três partes: o pericarpo, a semente e o germe. A parte mais externa é o pericarpo, que recobre toda a semente e é composto por 6 camadas, enquanto que a parte interna é denominada semente, sendo composta por 3 camadas e pelo endosperma. As partes são indicadas a seguir: Pericarpo (Fruit coat ) Externo a) epiderme; b) hipoderme; c) remanescentes da parede celular ou células finas.
Grão
Interno a) células intermediárias; b) células cruzadas e c) células tubulares.
Semente
Farelo
Cobertura da semente a) testa (onde estão os pigmentos que dão cor ao grão); b) camada hialina. Endosperma a) aleurona; b) endosperma amiláceo. Germe a) escutelo; b) eixo embrionário; c) epiblasto.
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A Figura 3.1 mostra o grão de trigo e suas partes.
"CREASE" (reentrância)
ENDOSPERMA FARELO GERME ENDOSPERMA ALEURONA HIALINA TESTA CÉLULAS TUBULARES CÉLULAS CRUZADAS HIPODERME EPIDERME GERME
FIGURA 3.1. Seções longitudinal e transversal de um grão de trigo.
A) Pericarpo O pericarpo circunda toda a semente e age como uma capa protetora do grão. Corresponde a 5-8% do grão inteiro. Microscopicamente, o pericarpo é composto de várias camadas tendo de 45 a 50 micrômetros de espessura, na maioria das partes. A.1) Pericarpo Externo O pericarpo externo é constituído pelas seguintes camadas: epiderme, hipoderme e remanescentes da parede celular.
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a) Epiderme A epiderme consiste de uma única camada de células que formam a superfície externa do grão, exceto na área onde o mesmo se liga a planta de origem. Nas paredes externas das células epiteliais encontra-se uma película fina e relativamente impermeável à água. Muitas células da epiderme, no ápice do grão, são modificadas para formar os cabelos. b) Hipoderme A hipoderme, situada logo abaixo da epiderme, é composta de uma (ocasionalmente de duas) camada de células. As células da epiderme e da hipoderme são alongadas e estão intimamente ligadas, sem espaços intercelulares, e estão dispostas ponta-com-ponta com seu eixo maior paralelo ao comprimento do grão. c) Remanescentes da parede celular As remanescentes da parede celular estão localizadas adjacentes à hipoderme, em direção ao centro do grão. Esta área forma um plano de quebra natural entre o pericarpo externo e interno. A falta de estrutura celular contínua, nesta área, facilita o movimento de água e a formação de hifas de fungos.
A.1) Pericarpo Interno O pericarpo interno é constituído pelas seguintes camadas: células intermediárias, cruzadas e tubulares. a) Células Intermediárias As células intermediárias tem forma irregular e estão pr esentes em algumas partes do grão, não sendo mencionadas por alguns autores. Elas são achatadas e seus prolongamentos servem para unir umas às outras e às células cruzadas, resultando nessa região, numerosos espaços intercelulares. b) Células Cruzadas As células cruzadas seguem as células intermediárias em direção ao interior do grão. Elas são assim chamadas porque seu eixo maior é perpendicular ao eixo maior do grão. As células dessa camada estão intimamente ligadas em fileiras com pouco ou nenhum espaço intersticial, exceto na região do germe, onde as células têm forma irregular, com numerosos espaços intersticiais. c) Células Tubulares As células tubulares têm forma alongadas, mais ou menos cilíndricas e constituem a parte mais interna do pericarpo. Elas apresentam seu eixo maior, paralelo ao eixo maior do grão. As células tubulares são encontradas em áreas restritas do grão. Elas tocam umas nas outras, principalmente através de projeções, o que resulta numa camada com vários e amplos espaços intersticiais.
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B) Semente B.1) Cobertura da Semente A cobertura da semente possui duas camadas: a testa e a hialina. a) Testa A testa é constituída de cortiça, que protege o trigo contra a absorção de água. Nesta camada estão presentes praticamente todos os pigmentos que dão ao grão sua cor característica. b) Camada Hialina A camada hialina é formada por células comprimidas localizadas entre a testa e a camada aleurona, e fortemente ligada a ambas. B.2) Endosperma a) Camada Aleurona Do ponto de vista botânico, a aleurona é parte mais externa do endosperma e que envolve totalmente o grão. Mas do ponto de vista tecnológico, no processo de moagem, ela constitui parte do farelo. Usualmente o endosperma é uma camada única de células que compreende cerca de 7% do peso do grão. Em seção transversal ou longitudinal, as células de aleurona são aproximadamente quadradas ou levemente oblongas, com o eixo maior comumente perpendicular à superfície do grão. Do seu lado exterior, a camada aleurona pressiona firmemente a camada hialina e, no seu interior, ela está ligada ao endosperma amiláceo, exceto ao germe. Esta camada tem espessura de 65 a 70 micrômetros e suas células estão ligadas sem espaços intercelulares. As células variam grandemente em diâmetro, indo de 25 até 75 micrômetros. Devido a espessura das células de aleurona serem variáveis, a sua superfície interna, ou seja, aquela voltada para o endosperma amiláceo, apresenta grande irregularidade, característica essa que dificulta a remoção do endosperma amiláceo aderido ao farelo, no processo de moagem. As proteínas da camada aleurona são ricas em amino ácidos como lisina, arginina e outros, porém elas são pobres em aminoácidos sulfurados como cisteína e cistina, importantes para a formação do glúten. b) Endosperma Amiláceo O endosperma amiláceo do trigo, geralmente chamado apenas de endosperma, consiste de células de parede fina, variáveis em tamanho, forma e composição nas diferentes partes do endosperma.
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As células adjacentes à camada aleurona pertencem à camada sub-aleurona, e são pequenas e cúbicas. As células seguintes, em direção ao interior do grão, são alongadas na direção radial (células prismáticas do endosperma). Mais internamente, as células se tornam maiores e poligonais (células do endosperma central). As paredes celulares do endosperma são constituídas principalmente de pentosanas. O conteúdo da célula do endosperma de cada região consiste principalmente de amido e proteína, sendo que os amidos, na forma de grânulos lenticulares ou esféricos, se encontram juntos e fortemente empacotados. A proteína se encontra em duas formas: a) ao redor do grânulo de amido, denominada de “haft” ou proteína aderente; e b) proteína dispersa entre os grânulos de amido, chamada de “wedge” ou proteína intersticial. A partir da camada de sub-aleurona, em direção ao centro do grão, as proteínas são ricas em cistina e cisteína, porém pobres em outros tipos de aminoácidos. Portanto, o endosperma amiláceo é rico em glúten, necessário para a produção de produtos de panificação de boa qualidade. A composição do endosperma amiláceo apresenta variação entre sua p arte mais externa, abaixo da camada de aleurona, e o interior do grão. Os teores de cinza e de proteína decrescem da parte mais externa para a parte central do endosperma.
B.3) Germe O germe é o responsável pelo processo de formação de uma nova planta, ou seja, germinação do grão. O mesmo corresponde em cerca de 2,5-3,0% do peso total deste. É no eixo embrionário que se encontra as raízes rudimentares enquanto que o escutelo funciona como um órgão armazenador, digestivo e de absorção.
Os constituintes químicos não se distribuem uniformemente pelo grão. O pericarpo (cerca de 5% do peso do grão) é rico em pentosanas, celulose e cinzas. As camadas testa e hialina (aproximadamente 3%) contêm pentosanas, celulose, cinzas e proteína. A aleurona (7%) é uma camada rica em cinza (fósforo, fitato), proteína, lipídios, vitaminas (niacina, tiamina, riboflavina) e enzimas. O endosperma (82%) é composto basicamente de amido, mas sua parte mais externa (subaleurona) contém mais proteína que a porção interna. O germe (3%) tem alto conteúdo de proteína, lipídios, açúcares redutores e cinzas. A Tabela 3.1 mostra a composição de diversas camadas do grão de trigo e a Tabela 3.2, o conteúdo de algumas vitaminas do grupo B nas várias camadas e no grão.
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TABELA 3.1. Composição química média das partes do grão de trigo (*) (%) do grão
Proteína (%)
Lipídios (%)
15
17,0
3,8
8,5
0,0
40,1
16,7
0,0
Pericarpo Testa e hialina Aleurona
5 3 7
7,6 15,7 24,3
0 0 8,1
5,1 8,1 11,1
0 0 0
34,9 51,1 39
38,4 11,1 3,5
0 0 0
ENDOSPERMA
82
10,7
1,8
0,6
1,6
1,4
0,3
69,6
Parte externa Parte interna
27 55
16,2 8
2,2 1,6
0,8 0,5
1,6 1,6
1,4 1,4
0,3 0,3
63,5 72,6
3
36,0
10,5
4,6
26,3
6,6
2
0
100
12,3
2,4
1,9
2,1
7,3
2,8
57,0
FARELO
GERME
Grão inteiro
Cinza (%)
Açúcares Redutores
Carboidratos (%) Pentosanas Celulose
Amido
(*) valores para 14% de umidade
TABELA 3.1. Conteúdo de vitaminas no grão e em suas partes. Vitamina B1
Vitamina B2
Vitamina B3
Farelo Endosperma Germe
(UI/g) 1,6 0,2 15
5 0,7 60
250 22 9
Grão inteiro
1,2
1,6
50
(Tiamina )
(Riboflavina ) (µg/g)
(Niacina ) (µg/g)
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IV. INFLUÊNCIA DOS DIVERSOS COMPONENTES BIOQUÍMICOS NA QUALIDADE DO GRÃO E DA FARINHA
1. PROTEÍNAS As proteínas são compostos de alto peso molecular, formados por aminoácidos ligados entre si por ligações peptídicas. Os aminoácidos são compostos orgânicos que contêm um grupo amino (-NH2) e um carboxílico (-COOH). Sua estrutura básica é:
onde R representa uma cadeia lateral. O que diferencia um aminoácido de outro é justamente essa cadeia lateral, que pode ser um grupo neutro (hidrofílico ou hidrofóbico), ácido ou básico. A ligação peptídica é uma ligação (covalente) entre o grupo carboxílico de um aminoácido e o grupo amino de outro, formando peptídeos ou proteínas com a seguinte estrutura:
A seqüência dos aminoácidos de cada proteína é chamada de estrutura primária dessa proteína. A estrutura secundária depende basicamente de pontes de hidrogênio entre o O (oxigênio) da carboxila e o H (hidrogênio) do grupo amino envolvidos na ligação peptídica, causando a formação de dobras ou espirais na molécula; geralmente, a estrutura tridimensional é uma hélice ou uma folha pregueada, mas pode ter também formato aleatório. A estrutura terciária é a forma espacial que a proteína adota, através de vários tipos de ligações entre as cadeias laterais (grupos R) dos aminoácidos, de modo a estabilizar melhor sua estrutura (neutralizar repulsões/atrações etc). Quando, por algum fator externo (aquecimento, agitação, mudança no meio) essa estrutura é destruída, diz-se que a proteína se desnaturou. A Figura 4.1 mostra alguns exemplos de interação.
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ligações iônicas: + cadeia lateral básica - cadeia lateral ácida pontes de hidrogênio:
(por exemplo, glutamina)
ligações hidrofóbicas:
(por exemplo, leucina)
FIGURA 4.1. Tipos de interações entre as cadeias laterais dos aminoácidos.
As estruturas terciárias também podem se aglomerar formando as estruturas denominadas quaternárias. Dependendo da(s) sua(s) estrutura(s), as proteínas tem diferente solubilidade em diferentes solventes. Este é um critério que permite separar e classificar as proteínas em grupos. Assim temos: - as albuminas são proteínas solúveis em água; - as globulinas são proteína solúveis em soluções diluídas de sal (e insolúveis em água ou soluções salinas concentradas); - as prolaminas são solúveis em soluções alcóolicas; - as glutelinas são solúveis em soluções ácidas ou alcalinas diluídas.
O trigo possui proteínas que se encaixam nessas 4 classes (e além delas, um resíduo). Para separar as proteínas do trigo, pode-se utilizar o seguinte fluxograma:
Suspensão Farinha em Solução Salina
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Centrifugação Parte solúvel
Parte insolúvel
diálise
álcool
albuminas
insolúvel (solúvel em água) solução
globulinas ( não solúvel em água)
suspensão em
prolaminas (solúvel em álcool)
parte suspensão em ácida
alcalina
ou
diluída
residual solúvel)
glutelina
proteína
(solúvel)
(não
A quantidade de proteína no trigo é determinada por fatores ambientais e também genéticos. Além da quantidade é preciso levar em conta também a qualidade das proteínas presentes, seja tanto do ponto de vista nutricional quanto funcional. Diz-se que uma proteína é balanceada, em termos nutricionais, quando não contém nenhum aminoácido em quantidade muito superior aos demais. A proteína do trigo não é bem balanceada, pois 1/3 da proteína total é constituída de ácido glutâmico e cerca de 10-14% de prolina. O aminoácido limitante é a lisina, como ocorre nos cereais em geral. As albuminas e globulinas tem um melhor balanceamento de aminoácidos que as prolaminas e glutelinas, e possuem também um teor relativamente mais alto de lisina, triptofano e metionina. No trigo, como em outros cereais, as albuminas e globulinas (cerca de 5%) estão concentradas na aleurona, farelo e germe, existindo em menor quantidade no endosperma. As prolaminas e glutelinas (aproximadamente 85%) são as proteínas de reserva dos cereais e estão, basicamente, no endosperma. Enquanto as albuminas e globulinas são melhores nutricionalmente, as prolaminas e glutelinas são importantes e insubstituíveis do ponto de vista tecnológico, sendo responsáveis pelas características funcionais únicas das massas feitas com a farinha de trigo. A gliadina (uma prolamina) e a glutenina (uma glutelina) formam o glúten, que dá à massa características elásticas adequadas para a fabricação do pão.
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