Caracterização físico-química e capacidade antioxidante de borras de café oriundas de torras clara e escura e estudo do aproveitamento em muffins

Abstract

A borra de café é o principal subproduto gerado pelas indústrias de café solúvel e de preparações domésticas, e esse subproduto pode ser interessante para a indústria alimentícia por possuir quantidade significativa de fibras e pelas propriedades antioxidantes, devido à presença de compostos fenólicos. Diante do exposto, objetivou-se avaliar a composição de borras de café obtidas a partir de torras claras e escuras e verificar a aplicabilidade como ingrediente alimentício em muffins. Para tal, na primeira etapa do estudo, as borras foram obtidas a partir de grãos de café arábica, submetidos a torra clara e escura e moídos. As borras foram secas em secador de bandejas, inicialmente em cinco temperaturas (40, 50, 60, 70 e 80 °C), em três repetições. Foram estudados a cinética de secagem, o ajuste de modelos (Page, Lewis, Henderson & Pabis (H&P) e Midilli), e foram realizadas análises de umidade, conteúdo fenólico total e atividade antioxidante (ABTS) nas borras de café, e o gasto energético e o tempo de secagem foram avaliados. Foi empregada a função desejabilidade nos resultados significativos, para definir as condições de secagem que mantivessem as características mais favoráveis das borras. Na segunda etapa do estudo, as borras foram secas nas temperaturas definidas anteriormente e submetidas a análises físico-químicas, cromatográficas e microbiológicas. Posteriormente, foi escolhida a borra que apresentou melhores características e esta foi aplicada em muffins, que foram caracterizados com análises físicas, físico-químicas e cromatográficas. Os resultados mostraram que somente a umidade, o tempo de secagem e o gasto energético sofreram influência da temperatura de secagem (p<0,05). Pela função desejabilidade foram obtidas as melhores temperaturas de secagem, de 56 °C para a borra de torra clara e 61 °C para a borra de torra escura. Cafeína, trigonelina, ácido clorogênico (5-CGA), hidroximetilfurfural (HMF), conteúdo fenólico total, atividade antioxidante (ABTS e DPPH), proteínas, carboidratos e cinzas foram significativos (p<0,05) e as concentrações encontradas foram maiores na borra de torra clara. A concentração de lipídios foi maior na borra de torra escura. As análises microbiológicas demonstraram que ambas as borras de café encontravam se adequadas para utilização posterior. Devido às melhores características, a borra clara foi escolhida para ser aplicada em muffins, nas concentrações de 0, 1, 16, 31, 46 e 61% (em substituição parcial à farinha de trigo) e foram determinados os limiares de aceitação comprometida (LAC) e rejeição (LR). O LAC obtido foi de 1,72% e o LR de 85,82% de adição de borra de café. Cafeína, trigonelina, 5-CGA e conteúdo fenólico total dos muffins, aumentaram com adição da borra. A atividade antioxidante (DPPH) teve aumento até a concentração de 16% de adição e depois apresentou estabilidade. Enquanto para o ABTS houve estabilidade entre a concentração de 16% e 46% e novo aumento quando adicionados 61% de borra de café. A cor apresentou diferenças significativas em todos os parâmetros estudados (L*, a*, b* e ΔE), sendo que o valor de ΔE a partir de 46% de adição de borra foi maior que 7, enquanto a textura só foi significativa nos parâmetros de dureza e resiliência. Diante do exposto, a aplicação de borra de café como ingrediente alimentício em concentrações moderadas e próximas ao LAC é viável, uma vez que: (i) enriquece o produto, (ii) algumas características de textura não são influenciadas e (iii) que até a adição de 1,72% de borra de café (LAC) a aceitação do muffin estímulo não diferiu da aceitação do muffin controle.

Spent coffee grounds are the main by-product of the soluble coffee industry and domestic preparations, and this by-product may be of interest to the food industry because it has a significant amount of fiber and antioxidant properties due to the presence of phenolic compounds. In this context, the aim of this study was to evaluate the composition of coffee grounds obtained from light and dark roasted grains and to verify its applicability as a food ingredient in muffins. In the first stage of the study, the spent coffee grounds were obtained from arabica coffee beans, submitted to light and dark roasted and ground. The spent coffee grounds were dried in a tray dryer, initially at five temperatures (40, 50, 60, 70 and 80 °C) in three replicates. The drying kinetics and the model adjustment (Page, Lewis, Henderson & Pabis (H & P) and Midilli) were studied, and analyzes of moisture, total phenolic content and antioxidant activity (ABTS) were carried out on spent coffee grounds, and drying time were evaluated. The desirability function was used in the significant results, to define the drying conditions that maintained the most favorable characteristics of the spent coffee grounds. In the second stage of the study, the spent coffee grounds were dried at the temperatures defined previously and submitted to physicochemical, chromatographic and microbiological analyzes. Subsequently, the spent coffee grounds that had the best characteristics was chosen and it was applied in muffins, that were characterized by physical, physicochemical and chromatographic analyzes. The results showed that only moisture, drying time and energy expenditure were influenced by the drying temperature (p<0,05) in spent coffee grounds drying. For the desirability function, the best drying temperatures were obtained, from 56 °C for spent coffee grounds light roasted and 61 °C for spent coffee grounds of dark roasted. Caffeine, trigonelin, chlorogenic acid (5-CGA), hydroxymethylfurfural (HMF), total phenolic content, antioxidant activity (ABTS and DPPH), proteins, carbohydrates and ashes were significant (p<0.05) and the concentrations found were higher in the spent coffee grounds from light roast. Lipid concentration was higher in the spent coffee grounds of dark roasted. Microbiological analyzes demonstrated that both coffee grounds were suitable for later use. Due to the best characteristics, the spent ground coffee from light roast was chosen to be applied in muffins at the concentrations of 0, 1, 16, 31, 46 and 61% (in partial substitution to wheat flour) and the compromised acceptance thresholds were determined) and rejection (LR). The obtained LAC was 1,72% and the LR was 85,82% spent coffee grounds addition. Caffeine, trigonelin, 5-CGA and total phenolic content of the muffins, increased with addition of the spent coffee grounds. The antioxidant activity (DPPH) increased until the concentration of 16% of addition and then presented stability. While for ABTS there was stability between 16% and 46% concentration and a new increase when 61% of spent coffee grounds were added. The color showed significant differences in all studied parameters (L *, a *, b * and ΔE), with a value of ΔE from 46% of spent coffee grounds addition was higher than 7, while the texture was only significant in parameters of hardness and resilience. Therefore, the application of spent coffee grounds as a food ingredient in moderate concentrations and close to the LAC is feasible, since: (i) it enriches the product, (ii) some texture characteristics are not influenced and (iii) adding 1,72% of coffee grounds (LAC), the acceptance of the muffin stimulus did not differ from acceptance of the muffin control.