As gomas são utilizadas comercialmente nos mais diversos setores industriais, com grande aplicação no ramo alimentício, onde são amplamente usadas pelas suas propriedades espessantes e geleificantes.
As gomas alimentícias
As gomas podem ser definidas em termos práticos como moléculas de alto peso molecular com características ou hidrofílicas ou hidrofóbicas que, usualmente, têm propriedades coloidais com capacidade de produzir géis ao combinar-se com o solvente apropriado. Deste modo, o termo goma se aplica a uma grande variedade de substâncias com características gomosas.
No ramo alimentício é mais comum a utilização do termo goma para referir-se a polissacarídeos ou seus derivados, obtidos de plantas ou por processamento microbiológico, que ao dispersar-se em água fria ou quente, produzem soluções ou misturas viscosas.
Uma goma pode ser definida, em sentido amplo, como qualquer polissacarídeo solúvel em água, que pode ser extraído a partir de vegetais terrestres ou marinhos, ou de microorganismos, que tenham a capacidade, em solução, de incrementar a viscosidade e/ou de formar géis.
As gomas realizam, no mínimo, três funções no processamento dos alimentos: são emulsificantes, estabilizantes e espessantes. Além disso, algumas gomas também são agentes gelificantes, formadores de corpo, agentes de suspensão e aumentam a capacidade de dispersão de gases em sólidos ou líquidos.
A indústria de processamento de alimentos, assim como outras aplicações industriais das gomas, aproveitam suas propriedades físicas, especialmente sua viscosidade e sua estrutura coloidal. Nas mesmas concentrações, as gomas com moléculas relativamente lineares, como a goma tragacanto ou adraganta, formam soluções mais viscosas do que as gomas de forma esférica, como a goma arábica, por exemplo; geralmente, são utilizadas em um intervalo de concentrações entre 0,25% a 0,50%, o que mostra sua grande habilidade para produzir viscosidade e formar géis.
As gomas alimentícias são obtidas a partir de uma variedade de fontes: exsudados e sementes de plantas terrestres, algas, produtos da biossíntese de microorganismos, e a modificação química de polissacarídeos naturais.
A Tabela a seguir apresenta as principais características das gomas mais usadas na indústria de alimentos.
CARACTERÍSTICAS DAS PRINCIPAIS GOMAS ALIMENTÍCIAS
Tipos e aplicações
O primeiro grupo importante de gomas usadas na indústria de alimentos é constituído das gomas exsudadas de árvores, incluindo-se a goma arábica, goma karaya, goma adraganta e goma ghatti.
A goma arábica, ou goma acácia, como também é muito conhecida, é o exsudado gomoso dessecado dos troncos e dos ramos da Acacia senegal ou de outras espécies africanas de acácia, como a Acacia seyal.
É constituída, principalmente, por arabina, uma mistura complexa de sais de cálcio, magnésio e potássio do ácido arábico, e composta de duas frações: a primeira composta de polissacarídeos, os quais apresentam pouco ou nenhum material nitrogenado (70% da composição da goma), e a segunda fração composta de moléculas de elevado peso molecular e proteínas integrantes da estrutura.
A goma arábica dissolve prontamente em água, gerando soluções claras que variam da coloração amarelo muito pálido para laranja dourado, e com um pH de aproximadamente 4,5. Uma grande característica funcional da goma arábica é sua habilidade de agir como um emulsificante para óleos essenciais e aromas. Além disso, contribui na prevenção da cristalização do açúcar em caramelos, bem como na dissolução de essências cítricas nos refrigerantes. Ainda constitui um agente encapsulante muito bom para óleos aromatizantes empregados em misturas em pó para bebidas, além de aprimorar a textura de sorvetes.
Os três grandes campos de aplicações desta goma são confeitos, emulsão de aromas em bebidas e encapsulamento de aromas. Sua maior aplicação é na indústria de confeitos, onde é utilizada em uma grande variedade de produtos, tais como gomas, pastilhas, marshmallows e caramelos.
A goma karaya é o produto obtido por secagem das exsudações do tronco e dos ramos de variedades naturais da Sterculia urens Roxburgh e de outras espécies do gênero Sterculia (família Sterculiaceae), ou de variedades naturais de Cochlospermum gossypium A. P. de Candolle e outras espécies do gênero Cochlospermum (família Bixaceae).
A goma karaya é um polissacarídeo fortemente ácido, com boa estabilidade em preparações ácidas. É composta por unidades de ácido D-galacturônico, L-ramnose e D-galactose e cadeias laterais de ácido D-glucurônico. A goma karaya comercial contém aproximadamente 30% a 43% de ácido galacturônico, 13% a 26% de galactose e 15% a 30% de ramnose, após hidrólise ácida. O cálcio e o magnésio são os principais cátions unidos ao ácido urônico na estrutura da goma. Possui conteúdo de ramnose muito maior do que as outras gomas exsudadas comercializadas.
A goma karaya é a menos solúvel das gomas comerciais e forma verdadeiras soluções apenas em concentrações muito baixas (<0,02% em água fria, 0,06% em água quente), mas dispersões coloidais altamente viscosas podem ser produzidas em concentrações de até 5%, dependendo da qualidade.
As aplicações da goma karaya são baseadas, principalmente, em sua viscosidade estável em condições ácidas, excelente absorção de água e propriedades de aderência. As principais aplicações alimentícias são em molhos e chutneys, sorvetes e sobremesas congeladas, laticínios, produtos cárneos, de panificação e alimentos saudáveis.
A goma adraganta é conhecida e usada há milhares de anos. É o produto obtido depois da secagem das exsudações do tronco e dos ramos de espécies naturais da Astragalus gummifer Labillardière ou de outras espécies asiáticas de Astragalus (família Leguminosae). Embora o gênero Astragalus inclua mais de 2.000 espécies, comercialmente a goma adraganta é obtida de duas espécies, Astragalus gummifer Labillardière e Astragalus Microcephalus Willd.
A goma adraganta é um polissacarídeo complexo, ligeiramente ácido, ligado com pequenas proporções de proteína e com traços de amido e material celulósico. Cálcio, magnésio e potássio são os cátions associados. Apresenta várias cadeias que podem agregar-se a sua estrutura paralelamente ao comprimento de seu eixo central.
A goma adraganta é considerada como emulsificante bifuncional; é o emulsificante natural mais eficiente para emulsões ácidas O/A. Não somente age como espessante na fase aquosa, mas também diminui a tensão interfacial entre o óleo e a água.
A goma adraganta foi muito usada como estabilizante, espessante, emulsificante e agente de suspensão em várias aplicações, baseado em sua alta viscosidade em baixas concentrações, boas propriedades de suspensão, alta e pouco comum estabilidade no calor e acidez e efetivas propriedades emulsificantes. Também é de fácil manipulação, tem paladar cremoso e longo shelf life. Suas maiores aplicações alimentícias são em molhos e molhos para saladas líquidos, óleos e emulsões aromatizadas, sorvetes, picolés e sorbet, recheios para panificação e confeitaria, refrigerantes e confeitos.
A goma ghatti é um exsudado de uma árvore nativa da Índia chamada localmente de dhawa ou dhava, e que pertence à família das Combretaceae, tendo como nome científico Anogeissus latifolia.
Seu comportamento é muito semelhante ao da goma arábica, sendo utilizada para substituí-la em momentos de escassez. Possui boas propriedades emulsificantes, devido à presença de proteínas. Em solução é mais viscosa do que a goma arábica, porém menos adesiva. É produzida e utilizada em pequenas quantidades.
A goma ghatti é um polissacarídeo complexo, de alto peso molecular, cuja estrutura e peso molecular ainda não são bem determinados. Aparentemente, trata-se de um sal cálcico de um polissacarídeo ácido. Consiste principalmente em L-arabinose, D-galactose, D-mannose, D-xilose e ácido D-glucurônico e traços, menos de 1%, de 6-deoxihexose.
Não dissolve em água, dando uma solução clara, mas forma uma dispersão coloidal; cerca de 90% da goma fica em suspensão. Pode-se dizer que a goma ghatti é uma goma moderadamente viscosa, entre a goma arábica e a goma karaya. Este perfil de viscosidade lhe confere um estatuto único no espectro dos hidrocolóides. As propriedades emulsificantes da goma ghatti são excelentes e consideradas como melhores do que da goma arábica e, por este motivo, ela pode ser usada em sistemas de manipulação mais difícil.
A principal função da goma ghatti é de propiciar estabilidade através de suas propriedades emulsificantes e de agente de liga. Em muitos casos, age de forma similar a goma arábica e pode ser útil em emulsões de bebidas, onde consegue formar emulsões bastante firmes com produtos difíceis de trabalhar. Pequenas quantidades são usadas como emulsificante em óleos aromáticos.
O segundo grande grupo de gomas são as galactomanas obtidas das sementes de certas plantas, tais como a goma locusta e a goma guar.
A goma locusta, também conhecida como jataí, LGB ou caroba, é um polissacarídeo neutro composto de manose e galactose em relação 4:1, cujo peso molecular oscila ao redor de 300.000. É isolada de sementes de uma leguminosa da subfamília Caesalpinaceae (ceratonia siliqua) que cresce no Mediterrâneo.
Insolúvel em água fria, fornece máxima viscosidade após aquecimento a 95°C e posterior resfriamento. Isoladamente não forma gel, mas pode fazê-lo com xantana e carragena tipo Kappa.
Atua como espessante, estabilizante de emulsões e inibidor de sinérese. Pode ser usada para elaboração de molhos, sopas, cremes, sorvetes, produtos cárneos, enlatados e queijos.
A goma guar é obtida do endosperma da Cyamopsis tetragonolobus. É formada de cadeia linear de manose (β-1,4) com resíduos de galactose como cadeias laterais, na proporção de uma unidade de galactose para duas de manose.
Não forma gel, mas atua como espessante e estabilizante. É indicada para uso no preparo de sorvetes, cremes, produtos à base de queijo, molhos, sopas e produtos de panificação. Em combinação com outros hidrocolóides, como goma carragena ou goma jataí, é utilizada para prevenir a formação de cristais durante ciclos de congelamento/descongelamento, conferindo estrutura cremosa e macia ao produto. Em produtos com baixo teor de glúten proporciona massa com excelentes propriedades de filme.
O terceiro grupo é formado pelas algas, incluindo os alginatos, a goma agar e a goma carragena. Os alginatos são polissacarídeos que se encontram na proporção de 30% a 60% das algas marinhas pardas (base seca) e situam-se nas paredes celulares e espaços intramoleculares dessas plantas.
A maior vantagem dos alginatos é o seu comportamento em soluções aquosas. Uma variedade de cátions se combina com os grupos carboxílicos dos alginatos.
O alginato de sódio é altamente compatível com água, apesar de ser necessário prestar atenção a uma dissolução adequada para evitar a formação de grumos.
Os sorvetes foram um dos primeiros produtos onde o alginato de sódio teve aplicação na indústria de alimentos, com a finalidade de reduzir a formação de cristais de gelo e produzir uma textura lisa e macia. Preparados de frutas para iogurtes, bebidas lácteas e recheios forneáveis são outras aplicações muito conhecidas dos alginatos de sódio. As mais recentes aplicações são os reestruturados cárneos, frutas e vegetais, coberturas e cremes para confeitaria, empanados, e como agente antiaglomerante em massas frescas.
O agar, também conhecido como agar-agar ou agarose, é um hidrocolóide extraído de diversos gêneros e espécies de algas marinhas vermelhas, da classe Rodophyta, onde ocorre como carboidrato estrutural na parede das células. Tais algas que contém o agar são denominadas agarófitas.
Em seu estado natural, o agar ocorre como carboidrato estrutural da parede celular das algas
agarófitas, existindo na forma de sais de cálcio ou uma mistura de sais de cálcio e magnésio.
O agar pode apresentar-se em diversas formas: pó, flocos, barras e fios. Para aplicações industriais, o agar em pó é o mais utilizado. As formas de flocos, barras e fios são mais utilizadas para fins culinários.
O agar é insolúvel em água fria, porém expande-se consideravelmente e absorve uma quantidade de água de cerca de vinte vezes o seu próprio peso, formando um gel não absorvível,
não fermentável e com importante característica de ser atóxico.
No que se refere ao poder de geleificação, o agar é notável dentre os hidrocolóides. O gel é rígido, possui formas bem definidas e pontos de fusão e geleificação precisos. Ademais, demonstra claramente os interessantes fenômenos de sinérese (exsudação espontânea da água de um gel que está em repouso) e histerese (intervalo de temperatura entre as temperaturas de fusão e gelificação). A geleificação ocorre a temperaturas muito abaixo da temperatura de fusão. Uma solução de 1,5% de agar forma um gel ao ser resfriado para uma temperatura de 32ºC a 45ºC e a fusão de tal gel não ocorre à temperaturas inferiores a 85ºC. Este intervalo de histerese é uma propriedade do agar que encontra uma variedade de usos em aplicações alimentícias. A força de gel do agar é influenciada pelos fatores de concentração, tempo, pH e conteúdo de açúcar. O pH afeta notadamente a força de gel do agar: o decréscimo do pH diminui a força de gel. O conteúdo de açúcar também tem um efeito considerável sobre o gel de agar, pois seu aumento resulta em um gel com maior dureza, porém com menor coesão.
O agar é normalmente comercializado sob a forma de pó ou como tiras de algas secas. Tem um aspecto esbranquiçado e semi translúcido.
As carragenas são um grupo de polissacarídeos naturais que estão presentes na estrutura celular de algas do tipo Rodophyceae. As principais variedades utilizadas para a extração de carragena são as Gigartina, Chondrus e Iridaea, pertencentes à família Gigartinaceae, que crescem em águas frias, e as Euchema e Hypnea, pertencendo, respectivamente, às famílias Solieriaceae e Hypneaceae, as quais nascem em águas mais quentes. As Gigartinaceae produzem carragenas do tipo Kappa (κ) e Lambda (λ), enquanto as Solieriaceae produzem carragenas do tipo Kappa (κ) e lota (ι). A espécie mais conhecida de carragena é a Chondrus crispus (irish moss).
A carragena atua como emulsificante, geleificante, estabilizante, mantém partículas em suspensão, controla fluidez e confere sensação tátil bucal de gordura.
Uma das mais significativas propriedades da carragena é a capacidade de se combinar com proteínas, originando estruturas alimentícias modificadas. Outra importante propriedade que distingue as carragenas dos demais hidrocolóides é a capacidade de manter permanentemente em suspensão partículas insolúveis.
As aplicações de carragena estão concentradas na indústria alimentícia e incluem sobremesas do tipo gelatina, sucos de frutas, geléias e marmeladas, carnes processadas, sobremesas gelificadas de leite, produtos lácteos, emulsões lácteas, produtos lácteos fermentados e produção de cerveja.
O quarto grande grupo de gomas é constituído pelas gomas produzidas por algumas espécies de xantomonas e pseudomonas, que apresentam propriedades pouco comuns no que diz respeito à textura.
A goma xantana é um polissacarídeo de alto peso molecular (200.000) produzido por fermentação de Xanthomonas campestris. É facilmente solúvel em água quente ou fria, produzindo alta viscosidade. Não é solúvel na maioria dos solventes orgânicos. É estável em temperaturas de 0°C a 100°C (inclusive frente a microondas) na faixa de pH de 1 a 13. É estável também em ciclos de gelo-degelo, sem a ocorrência de sinérese. Apresenta excelente estabilidade a variações de pH, a cisalhamento prolongado, temperaturas elevadas e microondas. As soluções de goma xantana são pseudoplásticas. Está característica é importante para liberação do sabor, sensação bucal e estética do produto.
A goma xantana atua como espessante, estabilizante e, em associação com outras gomas, proporciona textura lisa e cremosa a alimentos líquidos, com qualidade superior à das demais gomas e carboximetilcelulose. Uma propriedade de grande interesse prático é que soluções de goma xantana apresentam viscosidades muito elevadas à baixa velocidade de cisalhamento e vice-versa.
As aplicações da goma xantana incluem molhos para salada, geléias (previne sinérese), substitui ovos (clara), produtos cárneos, enlatados, confeitos, sopas. As propriedades pseudoplásticas facilitam a produção de queijos e patês.
A goma gelana é obtida por fermentação em cultura da Pseudomonas elodea. É um hidrocolóide multifuncional com uma série de aplicações, incluindo geleificante, texturizante, estabilizante e formador de filmes. Pode ser utilizado para o preparo de géis fluidos empregados na elaboração de molhos e manjares. Estes géis são especialmente úteis para manter partículas em suspensão, como temperos em molhos para saladas.
As gomas podem, ainda, ser obtidas por modificação química de produtos vegetais, onde destacam-se as modificações químicas da celulose e da pectina, que conduzem a obtenção de hidrocolóides com propriedades gelificantes.
A pectina é um hidrocolóide composto de unidades de ácido anidrogalacturônico com graus variáveis de metoxilação. Pectinas contendo menos de 50% de seus resíduos de ácido galacturônico esterificados são consideradas como de baixo teor de metoxil (low metil ester pectin ou LM pectin). Pode ser extraída do albedo dos cítricos, de maçãs, sendo de ampla ocorrência entre os vegetais.
As pectinas têm sido usadas tradicionalmente como emulsificante, geleificante, estabilizante e espessante no preparo de uma grande variedade de produtos. Devido a sua versatilidade, a aplicação de pectina é muito ampla em molhos, patês, produtos cárneos, bolos, tortas, sobremesas geladas, glacês, coberturas, maioneses e queijo.
As gomas celulósicas são as mais usadas deste grupo, formando uma família de produtos obtidos pela modificação química da celulose, sendo seus exemplos mais importantes compostos por carboximetilcelulose, metilcelulose e hidroximetilcelulose.
A carboximetilcelulose sódica, comumente conhecida como goma celulósica ou CMC, é geralmente utilizada como espessante, estabilizante, gel e modificador das características de fluxo de soluções aquosas ou suspensões.
A metilcelulose e a hidroximetilcelulose são as únicas gomas que gelificam com o calor e depois, ao esfriarem, retornam a sua viscosidade líquida original, o que é muito importante para o uso com alimentos fritos.
A celulose é o principal componente das plantas e a fonte mais abundante de carboidratos complexos. Apresenta ligações β1,4, que não são hidrolisadas no trato digestivo. Podem extraídas, purificadas e comercializadas em forma de pó de celulose. O pó de celulose tem estrutura fibrosa e partículas que variam de 15 a 300 µm. O comprimento da fibra depende Fo processo de manufatura. O volume ocupado é em torno de 2 a 6 cm3/g.
Estão disponíveis dois tipos de celulose para uso em alimentos: agente de corpo não calórico e ingrediente funcional.
As principais funções da celulose microcristalina são estabilizar espumas e emulsões, substituir óleos e gorduras, melhorar a adesão em molhos, controlar a cristalização, sinérese e viscosidade, devido as suas propriedades tixotrópicas, manter partículas em suspensão e formar géis termoestáveis. Os principais usos incluem queijos, molhos, temperos para saladas, sobremesas geladas e produtos lácteos. Associada a carragena é empregada na formulação de queijos com baixo teor de gorduras (queijos Cheddar com 11% de gordura). A celulose microcristalina também é utilizada para substituir a manteiga de cacau em coberturas de chocolate. Modificações químicas da celulose e pectina originam hidrocolóides com propriedades geleificantes: α-celulose, carboximetilcelulose, hidroxipropilcelulose, celulose microcristalina e metilcelulose. O tamanho médio das partículas varia de 20 a 120 µm. Derivados com grau coloidal proporcionam estrutura de gel que estabiliza espumas e emulsões, modificam a textura, contribuem para a viscosidade, controlam a sinérese e o tamanho dos cristais, e matem partículas em suspensão.
Devido a capacidade de hidratação em baixas temperaturas, interfere com a formação de cristais de gelo, aumentando a estabilidade gelo-degelo. Metilcelulose e hidroxipropilmetilcelulose são polímeros que formam filmes em soluções e geleificam sob aquecimento, retornando a forma líquida sob resfriamento. Essa propriedade torna o produto especialmente indicado para alimentos fritos, nos quais formam uma barreira que impede a absorção de óleo e retarda a perda de umidade. A transição de solução de gel durante o aquecimento é uma propriedade especial desse tipo de celulose
Um dos mais utilizados derivados é a carboximetilcelulose (CMC), que pode ser encontrada sob várias apresentações, dependendo do tamanho das partículas, grau de substituição, viscosidade e características de hidratação. Soluções de CMC apresentam pseudoplasticidade. A viscosidade das soluções diminui com o aumento da temperatura e são estáveis na faixa de pH de 3 a 11. É utilizada como espessante, estabilizante e em produtos com baixo teor de gorduras como agente de corpo.
Os substitutos conferem polaridade à molécula de celulose, melhoram sua capacidade de hidratação e são responsáveis por suas propriedades de superfície. Essa polaridade na molécula promove a redução da tensão interfacial entre a água e outras fases. Isso permite a formação de filmes fortes, que retém o gás carbônico, confere textura cremosa similar à dos lipídeos e contribui para o aumento de volume durante o processo de assar.
As principais aplicações como substitutos de gorduras incluem produtos de panificação, molhos, coberturas e glacês, sobremesas geladas, produtos cárneos, flavorizantes, filmes, frituras, sopas e alimentos estruturados.
