PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE SURIMI E PROTEÍNAS ISOLADAS A PARTIR DE COPRODUTOS DE TILÁPIA (OREOCHROMIS NILOTICUS) UTILIZANDO EXTRAÇÃO POR MUDANÇA DE PH E DIFERENTES SOLUÇÕES EXTRATORAS

REGISTRO DOI: 10.70773/revistatopicos/776542935

RESUMO
O aproveitamento de coprodutos do pescado representa uma estratégia promissora para a valorização desses materiais e a obtenção de ingredientes proteicos de alto valor agregado. Neste estudo, foram produzidos surimis a partir de diferentes carnes mecanicamente separadas (CMS) obtidas de coprodutos de tilápia (carcaça – C; carcaça + aparas em “V” – CV; peixe inteiro com pele e com cabeça – C/P; e peixe inteiro sem pele e sem cabeça – S/P), avaliando suas características físico-químicas, composição, cor, solubilidade proteica e eficiência de recuperação de proteínas por mudança de pH sob extração aquosa ou salina. Os resultados mostraram que a matéria-prima influenciou (p < 0,05) diretamente nas propriedades dos surimis. O surimi CV apresentou maior teor proteico (11%), enquanto C/P apresentou maior teor de colágeno (0,50 mg/g) e maior atividade de água (0,97). Os rendimentos dos surimis variaram entre 86,75% e 174%, evidenciando elevada retenção de água durante o processamento. As curvas de solubilidade proteica em solução aquosa apresentaram perfil de “U”, o que indica que eram mais solúveis em pH extremos e apresentavam ponto isoelétrico em pH próximos de 5,0. O processo de precipitação isoelétrica apresentou elevados rendimentos de recuperação proteica, alcançando até 98,59%. Além disso, a utilização de solução salina promoveu aumento da luminosidade das proteínas precipitadas (58,73 – 77,39), resultando em produtos visualmente mais claros. Assim, os resultados indicam que os coprodutos de tilápia apresentam elevado potencial para produção de surimi e recuperação de proteínas, sendo a escolha da matéria-prima e das condições de extração determinantes para rendimento, composição e posterior aplicação.
Palavras-chave: Ingredientes proteicos; Precipitação isoelétrica; Recuperação de proteínas; Sustentabilidade.

ABSTRACT
The utilization of fish by-products represents a promising strategy for adding value to these materials and obtaining high-value-added protein ingredients. In this study, surimi was produced from different mechanically separated meats (MSM) obtained from tilapia by-products (carcass – C; carcass + “V” trimmings – CV; whole fish with skin and head – C/P; and whole fish without skin and head – S/P), evaluating its physicochemical characteristics, composition, color, protein solubility, and protein recovery efficiency by pH change under aqueous or saline extraction. The results showed that the raw material directly influenced (p < 0.05) the properties of the surimi. CV surimi presented the highest protein content (11%), while C/P presented the highest collagen content (0.50 mg/g) and the highest water activity (0.97). Surimi yields ranged from 86.75% to 174%, demonstrating high water retention during processing. Protein solubility curves in aqueous solution showed a "U" shaped profile, indicating that they were more soluble at extreme pH levels and exhibited an isoelectric point at pH levels close to 5.0. The isoelectric precipitation process showed high protein recovery yields, reaching up to 98.59%. Furthermore, the use of saline solution increased the luminosity of the precipitated proteins (58.73–77.39), resulting in visually clearer products. Thus, the results indicate that tilapia by-products have high potential for surimi production and protein recovery, with the choice of raw material and extraction conditions being crucial for yield, composition, and subsequent application.
Keywords: Protein ingredients; Isoelectric precipitation; Protein recovery; Sustainability.

1. INTRODUÇÃO

A indústria de processamento de pescados gera volumes expressivos de coprodutos que, quando descartados inadequadamente, resultam em impactos ambientais, sociais e econômicos (World Economic Forum, 2023; Islam & Peñarubia, 2021). Esses coprodutos, como cabeças, peles, vísceras e carcaças, possuem elevado potencial nutritivo e funcional, pois são fontes de proteínas e compostos bioativos de interesse (Ozogul et al., 2021). Nesse contexto, estratégias de valorização têm sido amplamente investigadas com o objetivo de agregar valor ao setor aquícola e reduzir perdas de biomassa (Wagh et al., 2024; Lal et al., 2023).

Entre as espécies de maior relevância econômica destaca-se a tilápia (Oreochromis niloticus), cuja produção em larga escala gera quantidades significativas de coprodutos (Álvarez et al., 2018). A elaboração de surimi, um concentrado de proteínas miofibrilares obtido por repetidas lavagens da carne, constitui uma alternativa promissora para o aproveitamento desses materiais, oferecendo uma matriz proteica mais purificada e funcionalmente estável em comparação com outras formas de recuperação, como a carne mecanicamente separada (CMS) (Okada, 1992; Park & Lanier, 2000).

A recuperação de proteínas a partir de coprodutos de pescado tem sido explorada por diferentes técnicas, destacando-se a solubilização/precipitação isoelétrica. Nesse processo, as proteínas tornam-se solúveis em condições ácidas ou alcalinas e precipitam no seu ponto isoelétrico (pI), permitindo a obtenção de isolados com alto valor nutricional e funcional (Tahergorabi et al., 2011; Taskaya et al., 2009). Estudos recentes indicam que a aplicação de soluções salinas pode potencializar a eficiência do processo (Paula et al., 2025).

Apesar dos avanços, ainda há lacunas importantes sobre como a composição inicial do material de partida, como o surimi, e fatores processuais, como o tipo de solução extratora, afetam a solubilidade, o rendimento e a qualidade das proteínas recuperadas de tilápia. Poucos trabalhos avaliaram simultaneamente tais fatores, o que limita o desenvolvimento de estratégias otimizadas de aproveitamento. Diante disso, este estudo teve como objetivo avaliar a influência da composição do surimi e do tipo de solução extratora (água deionizada e solução salina) sobre a eficiência da recuperação de proteínas de tilápia pelo método de solubilização/precipitação isoelétrica.

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA OU REVISÃO DA LITERATURA

A composição química do pescado é constituída principalmente por água, lipídios, proteínas, carboidratos e minerais. As proporções desses constituintes podem variar significativamente em função de fatores como sexo, idade, época do ano, ambiente de cultivo, estado nutricional, estágio de maturação sexual, espécie e tipo de musculatura (clara ou escura) (Oliveira, 2013).

Entre esses componentes, as proteínas desempenham papel de destaque tanto do ponto de vista biológico quanto tecnológico. Essas macromoléculas apresentam elevada versatilidade funcional, participando de diversos processos metabólicos e influenciando diretamente propriedades tecnológicas dos alimentos, como capacidade de retenção de água, emulsificação, formação de espuma e gelificação (Sikorski, 2001; Salgado, 2015). Nesse contexto, o pescado destaca-se como uma importante fonte proteica na alimentação humana, não apenas pela quantidade, mas também pela elevada qualidade nutricional de suas proteínas.

O teor de proteínas no pescado varia conforme a espécie, situando-se geralmente entre 15 e 25% da composição total. Do ponto de vista qualitativo, as proteínas do peixe apresentaram elevado valor biológico, uma vez que contêm todos os aminoácidos essenciais em proporções adequadas às necessidades humanas (Oetterer, 2012).

Entre as espécies de maior relevância para aquicultura, destaca-se a tilápia (Oreochromis niloticus) que, ao longo das últimas décadas, consolidou-se como a principal espécie aquícola cultivada no Brasil. Esse protagonismo está associado à elevada capacidade de adaptação a diferentes condições ambientais, ao rápido crescimento, à rusticidade e à ampla aceitação pelo mercado consumidor. Tais características contribuíram para a expansão da produção e para especialização do setor aquícola nacional no cultivo dessa espécie (Ipea, 2017).

Paralelamente à expansão da produção aquícola, as questões ambientais passaram a ocupar papel central nas discussões relacionadas aos sistemas produtivos, incluindo a indústria de alimentos (Pires et al., 2014). No setor pesqueiro, o processamento industrial do pescado, embora resulte na obtenção de produtos de elevado valor nutricional, também gera quantidades expressivas de coprodutos sólidos. Quando descartados de forma inadequada, esses coprodutos podem representar importantes fontes de poluição ambiental, sobretudo pela elevada carga orgânica presente em tais materiais (Minozzo; Waszczynskyj; Boscolo, 2008).

Durante o processo de filetagem, uma fração significativa de carne permanece aderida às carcaças, sendo tradicionalmente considerada coproduto do processamento. No entanto, essa fração muscular residual pode ser recuperada por meio da obtenção da carne mecanicamente separada (CMS) (Freitas et al., 2012). A CMS é produzida pela passagem das carcaças de peixe em equipamentos específicos, denominados despolpadeiras, que promovem a separação da fração muscular dos ossos e de outros tecidos não comestíveis (Pires et al., 2014). Dessa forma, a utilização da CMS representa uma estratégia importante para o aproveitamento de coprodutos do processamento de pescado e para a agregação de valor à cadeia produtiva.

Entre os produtos que podem ser obtidos a parte da carne de pescado, tem-se o surimi, um produto tradicional da indústria pesqueira, cuja denominação tem origem japonesa. O termo refere-se à carne de pescado desossada, triturada e submetida a sucessivas etapas de lavagem (Mira & Lanfer-Marquez, 2005). A produção de surimi apresenta-se como uma alternativa tecnologia promissora para o aproveitamento de espécies de baixo valor comercial e de coprodutos do processamento, como a carne mecanicamente separada (São Martinho, 2011).

O surimi caracteriza-se pela coloração branca, baixo teor de lipídios e ausência de odor intenso característico do pescado. Além disso, o teor de proteínas é, em média, de 12 a 17% (Ordóñez, 2005). Assim, tal produto se torna interessante de ser aplicado para diferentes finalidades, como, por exemplo, base para extração de proteínas isoladas.

O mercado de proteínas encontra-se em constante crescimento, impulsionado pela crescente demanda por fontes proteicas disponíveis para consumo humano e ao desenvolvimento de novos produtos alimentícios. Diferentes técnicas podem ser empregadas para a recuperação e isolamento de proteínas a partir de pescado e de seus produtos. Entre essas técnicas destaca-se o método de extração proteica por mudança de pH, também conhecido como solubilização ácida/alcalina ou método de solubilização e precipitação isoelétrica. De modo geral, esse método consiste em triturar a matéria-prima, seguido de homogeneização em aproximadamente cinco a nove volumes de água. Em seguida, o pH é ajustado para valores ácidos ou alcalinos extremos, promovendo a solubilização das proteínas. Posteriormente, as frações insolúveis são removidas por separação gravitacional, geralmente por centrifugação. O sobrenadante obtido é então submetido à precipitação proteica por meio do reajuste do pH ao ponto isoelétrico das proteínas, permitindo sua recuperação na forma precipitada. As proteínas isoladas são, por fim, separadas por centrifugação e recuperadas para posterior utilização (Soladoye et al., 2025).

3. METODOLOGIA

3.1. Matéria-prima

Coprodutos de tilápia (Oreochromis niloticus) foram fornecidos por uma unidade de beneficiamento aquícola localizado em Alfenas, Minas Gerais (Fazenda Cabo Verde) e pelo Setor de Piscicultura da Universidade Federal de Lavras (UFLA). As matérias-primas utilizadas incluíram: (i) carne mecanicamente separada (CMS) obtida exclusivamente de carcaças (C), compostas pela coluna vertebral desprovida de cabeça, pele e vísceras; (ii) CMS oriunda da mistura de carcaças e aparas em formato “V” (CV); (iii) peixe inteiro com pele e cabeça, desprovido de vísceras (C/P); (iv) peixe inteiro sem pele e sem cabeça, também desprovido de vísceras (S/P). As carcaças e aparas em “V” foram provenientes de tilápias com peso médio de 700 ± 100 g e comprimento de 20 ± 5 cm. Os peixes inteiros utilizados corresponderam aos peixes subutilizados, com baixo desempenho zootécnico, geralmente descartados por não atenderem aos padrões comerciais de peso e tamanho.

Todas as matérias-primas foram higienizadas em água corrente clorada. As carcaças e aparas em “V” foram processadas em uma despolpadora elétrica (Brusinox, Brusque, SC, Brasil), gerando os respectivos tipos de CMS. Os peixes inteiros foram primeiramente triturados em moedor elétrico (modelo Caf10, CAF Máquinas, Rio Claro, SP, Brasil) e, em seguida, submetidos ao processo de despolpamento em despolpadora elétrica (modelo HT 100C, Hightech, Chapecó, SC, Brasil) para retirada dos espinhos.

3.2. Produção dos Surimis

A produção dos surimis a partir das diferentes matérias-primas (CMS) foi conduzida por meio de três ciclos consecutivos de lavagem, utilizando uma razão de matéria-prima:solução de 1:3 (p/v). No primeiro ciclo, as amostras foram imersas em água gelada contendo 0,15% de cloreto de sódio (NaCl) e 0,2% de bicarbonato de sódio (NaHCO3), com agitação por 10 minutos, seguida de repouso por mais 10 minutos. Após esse período, a mistura foi drenada utilizando tecido organza e submetida à centrifugação (1.600 rpm/10 min). O segundo ciclo consistiu na imersão em água gelada contendo 0,3% de NaCl, repetindo-se o mesmo procedimento de agitação, repouso, drenagem e centrifugação (Britânia, BCR15B). No terceiro ciclo, empregou-se apenas água gelada, mantendo as mesmas condições operacionais dos ciclos anteriores. Finalizados os ciclos de lavagem, foram adicionados crioprotetores à massa proteica obtida, consistindo de 4% de sacarose e 0,2% de polifosfato.

3.3. Caracterização dos Surimis

O teor de umidade foi quantificado por secagem em estufa a 105ºC (método 925.45b) e cinzas por incineração em mufla a 550ºC (método 923.03), de acordo com a metodologia oficial da AOAC (2012). Proteínas foi determinado pelo método Dumas (Simonne et al., 1997) utilizando fator de conversão de 6,25 através do analisador de proteínas LECO FP828 (LECO Corp., MI, EUA). O teor de lipídios foi determinado pela metodologia de Folch; Lees; Stanley (1957). As medições de pH foram realizadas com um medidor de pH (Tec-5; Tecnal, Piracicaba, SP, Brasil) por inserção nas amostras. A atividade de água foi determinada utilizando-se aparelho Aqualab® (modelo 4 TE, Barueri, SP, Brasil). O conteúdo total de colágeno (expresso em mg/g) foi determinado pela quantidade colorimétrica do aminoácido hidroxiprolina (fator de conversão de 8,0) (método 990.26) (AOAC, 2012). O rendimento (%) do surimi foi calculado pela relação entre o peso inicial da carne mecanicamente separada e o peso final do surimi. A avaliação da cor das amostras foi realizada no sistema CIELab, utilizando colorímetro (Spectrophotometer CM-5, Konica Minolta, SP, Brasil) equipado com iluminante padrão D65 e ângulo de observação de 10º. Além disso, a brancura foi calculada de acordo com a Equação 1 (Lanier, 1992).

3.4. Curvas de Solubilidade de Proteínas

As curvas de solubilidade de proteínas foram realizadas nos diferentes surimis produzidos. Com o objetivo de avaliar o efeito das soluções extratoras sobre a quantidade de proteínas solubilizadas, foram testadas duas condições distintas: (1) uma solução simples, composta por água deionizada e (2) uma solução salina de baixa força iônica, contendo 4% (p/v) de cloreto de sódio (NaCl) e 0,05% (p/v) de cloreto de magnésio (MgCl2). A escolha da solução salina foi baseada nos achados de Paula et al. (2023), que relataram sua eficácia na melhoria da solubilidade proteica em subprodutos de origem animal.

As curvas de solubilidade foram elaboradas para a determinação dos pontos de solubilidade máxima (PS) e mínima (ponto isoelétrico, pI) das proteínas presentes nas amostras de surimis. As amostras foram homogeneizadas em um triturador tipo turrax (Te-102; Tecnal, Piracicaba, SP, Brasil) com a respectiva solução extratora resfriada (2-4ºC), na proporção de 1:4 (p/v), por 2 minutos. Alíquotas de 30 mL dos homogeneizados tiveram o pH ajustado com solução de HCl ou NaOH (0,2 M ou 1,0 M), variando entre pH 1,0 a 12,0, em intervalos de 0,5 unidades, conforme metodologia adaptada de Costa et al. (2019).

Após centrifugação a 3.000 × g, 4ºC, por 20 minutos, (modelo NT825; Novatecnica, São Paulo, Brasil), a concentração de proteínas solúveis (mg/mL) nos sobrenadantes foi quantificada pelo método colorimétrico Biureto (Ramos & Gomide, 2017) seguindo a curva analítica a 540 nm. As curvas de solubilidade foram determinadas em triplicata, com análises realizadas em três repetições.

3.5. Extração das Proteínas

Com base nas curvas de solubilidade proteica previamente estabelecidas, os pontos de solubilidade máxima (PS) e ponto isoelétrico (pI) foram determinados para cada tipo de surimi e utilizados como parâmetros para a obtenção dos concentrados proteicos. Para cada extração, 200 g de surimi foram homogeneizados com a respectiva solução extratora (2-4ºC) (relação 1:5, p/v) por 2 min. O pH da mistura foi ajustado ao valor correspondente ao PS utilizando soluções de HCl ou NaOH (1,0 M ou 0,2 M), seguido de centrifugação a 3.000 × g por 20 min a 4ºC. O sobrenadante teve seu pH ajustado para pI, centrifugado nas mesmas condições anteriores e o pellet (proteínas precipitadas, extrato pI) foi separado para análise posterior (Paula et al., 2023). O procedimento completo da extração está ilustrado na Figura 1.

Figura 1. Visão geral da extração das proteínas por mudança de pH.

3.5.1. Caracterização das Frações dos Extratos

Ambos os sobrenadantes (extratos PS e pI) foram submetidos à quantificação dos teores de proteína solúvel, conforme metodologia descrita por Ramos & Gomide (2017). O rendimento do conteúdo proteico total foi calculado conforme a Equação 2.

(Eq.2)

em que PY é o rendimento total de precipitação de proteína e PPS e PpI representam o conteúdo total de proteína (mg/mL) nos extratos de PS e pI, respectivamente.

3.5.2. Caracterização das Proteínas Precipitadas

As frações de proteínas precipitadas foram pesadas e submetidas à análise de cor instrumental utilizando um colorímetro (Spectrophotometer CM-5, Konica Minolta, SP, Brasil) equipado com iluminante padrão D65 e ângulo de observação de 10º, sendo determinados os parâmetros colorimétricos de luminosidade (L*), vermelhidão (a*) e amarelado (b*), além das coordenadas derivadas de croma (C*) e ângulo de matiz (hº). As determinações de umidade e proteína total foram realizadas segundo os métodos oficiais preconizados pela AOAC (2012). O rendimento das frações proteicas foi calculado conforme estabelecido na Equação 3.

onde RY é o rendimento total de recuperação de proteína, WRP representa o peso da proteína recuperada (g, em base seca) e WBP é o peso da proteína do coproduto (g, em base seca).

3.6. Análise Estatística

Para caracterização das matérias-primas, as médias foram testadas pela análise de variância (ANOVA) e, quando necessário, comparadas pelo teste de Tukey (5% de significância).

A caracterização dos extratos foi conduzida em um delineamento inteiramente casualizado (DIC) em um fatorial 4 (matérias-primas) x 2 (solução de extração) com 4 repetições, sendo empregados ANOVA em três vias (tratamento; solução; tratamento x solução) e o teste de Tukey ao nível de 5% de significância. As análises estatísticas foram realizadas por meio do software Sisvar versão 5.4 Build 80.

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1. Características dos Surimis

As características dos surimis obtidos a partir de coprodutos da tilápia estão descritas na Tabela 1.

Tabela 1. Caracterização dos surimis

Legenda: Surimi C: produzido a partir de CMS de carcaças; Surimi CV: produzido a partir de CMS de carcaças e aparas em “V”; Surimi C/P: produzido a partir de peixe inteiro com pele e cabeça; Surimi S/P: produzido a partir de peixe inteiro sem pele e sem cabeça.

Os valores altos de rendimento (86,75 – 174%) evidenciaram a elevada capacidade de retenção de água durante o processamento. Esses valores superam os relatados na literatura. Em produções industriais de surimi de polaca do Alaska, após cinco ciclos de lavagem, apresentaram rendimento de 60,2%, atribuídos à maior eficiência industrial na remoção da água associada às proteínas (Moosavi-Nasab et al., 2005). Em estudo com CMS de carpa comum, Sebben et al. (2000) relataram rendimentos de 89,23% após um ciclo de lavagem e de 75,71% após três ciclos. De forma geral, os valores superiores observados neste estudo sugerem que as condições empregadas no processamento favorecem a maior retenção hídrica e, consequentemente, maiores rendimentos finais.

Os valores de pH dos surimis variaram entre 7,03 e 7,57, intervalo próximo ao considerado ideal para formação de géis firmes e coesos em peixes de carne branca (7,0-7,5) (Lee et al., 2017). Essa faixa de neutralidade a leve alcalinidade favorece a reticulação da miosina, resultando em melhor desempenho funcional dos géis, conforme já relatado para diferentes espécies (Gao et al., 2018; Lee et al., 2017).

Já a atividade de água (aw) representa a fração de moléculas de água disponíveis para o crescimento microbiano e para a ocorrência de reações químicas nos alimentos, sendo um importante indicador da estabilidade e da vida útil dos produtos (Aberoumand, 2010). Entre as formulações avaliadas, observou-se que o surimi elaborado com pele e cabeça (C/P) apresentou a maior aw (p < 0,05), seguido pelo surimi obtido do peixe inteiro sem pele e sem cabeça (S/P) (0,92), enquanto os menores (p < 0,05) valores foram registrados nas amostras produzidas a partir da carcaça (C) da carcaça + V (CV) (0,91), que não diferiram entre si. O maior teor de colágeno presente nas frações de pele e cabeça, contribuiu para uma maior aw, uma vez que o colágeno possui elevada capacidade de retenção hídrica e contribui para a formação de uma rede proteica capaz de reter maior quantidade de moléculas de água (Oslan et al., 2022).

Os teores de umidade variaram de 85,43% a 87,17% entre os diferentes surimis, apresentando diferenças (p < 0,05 entre os tratamentos). Os maiores valores foram observados no surimi de carcaça e no peixe inteiro com pele e cabeça, enquanto a mistura carcaça + aparas em “V” apresentou o menor teor. Dessa forma, tanto as características da matéria-prima quanto as condições de processamento influenciam a capacidade de retenção de água e, portanto, o teor de umidade do surimi final. A determinação do teor de umidade constitui um dos critérios utilizados para avaliar a qualidade do surimi.

O teor de proteína variou (p < 0,05) entre as diferentes formulações de surimi. O surimi CV apresentou o maior conteúdo proteico, seguido pelo surimi S/P e pelo surimi C/P e, o menor (p < 0,05) valor, foi observado no surimi produzido a partir da carcaça (C). As aparas em “V” do filé de tilápia apresentam teor de proteína bruto elevado (~17,6%), o que indica que contêm porções de carne muscular ricas em proteína (Vidotti & Borini, 2006), o que favorece o conteúdo proteico quando utiliza-se essa matéria-prima.

O colágeno é a principal proteína estrutural do tecido conjuntivo, amplamente distribuída em tecidos como pele, ossos, cartilagens, ligamentos, vasos sanguíneos, dentes, córnea e placenta (Rao et al., 2012). No presente estudo, o teor de colágeno total variou (p < 0,05 entre as amostras de surimis, sendo a maior concentração (p < 0,05) observada para os surimis produzidos a partir de peixe inteiro com pele e cabeça (C/P)), fortemente influenciado pela composição de tecidos ricos em colágeno.

O teor de lipídios variou entre os diferentes surimis, sendo o maior (p < 0,05) valor encontrado na amostra CV. Os métodos convencionais de produção de surimi, que envolvem três ciclos de lavagem, normalmente permitem a remoção de até 50% da gordura da matéria-prima (Minozzo & Vaz, 2007). Ainda assim, fatores intrínsecos à matéria-prima, como idade, tipo de tecido e estado fisiológico do peixe, podem influenciar o conteúdo lipídico (Yeannes & Almandos, 2003), justificando as diferenças observadas entre os tratamentos.

Para os teores de cinzas, também foi observado diferença significativa entre as matérias- primas. O maior valor foi observado na amostra C/P, seguida pelo surimi CV. Já os menores conteúdos foram encontrados nos surimis C e S/P, sem diferença estatística entre si. A maior concentração de cinzas nas amostras com pele, cabeça e aparas pode ser atribuída à presença de estruturas naturalmente ricas em minerais, como nadadeiras, ossos e espinhos, que elevam o resíduo mineral na massa proteica. Resultados semelhantes foram descritos por Jairizi et al. (2022), que relataram teores mais altos de cinzas em nadadeiras e ossos em comparação à carne de peixe.

A cor é um dos principais atributos de qualidade do surimi, influenciando diretamente sua aceitação pelo consumidor. Esse parâmetro está relacionado ao processo de lavagem, que remove mioglobina, lipídios e outros compostos indesejáveis, aumentando a luminosidade (L*) e reduzindo a vermelhidão (a*) e o amarelado (b*) (Tahergorabi et al., 2012). A cor dos géis de surimi variou (p < 0,05)em função da origem da matéria-prima utilizada (p<0,05). O surimi obtido a partir da carcaça + V apresentou os maiores (p < 0,05) valores de luminosidade (L*=56,48) e croma (C*=17,27), indicando uma coloração mais clara e brilhante. Em contraste, o surimi elaborado com peixe inteiro contendo pele e cabeça exibiu a menor luminosidade (L*=40,15) e brancura (40,03), além de menores índices de amarelo (b*) e croma (C*), o que denota aparência mais escura e menos saturada. O surimi obtido do peixe inteiro sem pele e sem cabeça apresentou elevada brancura (54,41) e ângulo de matiz mais alto (hº=103,49), características associadas a uma tonalidade mais clara e amarelada. Essas características podem ser observadas através da representação das cores dos surimis dispostas na Tabela 1. Tais resultados corroboram evidências de que a seleção da matéria-prima com frações residuais (pele, cabeça) influenciam diretamente a coloração final do surimi, dado que materiais com maior teor de pigmentos, colágeno e lipídios tendem a reduzir a brancura e a luminosidade (Yin & Park, 2023; Panpipat et al., 2023). Esses achados têm implicações diretas para a escolha de matérias-primas visando a aceitação.

4.2. Solubilidade Proteica

Na Figura 2 é mostrado a curva de solubilidade proteica de extratos de surimis de tilápia de diferentes coprodutos com aplicação de diferentes soluções extratoras (aquosa ou salina).

Figura 2. Curvas de solubilidade proteica (mg/mL) de extratos de surimi de tilápia oriunda da carcaça (A), da carcaça mais apara “V” (B), do peixe inteiro com pele e cabeça (C) e do peixe inteiro sem pele e sem cabeça (D) obtidos com solução aquosa ou salina (4% NaCl; 0,05% MgCl2) em valores de pH de 1 a 12.

De forma geral, para as curvas obtidas com solução aquosa, observou-se um perfil de solubilidade em forma de U, o que também já foram relatados para outras espécies, tais como o badejo do Pacífico (Choi & Park, 2002) cérebro de porco (Chanted et al., 2022), larvas do gorgulho da palmeira-sagu (Chaijan et al., 2022) e camarão louva-a-deus (Oratosquilla nepa) (Chumthong et al., 2024).

Para o extrato de surimi de carcaça (Figura 2A), observou-se que a solubilidade proteica máxima em meio aquoso (14,06 mg/mL) e em meio salino (12,17 mg/mL) ocorreu em pHs alcalinos de 12,0 e 10,0, respectivamente. O ponto isoelétrico (pI) das proteínas do extrato foi identificado em pH 5,0 para o meio aquoso (0,15 mg/mL) e em pH 3,5 para a solução salina (0,43 mg/mL).

Para curva de solubilidade proteica do extrato de surimi carcaça com apara “V” (Figura 2B), na solução aquosa, observou-se um elevado teor de proteína solúvel em pHs ácidos, com pico de solubilidade em pH 2,0, com valores superiores a 20 mg/mL. No entanto, há uma queda na solubilidade em pH 5,0, caracterizando o seu ponto isoelétrico. Já na solução salina, baixos níveis de solubilidade foram encontrados em pH 4,0, com maior solubilidade em pH 11,0 (14,61 mg/mL).

Já a curva de solubilidade proteica do extrato de surimi obtido do peixe inteiro com pele e cabeça (Figura 2C) revela, em solução aquosa, uma alta solubilidade em pHs extremos (ácidos e alcalinos), mas com solubilidade máxima em pH 12,0 (27,29 mg/mL), enquanto o pI foi encontrado em pH 5,5. Com a solução salina, o pI foi encontrado em pH 3,0 (1,38 mg/mL) e com aumento da solubilidade (PS) em pH 7,5 (25,62 mg/mL).

A curva de solubilidade do extrato de surimi proveniente do peixe inteiro sem pele e sem cabeça (Figura 2D), em solução aquosa, apresentou um perfil de solubilidade mínima (pI) em pH 5,0 (0,27 mg/mL) e solubilidade máxima (PS) em pH 1,5 (25,47 mg/mL). Já em solução salina, o pI foi encontrado em pH 3,5 (1,45 mg/mL) e o PS em pH 8,0 (23,74 mg/mL).

As variações na solubilidade proteica observadas entre diferentes espécies de pescado estão associadas tanto às características intrínsecas de cada espécie quanto aos tratamentos prévios empregados na preparação da matéria-prima (Batista, 1999). A redução da solubilidade em torno de pH 5,0-5,5 é comumente atribuída ao comportamento da miosina, uma proteína miofibrilar majoritária cujo ponto isoelétrico encontra-se nessa faixa, condição em que a carga líquida próxima de zero limita as interações com a água. Em valores de pH mais ácidos ou mais alcalinos, o afastamento do pI resulta no aumento de cargas positivas ou negativas nas proteínas, favorecendo sua dispersão em solução pela intensificação das repulsões eletrostáticas (Hamm, 1994; Kelleher & Hultin, 1994). De modo geral, o perfil de solubilidade proteica é determinado por fatores estruturais, incluindo o caráter hidrofóbico ou polar dos aminoácidos, a relação entre pH e pI e o grau de desnaturação das proteínas, os quais modulam sua capacidade de interação com o meio aquoso (Gehring et al., 2009).

4.2.1. Caracterização das Frações dos Extratos

Os efeitos dos tratamentos com diferentes soluções de extração (aquosa e salina) sobre o teor de proteína e o rendimento de precipitação dos surimis C, CV, C/P e S/P, avaliados antes (extrato PS) e após a precipitação isoelétrica (extrato pI), são apresentados na Tabela 2. Houve interação significativa (p<0,05)entre tipo de surimi e solução extratora para o teor total de proteína do extrato PS (P = 0,0000), para o teor do extrato pI (P = 0,0197) e para o rendimento de precipitação (P = 0,0000), indicando que a resposta proteica depende das variáveis utilizadas.

Tabela 2. Efeitos do tipo de extrato de coproduto e solução de extração nos teores de proteína e rendimento obtidos em pH ótimo de solubilidade (PS) e após precipitação isoelétrica (pI).

Legenda: Surimi C: produzido a partir de CMS de carcaças; Surimi CV: produzido a partir de CMS de carcaças e aparas em “V”; Surimi C/P: produzido a partir de peixe inteiro com pele e cabeça; Surimi S/P: produzido a partir de peixe inteiro sem pele e sem cabeça.

Médias seguidas de mesmas letras maiúsculas na coluna e minúsculas na linha não diferem entre si pelo teste de Tukey (p<0,05).

Para o teor de proteína no extrato PS em solução aquosa, os surimis C/P e S/P apresentaram os maiores concentrações, não diferindo (p > 0,05) entre si. O surimi CV apresentou valor intermediário e maior (p < 0,05) que o de C. Na solução salina, o extrato do surimi C/P manteve o maior teor proteico, seguido por S/P, ambos superiores (p < 0,05) aos valores observados para C e CV. A comparação intragrupo mostrou que a mudança de solução não afetou significativamente os surimis C e C/P, enquanto reduziu os teores proteicos dos surimis CV e S/P, sugerindo que a força iônica exerce influência dependendo da composição do surimi.

Nos extratos obtidos após a precipitação isoelétrica (pI), observou-se que na solução aquosa, o surimi CV apresentou o maior teor proteico (1,08 mg/mL), diferindo dos demais tratamentos, enquanto C, S/P e C/P apresentaram valores inferiores. Na solução salina, os maiores teores foram observados para C/P e CV (0,84 e 0,87 mg/mL) que não diferiram entre si. O surimi S/P apresentou o menor valor (0,38 mg/mL). A comparação entre soluções dentro de cada surimi, mostrou que para C e S/P, não houve diferença significativa entre a solução aquosa e a salina. Em contraste, o surimi CV apresentou redução significativa quando extraído em solução salina em comparação à solução aquosa, enquanto que o surimi C/P apresentou redução significativa quando extraído em solução aquosa em comparação à solução salina. Tais resultados mostram que para CV e C/P a solução de extração salina e aquosa, respectivamente, foram melhores para extrair maiores quantidades de proteína.

O rendimento constitui um parâmetro fundamental para quantificar a fração de proteína ou de biomassa recuperada durante o processo de extração, sendo um determinante direto da eficiência e do processo e também da viabilidade econômica. Assim, quanto ao rendimento de precipitação da proteína total, na solução aquosa, os maiores valores foram observados para C/P e S/P (97,80 e 98,59%), significativamente superior aos rendimentos de C e CV (93,66 e 93,77%). Na solução salina, C/P e S/P mantiveram os rendimentos mais altos (96,69 e 98,09%), sem diferenças entre si, enquanto C apresentou rendimento intermediário (94,69%) e CV o menor valor (90,32%). A comparação das soluções dentro de cada tratamento, mostrou que os rendimentos de C e S/P não foram influenciados pela solução extratora, ao passo que os surimis CV e C/P apresentaram redução significativa na solução salina.

4.2.2. Caracterização das Proteínas Precipitadas

Nas Tabelas 3 e 4 estão apresentados os resultados encontrados para composição (umidade e proteína), rendimento e cor instrumental das proteínas precipitadas. Na Tabela 5 está a representação de cor das proteínas precipitadas.

Tabela 3. Efeitos do tipo de coproduto e solução de extração na composição (umidade e proteína) e rendimento de proteínas precipitadas de extratos obtidos pelo processo de mudança de pH.

Legenda: Surimi C: produzido a partir de CMS de carcaças; Surimi CV: produzido a partir de CMS de carcaças e aparas em “V”; Surimi C/P: produzido a partir de peixe inteiro com pele e cabeça; Surimi S/P: produzido a partir de peixe inteiro sem pele e sem cabeça.

Médias seguidas de mesmas letras maiúsculas na coluna e minúsculas na linha não diferem entre si pelo teste de Tukey (p<0,05).

Tabela 4. Efeito do tipo de coproduto e solução de extração na cor (L*, a*, b*, C* e h) das proteínas precipitadas de extratos obtidos pelo processo de mudança de pH.

Legenda: Surimi C: produzido a partir de CMS de carcaças; Surimi CV: produzido a partir de CMS de carcaças e aparas em “V”; Surimi C/P: produzido a partir de peixe inteiro com pele e cabeça; Surimi S/P: produzido a partir de peixe inteiro sem pele e sem cabeça.

Médias seguidas de mesmas letras maiúsculas na coluna e minúsculas na linha não diferem entre si pelo teste de Tukey (p<0,05).

Tabela 5. Representação da cor das proteínas precipitadas de extratos obtidos pelo processo de mudança de pH.

Legenda: Surimi C: produzido a partir de CMS de carcaças; Surimi CV: produzido a partir de CMS de carcaças e aparas em “V”; Surimi C/P: produzido a partir de peixe inteiro com pele e cabeça; Surimi S/P: produzido a partir de peixe inteiro sem pele e sem cabeça.
Representação da cor: https://www.nixsensor.com/free-color-converter/

Os resultados evidenciaram efeitos (p < 0,05) tanto do tipo de surimi quanto do meio de solubilização sobre o teor de umidade. Observou-se que, em solução aquosa, o surimi S/P apresentou o maior (p < 0,05) conteúdo de umidade (91,13%) em relação aos demais tratamentos. Já quando avaliados em solução salina, os resultados mostraram que o surimi CV (87,94%) apresentou um maior (p < 0,05) teor de umidade. Além disso, foi observado uma redução (p < 0,05) na umidade nos surimis C/P e S/P na solução salina quando comparado com a solução aquosa, indicando que a presença de íons pode ter favorecido a desidratação ou reduzido a capacidade de retenção de água dessas matrizes proteicas. O alto teor de umidade em todas as amostras é devido à nenhuma etapa de secagem ter sido aplicada após a precipitação isoelétrica.

Quanto ao teor proteico, verificaram-se diferenças (p < 0,05) entre as matérias- primas e os meios de extração De modo geral, a solução aquosa promoveu maior (p < 0,05) recuperação de proteínas no tratamento S/P, enquanto que, para os demais tratamentos, observou-se maior teor proteico quando empregada a solução salina. Entre as condições avaliadas, os tratamentos S/P e C processados em solução aquosa apresentaram os maiores teores de proteína, ao passo que, na extração em solução salina, o tratamento C destacou-se por apresentar o maior conteúdo proteico.

Os resultados de rendimento de proteína precipitada evidenciam que o tipo de solução extratora e a fonte de proteína exerce influência significativa sobre a recuperação proteica a partir da matéria-prima. De modo geral, a extração em solução aquosa resultou em maiores rendimentos, não havendo diferença entre as diferentes soluções extratoras somente para o tratamento utilizando peixe inteiro com pele e cabeça (C/P).

Para solução aquosa, o extrato de surimi produzido a partir de carcaça (C) apresentou o maior rendimento de proteína precipitada (89,77%), diferindo estatisticamente dos demais tratamentos. Os demais extratos de surimis apresentaram rendimentos inferiores e não diferiram entre si, com valores variando de 56,87% a 63,91%, indicando que a matéria-prima impacta na recuperação proteica.

Na extração com solução salina, os maiores rendimentos foram observados para os extratos de surimi C e C/P (62,38% e 56,06%, respectivamente), enquanto o S/P apresentou o menor rendimento (35,54%). A solubilidade de proteínas em solução salina é modulada por fenômenos de salting-in e salting-out, em que íons provenientes da salinidade inicialmente aumentam a solubilidade por blindagem das cargas das proteínas, mas em concentrações mais elevadas reduzem a solubilidade, dificultando a agregação e precipitação proteica (Duong-Ly & Gabelli, 2014).

Para os parâmetros de cor, de modo geral, observa-se que a mudança do meio aquoso para o meio salino altera significativamente L*, a*, b*, C* e h. Para L*, todos os tratamentos apresentaram aumento significativo quando extraídos em solução salina. Assim, a presença de íons favorece uma matriz proteica opticamente mais clara.

Em solução aquosa, todos os tratamentos mantiveram valores positivos ou próximos de zero para a*, enquanto na solução salina observou-se mudança para valores negativos, refletindo maior tendência ao verde. Para b*, a redução substancial nos valores em solução salina indica perda de tonalidades amareladas.

Já para os parâmetros C* e h, em solução aquosa, C e CV apresentaram croma elevado, associado à maior saturação de cor. Entretanto, a solução salina promoveu reduções significativas nessas métricas, revelando produtos visualmente menos saturados e mais pálidos. Quanto ao ângulo de matiz, os tratamentos deslocaram-se no sentido de valores maiores em solução salina, o que confirma uma mudança para tonalidades mais esverdeadas e menos amareladas.

Um dos critérios mais relevantes para avaliar e comparar diferentes métodos de processamento é a coloração do isolado proteico. Em termos industriais e comerciais, há preferência relevante por isolados com tonalidade clara, especialmente aqueles que apresentam coloração branca. A aparência de um isolado proteico de peixe é influenciada por fatores inerentes à matéria-prima, incluindo o teor de músculo escuro, a presença residual de sangue e a concentração de pigmentos biológicos, particularmente melanina. Esse pigmento, amplamente distribuído em tecidos como olhos, pele e no revestimento escurecido da cavidade abdominal, pode comprometer a clareza do produto final. Assim, a cor torna-se um atributo crítico, sobretudo quando o isolado proteico é obtido a partir de peixes inteiros ou de coprodutos gerados ao longo do processamento, nos quais a variabilidade e o conteúdo de pigmentos tendem a ser maiores (Tahergorabi et al., 2012). Adicionalmente, o método empregado para extração das proteínas também pode influenciar de forma significativa a coloração final do isolado, uma vez que diferentes condições podem alterar a retenção, solubilização ou remoção de pigmentos.

4. CONCLUSÃO/CONSIDERAÇÕES FINAIS

Coprodutos do processamento de tilápia e peixes com baixo desempenho zootécnico constituem matérias-primas promissoras para a produção de surimi e recuperação de proteínas por mudança de pH, evidenciando potencial para valorização desses coprodutos. As diferentes frações avaliadas influenciaram diretamente nascaracterísticas físico-químicas, composição e propriedades dos surimis obtidos. De modo geral, a incorporação de aparas “V” contribuiu para maior teor proteico, enquanto a utilização de peixe inteiro com pele e cabeça resultou em maiores teores de colágeno e atividade de água.

Ainda, o processo de precipitação isoelétrica mostrou elevada eficiência na recuperação de proteínas, com rendimentos superiores a 90%. Adicionalmente, o meio de extração exerceu influência sobre a composição e as propriedades ópticas das proteínas precipitadas, sendo que a solução salina favoreceu maior luminosidade e coloração mais clara. Em conjunto, os resultados indicam que a escolha da matéria-prima e das condições de extração é determinante para otimizar a qualidade e o rendimento das proteínas obtidas, reforçando o potencial tecnológico e sustentável da utilização de coprodutos para obtenção de ingredientes proteicos de valor agregado.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo apoio financeiro.

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¹ Departamento de Ciência dos Alimentos, Escola de Ciências Agrárias de Lavras, Universidade Federal de Lavras (UFLA). E-mail: [email protected]

² Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA). E-mail: [email protected]

³ Departamento de Ciência dos Alimentos, Escola de Ciências Agrárias de Lavras, Universidade Federal de Lavras (UFLA). E-mail: [email protected]

⁴ Departamento de Ciência dos Alimentos, Escola de Ciências Agrárias de Lavras, Universidade Federal de Lavras (UFLA). E-mail: [email protected]

⁵ Departamento de Ciência dos Alimentos, Escola de Ciências Agrárias de Lavras, Universidade Federal de Lavras (UFLA). E-mail: [email protected]

⁶ Departamento de Ciência dos Alimentos, Escola de Ciências Agrárias de Lavras, Universidade Federal de Lavras (UFLA). E-mail: [email protected]