Quais são os fatores que influenciam na qualidade dos grãos?

O arroz, que é o cereal mais importante do mundo, constitui o principal componente da dieta básica da população. Sua importância mundial não se remete apenas ao volume de produção, mas, principalmente, por ser o principal alimento do homem, ao lado do trigo. A qualidade de grãos em arroz influencia o valor do produto no mercado, a aceitação do produto pelo consumidor e a adoção de novas cultivares. Atributos como aparência física, propriedades físico-químicas e culinárias caracterizam o produto e direcionam decisões sobre as cultivares no mercado consumidor (Castro et al., 1999; Agrianual, 2011).

De maneira geral, a qualidade de grãos em arroz pode ser dividida em quatro aspectos: valor nutritivo, qualidade industrial, adequação do produto aos padrões de comercialização e qualidade culinária e sensorial. Os fatores que controlam a qualidade culinária do arroz estão relacionados às características físico-químicas do amido, uma vez que este compreende cerca de 90% do total de matéria seca no grão de arroz polido. O conhecimento dessas características é importante para o entendimento das modificações pelas quais passa o alimento durante o processo de cozimento (Anacleto et al., 2004; 2006; 2015).

De modo geral, o consumidor de arroz dá preferência a um produto uniforme, com baixo conteúdo de grãos quebrados e/ou danificados (Brasil, 2009). Da mesma forma, um desempenho adequado no beneficiamento, com bons rendimentos de grãos inteiros, é também almejado por produtores e cerealistas, uma vez que o índice de quebra durante o processamento dos grãos afeta o valor do produto no mercado e consiste em fator determinante na aceitação de novas cultivares (Embrapa, 2013). Do ponto de vista do consumidor brasileiro, além da aparência do produto cru, a preferência é por um arroz com qualidade de cocção que proporcione bom rendimento de panela, cozinhe rápido, apresente grãos secos e soltos após o cozimento e permaneça macio mesmo após o resfriamento. Por sua vez, é crescente o interesse do mercado atual por outros tipos de arroz, como os grãos pigmentados ou aromáticos ou para culinárias específicas, como a italiana ou japonesa. São os chamados tipos especiais de arroz, com características específicas quanto à qualidade, abrangendo principalmente os aspectos nutricionais e funcionais (presença de compostos benéficos à saúde) do grão (Zhou et al., 2002; 2003).

O consumidor, cada vez mais exigente com relação às características do produto que adquire, torna real a demanda de um controle de qualidade rigoroso do produto, com foco nas preferências do mercado. A avaliação de características culinárias e sensoriais de cultivares de arroz é importante para definir sua qualidade. Aliado a isso, as características físico-químicas do grão devem ser consideradas na seleção de linhagens para a obtenção de cultivares compatíveis com as exigências do mercado, de maneira que contemplem as expectativas de todos os elementos da cadeia produtiva da cultura (Juliano, 2003; Vieira et al., 2006).

Qualidade industrial

A aparência dos grãos é uma característica importante para a comercialização. O rendimento satisfatório de grãos inteiros, translúcidos e de dimensões homogêneas são os parâmetros mais procurados pela indústria arrozeira e pelos consumidores (Martínez et al., 1989; Juliano et al., 1991; Fitzgerald et al., 2009; Fonseca, 2015).

A qualidade industrial dos grãos de arroz reflete diretamente no valor do produto no mercado brasileiro. O rendimento de engenho ou renda do benefício é definido pelo porcentual de arroz descascado e polido, considerando grãos inteiros e quebrados juntos. Já o rendimento de grãos inteiros, usado como referência para valorização comercial do arroz, é definido como a quantidade de grãos inteiros e de grãos quebrados, separadamente, obtidos após beneficiamento, sendo apresentado em porcentagem em relação ao arroz com casca. O grão inteiro é considerado aquele que foi descascado e polido que, mesmo quebrado, apresenta comprimento igual ou superior a três quartos do comprimento mínimo da classe a que pertence.

A opacidade dos grãos é denominada de gessamento, que ocorre internamente no endosperma. São considerados gessados os grãos com 100% do endosperma opaco, o que deprecia o valor comercial do produto. A opacidade que se verifica nos grãos ocorre pelo arranjo entre os grânulos de amido e a proteína, e se desenvolve sob condições adversas de clima e cultivo (Castro et al., 1999; Cazetta et al., 2006).

As classes comerciais baseiam-se nas dimensões dos grãos inteiros, após o descasque e o polimento. As divisões longo e fino, longo, médio e curto devem possuir uma representação de, pelo menos, 80% do peso total comercializado, já a classe de arroz misturado é aquela que possui mistura de duas ou mais classes. São considerados grãos longos e finos aqueles que possuem comprimento igual ou superior a 6,00 mm; espessura de 1,9 mm, no máximo; relação comprimento/largura superior a 2,75 mm. Já os grãos longos são os que apresentam comprimento igual ou superior a 6,00 mm e os médios entre 5,00 mm e até menos de 6,00 mm. Os grãos que apresentam comprimento inferior a 5 mm são considerados curtos. Todo arroz destinado à comercialização de acordo com a quantidade de defeitos e de grãos quebrados é enquadrado em tipos que são expressos numericamente. O arroz Tipo 1 é o que apresenta menor percentual de defeitos, enquanto o Tipo 5 apresenta maior percentual. 

A Embrapa adquiriu o equipamento calibrado denominado analisador estatístico de arroz - S-21 (Figura 1), que utiliza um software para avaliação de defeitos de grãos (gessados, manchados e picados), dimensão (comprimento e largura) e rendimento de inteiros (e quebrados), por meio de imagens captadas de uma pequena amostra de grãos, garantindo agilidade, repetibilidade e precisão nas análises, além da facilidade operacional.

Qualidade industrial

A qualidade do arroz esteve sempre associada a diversos fatores, entre os quais estão a aparência dos grãos, o rendimento industrial e a qualidade culinária. As características relacionadas à qualidade culinária do arroz estão ligadas principalmente ao perfil físico-químico do amido, o qual compreende as transformações que ocorrem durante o cozimento e o resfriamento dos grãos (Kong et al., 2015).

O consumidor brasileiro possui preferência por grãos longos e finos (agulhinha), com aspecto translúcido, polidos e livres de matérias estranhas. Em relação às propriedades culinárias, as quais se referem principalmente às características de textura dos grãos de arroz, o consumidor brasileiro espera um cozimento rápido, que os grãos expandam bem em volume e se apresentem soltos, enxutos e macios, após cozimento e depois de resfriados e reaquecidos (Ferreira et al., 2006).

Teor de amilose

O conteúdo de amilose, uma das frações do amido de arroz, é considerado um dos principais parâmetros para a qualidade tecnológica e de consumo do arroz. Características culinárias, como textura, capacidade de absorção de água, viscosidade e expansão de volume, são afetadas pelo teor de amilose. Quanto maior o teor de amilose, mais secos e soltos serão os grãos, podendo se tornar endurecidos após o resfriamento. Quando se consideram menores teores de amilose, os grãos são macios, aquosos e pegajosos no cozimento (Bao et al., 2004).

Com relação ao teor de amilose (TA), os grãos podem ser classificados em da seguinte forma: ceroso (0%–4%); muito baixo (5%–12%); baixo (12%–20%); intermediário (20%–25%); alto (25%–33%). Nas cultivares glutinosas (cerosas), os grãos apresentam endosperma opaco e, quando cozidos, apresentam-se úmidos, pegajosos e com uma massa pastosa. Nesse caso, o amido é quase totalmente formado por amilopectina. O teor de amilose também está relacionado com fatores genéticos, por exemplo: a subespécie Indica tende a apresentar maior teor de amilose que a subespécie Japônica.

Temperatura de gelatinização 

Além do teor de amilose, a temperatura de gelatinização (TG) é outra característica utilizada como medida indireta da qualidade do arroz. Ela se refere à temperatura de cozimento necessária para a água ser absorvida e os grânulos de amido aumentarem irreversivelmente de tamanho, com simultânea perda de cristalinidade. Grãos que contêm amido com alta TG iniciam a absorção e a dissolução em água sob altas temperaturas e requerem mais água e maior tempo de cocção que aqueles com baixa TG. Com alta TG, é mais fácil ocorrerem problemas de cocção, principalmente aqueles relacionados com o centro do grão mal cozido. Já em grãos com TG baixa e/ou intermediária, os grãos são cozidos por completo, utilizando menor quantidade de água em menor tempo de cocção.

A TG é comumente estimada de forma indireta, pela medida do grau de dispersão e clarificação dos grãos de arroz em solução alcalina – Valor de Dispersão Alcalina (ASV). É um teste que depende de pessoas treinadas, pois se trata de uma análise visual, em que se avalia a resistência do grão à cocção. A TG do arroz é classificada como baixa (55 °C–69,5 °C), intermediária (70 °C–74 °C) ou alta (74,5 °C–80 °C). O ASV é geralmente considerado como sendo inversamente proporcional à temperatura de gelatinização. Valores de ASV entre 1 e 2 são indicadores de alta TG; quando o valor de ASV é 3, a TG é alta intermediária; valores de 4 a 5 indicam TG intermediária e valores de 6 a 7 indicam baixa TG (Figura 1).

Foto: Josianny Alves Boêno

Figura 1. Grãos com temperatura de gelatinização alta (A e D), intermediária (B e E) e baixa (C e F).

Fonte: Procedimento técnico para estimativa da temperatura de gelatinização do arroz – POP [Procedimento Operacional Padrão] nº 036.020.005.008 do Laboratório de Grãos e Subprodutos da Embrapa Arroz e Feijão

Teste de panela ou textura instrumental  

Para atender a necessidade do consumidor, faz-se necessário o conhecimento das semelhanças e diferenças na textura das cultivares de arroz cozido, as quais podem ser medidas por testes sensoriais e instrumentais. A avaliação subjetiva do comportamento das cultivares de arroz, com relação à pegajosidade, dureza e rendimento após a cocção, é obtida a partir do teste de panela ou teste de cocção. Nesses testes, um grupo de pessoas treinadas avalia o arroz após preparação culinária semelhante àquela conduzida em domicílio. Para tornar o teste reprodutível e mais padronizado, utilizamos a panela elétrica de arroz para cozimento. Essa análise avalia diretamente a qualidade culinária do arroz, entretanto demanda uma quantidade relativamente grande de amostras, de tempo e um grande número de pessoas para avaliação sensorial, tornando-se pouco prático e caro, especialmente quando o número de linhagens a serem avaliadas é grande (Kim et al., 2000).

Embora se reconheça que os testes sensoriais tenham um papel fundamental na qualidade dos alimentos, hoje é amplamente difundida a análise de textura instrumental (Figura 2), a qual elimina os aspectos subjetivos que são típicos da análise sensorial humana, constituindo uma ferramenta valiosa no fornecimento de dados precisos, reprodutíveis e quantitativos sobre as propriedades físicas dos alimentos. As propriedades de textura instrumental estão intimamente relacionadas à deformação, à desintegração e ao fluxo do alimento e são objetivamente medidas pelas seguintes funções: tempo, força, massa e distância.

Foto: Rosângela Nunes Carvalho

Figura 2. Vista frontal do texturômetro, equipamento que avalia a pegajosidade e a dureza do arroz cozido.

Propriedade de pasta ou perfil viscoamilográfico do arroz 

Para observar as mudanças de viscosidade durante o aquecimento e o resfriamento de dispersões de amido, são utilizados equipamentos como o Analisador Rápido de Viscosidade (RVA). A análise das propriedades de pasta determinadas por RVA (Figura 3) permite o entendimento das propriedades de empastamento com alta precisão, sensibilidade e rapidez. Além disso, utiliza pequenas quantidades de amostras, as quais são suficientes para se produzir um perfil viscoamilográfico. É possível monitorar as mudanças da pasta de arroz sob variação de temperatura e tempo, fornecendo informações a respeito das propriedades de cocção, relacionando-as com aspectos de textura e coesividade do arroz cozido. O procedimento de análise se baseia no aquecimento e na agitação constante da pasta de arroz. A viscosidade é medida pela resistência da pasta ao monitoramento rotativo de uma pá. À medida que a temperatura da pasta aumenta, os grânulos de amido absorvem água e incham, e a viscosidade aumenta até atingir a temperatura de 95 °C, quando se obtém a viscosidade máxima (pico), ocorrendo o rompimento da estrutura do amido com o resfriamento posterior. A velocidade para que esses fenômenos ocorram depende do tipo ou composição do amido, ou seja, dependendo da estrutura, esta poderá conferir maior ou menor resistência às condições da análise.

Figura 3. Vista frontal do analisador rápido de viscosidade (RVA): tower (torre), paddle coupling (engate para acoplamento do agitador de plástico), top case (gabinete superior), bottom case (gabinete inferior), keypad (teclado), reset button (botão de reinício), drain tube (tubo de drenagem).

Fonte: RVA-4 Installation & Operation Manual, Nov 2017, Newport Scientific Pty Ltd

Análises para determinação da qualidade  

No laboratório de Grãos e Subprodutos da Embrapa Arroz e Feijão, são realizadas as seguintes análises rotineiramente: grau de polimento, teor de umidade do grão, teste de cocção ou teste de panela, textura instrumental, teor de amilose aparente, temperatura de gelatinização, propriedades de pasta, classificação instrumental do arroz e composição centesimal (Figura 4).

Figura 4. Análises de qualidade de grãos de arroz realizadas na Embrapa Arroz e Feijão.

QualiArroz: Aplicativo com alto poder preditivo da qualidade culinária de genótipos de arroz (em fase final de validação pela Embrapa Arroz e Feijão).

O teste de panela é um dos métodos mais utilizados pela pesquisa e por indústrias de beneficiamento para avaliar o rendimento e a textura dos grãos cozidos de arroz. Porém apresenta desvantagens, desde a disponibilidade de amostras e provadores treinados até a ausência de padronização entre laboratórios. Diante desse desafio, uma nova estratégia de análise foi proposta, a qual utilizou ferramentas estatísticas para associar dados sensoriais, obtidos por método padronizado, aos dados físico-químicos e instrumentais. Os modelos de predição utilizados para a avaliação sensorial foram baseados em métodos estatísticos, como regressão múltipla, regressão logística politômica e análise de componentes principais, e demonstraram alto poder preditivo entre parâmetros analíticos e testes sensoriais. Então foi possível a aplicação de um conjunto validado de regras de valores para o desenvolvimento do aplicativo QualiArroz na predição da qualidade culinária do arroz. Prever a classificação mais provável da qualidade culinária, sem a necessidade do teste sensorial propriamente dito, gera economia (redução de amostras, redução do tempo de entrega dos dados e redução de custo) e liberação de provadores para outras análises, além de minimizar a subjetividade da análise. As regras de valores definidas para a integração dos dados laboratoriais poderão sofrer ajustes ao longo do tempo, à medida que novos perfis de qualidade culinária do arroz são identificados. O aplicativo independe do volume de dados utilizados, pois as respostas geradas estão de acordo com as regras estipuladas previamente, as quais, por sua vez, tornam-se mais precisas à medida que aumenta o número de amostras do banco de dados utilizado na sua criação. O QualiArroz tem a vantagem de ser modificado conforme a necessidade do usuário, de acordo com a qualidade desejada em cada mercado, permitindo, portanto, customizações de baixa complexidade das regras para gerar as novas respostas esperadas. A inteligência computacional do sistema está baseada em um banco de dados predefinido para a classificação de grãos de arroz e para o uso de uma árvore de decisão (random tree), usada como ferramenta de classificação para quando os dados de entrada não tiverem valores de saída cadastrados na base de dados do sistema. O aplicativo possui uma inteligência que visa automatizar e agilizar a interpretação dos dados laboratoriais instrumentais, sem a necessidade do teste sensorial, por qualquer indivíduo interessado, independentemente de ser um especialista em qualidade de grãos. Esse software foi validado, tendo 100% de acertos. O sistema QualiArroz pode ser acessado por meio de diferentes navegadores, tanto para computadores (desktop ou notebook) quanto para dispositivos móveis, como celulares ou tablets, e possui página na Internet, com orientações ao usuário sobre o uso do sistema, a ser disponibilizado após ajustes finais e parecer do Instituto Nacional da Propriedade Industrial (Inpi). Os parâmetros utilizados para alimentar esse sistema são dados de teor de amilose, temperatura de gelatinização, pegajosidade instrumental do grão cozido e/ou perfil viscoamilográfico, os quais, uma vez analisados pelo sistema, geram como resposta a classificação estimada do grão em termos de qualidade culinária (alto, médio ou baixo risco de pegajosidade e boa qualidade culinária). Este trabalho teve a colaboração do Departamento de Estatística da Universidade de Brasília (UnB) e participação de alunos do programa de pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos da Universidade Federal de Goiás (UFG). Acredita-se que a repercussão desse resultado pioneiro alcançará a comunidade científica nacional e internacional ligada à área e despertará interesse no uso por diversos programas de melhoramento genético do arroz, indústrias de arroz e instituições privadas e governamentais de pesquisa em qualidade do grão.

Arroz x índice glicêmico

No Brasil, o arroz com feijão é um prato típico, que, além de energia, oferece bom equilíbrio em qualidade e quantidade de aminoácidos essenciais, conforme as necessidades nutricionais. No entanto, o consumo de arroz, em especial o polido, tem diminuído devido à relação entre o seu consumo e aumento de índice glicêmico (IG). Em produtos amiláceos, como o arroz, alguns fatores relacionados ao amido interferem na resposta glicêmica. É descrito na literatura que quanto maior o teor de amilose no arroz, menor será seu IG.

O IG é uma medida do impacto relativo de alimentos fontes de carboidratos nas concentrações de glicose plasmática. A resposta glicêmica dos alimentos relaciona-se com a velocidade de digestão e absorção dos carboidratos pelo organismo. Tratando-se de produtos amiláceos, como é o caso do arroz, existem alguns fatores ligados ao amido que influenciam no IG, tais como o teor de amilose e a proporção amilose/amilopectina, grau de gelatinização, processamento e interação amido-nutriente. Além disso, o tipo de processamento, como a parboilização, pode causar mudanças em sua composição nutricional e nas características funcionais do amido, levando a diferentes respostas glicêmicas. Os efeitos da gelatinização, da retrogradação, das interações amido-proteína e do tipo de processamento ainda não estão completamente elucidados.

Diversas pesquisas têm sido desenvolvidas nos últimos anos em todo o mundo, a fim de investigar as principais causas de variação do IG em arroz, como as diferenças varietais, o grau de polimento e a base composicional. Como se trata de um assunto complexo que envolve diversos fatores, muito ainda carece de pesquisa, principalmente a relação entre as características químicas e funcionais do amido e o IG.

Nesse contexto, a Embrapa Arroz e Feijão orienta um projeto de doutorado no Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos da UFG, em parceria com a Universidade Federal de Pelotas (UFPEL), a fim de compreender a influência de diferentes processamentos de genótipos de arroz com diferentes teores de amilose no IG. Espera-se que os diferentes tipos de processamento do arroz influenciem as características do amido, bem como a formação de amido resistente, e que esses fatores interfiram nos níveis de IG.

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Referências adicionais

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O que é qualidade dos grãos?

Quais são os principais fatores a serem observados no momento da colheita de grãos?

Qual é o fator físico que mais afeta o armazenamento do grão?

Quais as estratégias utilizadas para melhorar a qualidade do grão?