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Production of functional snacks from soybean flour and sour cassava starch/Producao de snacks funcionais a base de farinha de soja e polvilho azedo.

INTRODUCAO

O processo de extrusao e utilizado na producao de uma grande variedade de produtos, como cereais matinais, snacks, amidos modificados, produtos de confeitaria, proteinas vegetais texturizadas, produtos carneos e racoes animais. O processo de extrusao e definido como um processo continuo, no qual ocorrem simultaneamente diversas operacoes, como a mistura, o cisalhamento, o cozimento e o modelamento (FELLOWS, 2002).

Nos ultimos anos, a procura por alimentos derivados de soja tem aumentado em razao da divulgacao dos beneficios a saude atribuidos ao consumo dessa leguminosa. A soja e um alimento rico em proteinas, fibras, oleo, importante fonte de minerais (sodio, potassio, fosforo, ferro, magnesio, zinco e calcio) e vitaminas, como tiamina (B1), riboflavina (B2), niacina (B3), acido nicotinico e acido ascorbico. Alem disso, produtos da soja desempenham funcao importante para a saude, alem de serem utilizados por pessoas alergicas ao leite e tambem por suas boas caracteristicas tecnologicas (BAZINET et al., 1997).

Na agroindustrializacao da mandioca, um produto de importancia e tradicao e o polvilho azedo, amido de mandioca submetido a fermentacao e secagem ao sol, que tem a propriedade de expansao como principal caracteristica. E encontrado praticamente em todos os paises da America do Sul, com excecao do Equador (PEREIRA et al., 1999).

O polvilho azedo apresenta viscosidade e temperatura inicial de pasta menores que as do polvilho doce e sem tendencia a geleificacao durante o resfriamento. GUYOT & MORLON-GUYOT (2001) afirmam que essas modificacoes produzidas no polvilho azedo, durante o processo fermentativo, sao as que conferem ao produto assado aparencia inchada, estrutura tipica alveolar do miolo e da crosta crocante.

Tendo em vista a expressao da cultura da mandioca na economia brasileira, o forte apelo social, bem como a grande aceitacao do biscoito de polvilho azedo, este trabalho avaliou o efeito da temperatura de extrusao e da porcentagem de farinha de soja na producao de biscoitos funcionais de polvilho azedo.

MATERIAL E METODOS

Foram preparadas misturas de 700g de polvilho azedo e farinha de soja em batedeira planetaria, nas porcentagens de farinha de soja do delineamento experimental (Tabela 1). Apos a mistura das materiasprimas, foi realizado o processo de extrusao em linha completa de extrusao IMBRA RX da Inbramaq S/A, com capacidade de producao de 45kg [h.sup.-1].

O processo seguiu o delineamento "central composto rotacional" para dois fatores, segundo BARROS NETO et al. (2007), com um total de 11 tratamentos (Tabela 1). Os parametros fixos do processo foram: umidade das misturas (12%), taxa de compressao da rosca (3:1), abertura da matriz (3mm), taxa de alimentacao (180g min-1), rotacao da rosca (272rpm) e temperatura na 1a zona (25[degrees]C) e na 2a zona (40[degrees]C) do canhao de extrusao.

O indice de expansao dos extrusados foi calculado pela relacao entre o diametro da amostra e o diametro da matriz. O valor considerado foi obtido pela media aritmetica das medidas de 15 diferentes produtos expandidos dentro de cada tratamento.

A determinacao do indice de absorcao de agua antes e apos os tratamentos de extrusao seguiu a metodologia de ANDERSON et al. (1969). O IAA foi calculado conforme a seguinte relacao: IAA=PRCx100/ PA-PRE, em que: PRC = peso de residuo de centrifugacao (g); PA=peso da amostra (base seca); e PRE = peso de residuo se evaporacao (g)

O ISA foi calculado pela relacao entre o peso do residuo de evaporacao e o peso da amostra (ANDERSON et al., 1969).

A cor das misturas de polvilho azedo e farinha de soja e dos produtos extrusados foi avaliada em colorimetro Minolta CR-400. Os resultados foram expressos em valores de L*, a* e b*.

A determinacao da dureza (parametro de textura) foi realizada em analisador de textura LFRABrookfield de carga maxima de 25kg, um dispositivo de teste cilindrico com extremidade plana. Os parametros utilizados para a avaliacao das amostras foram: velocidade pre-teste de 2,5mm [s.sup.-1], velocidade teste de 1,0mm [s.sup.-1] e pos-teste de 4,0mm [s.sup.-1].

Para a analise estatistica dos resultados experimentais, foi utilizado o modelo:

[y.sub.k] = [[beta].sub.0] + [[beta].sub.1] [x.sub.1] + [[beta].sub.2] [x.sub.2] + [[beta].sub.12] [x.sub.1] [x.sub.2] + [epsilon]

em que

[y.sub.k] = valor observado da variavel dependente no nivel K, K = 1, ..., 11;

[[beta].sub.0] = valor populacional da media de todas as respostas do planejamento;

[[beta].sub.1], [[beta].sub.2], [[beta].sub.12] = valores populacionais dos dois efeitos principais e do efeito da interacao, por unidade de [x.sub.1] e [x.sub.2]; e

[epsilon] = erro aleatorio associado a resposta y ([x.sub.1], [x.sub.2]).

O processamento dos dados e a analise estatistica foram realizados com o auxilio do sistema SAS. O ajuste do modelo foi feito pela opcao stepwise, e o modelo ajustado obtido foi validado pelo teste F, sendo utilizado como denominador o quadrado medio do erro puro (BARROS NETO et al., 2007).A significancia do modelo foi testada pela analise de variancia (ANOVA), sendo adotado o nivel de significancia alfa de 5%. Na construcao das superficies de resposta, duas variaveis independentes variaram dentro das regioes estudadas.

RESULTADOS E DISCUSSAO

Por meio dos resultados experimentais obtidos na caracterizacao dos produtos extrusados, foi possivel determinar os coeficientes de regressao para as variaveis dependentes, sendo apresentados na tabela 2 os modelos codificados.

A formacao de produtos expandidos, com forma e textura desejaveis, depende de inumeros fatores. Os mais importantes sao a gelatinizacao adequada do amido e o desenvolvimento de zonas de alta pressao proximas a matriz, para causar rapida evaporacao da agua e formacao de uma estrutura celular forte (CAMIRE et al., 1990).

O indice de expansao dos produtos extrusados variou de 3,18 a 4,17. O tratamento com menor IE foi o que apresentava maior porcentagem de soja (34,3%) na mistura com polvilho azedo. Esse resultado ja era esperado em razao do efeito das proteinas, dos lipideos e das fibras, presentes em quantidades significativas na farinha de soja, sobre a expansao de produtos extrusados.

A analise dos coeficientes de regressao mostrou efeito linear e quadratico da temperatura de extrusao, bem como efeito linear da porcentagem de farinha de soja na mistura sobre o indice de expansao.

A superficie de resposta demonstra que valores elevados de temperatura de extrusao e porcentagem de farinha de soja levam a obtencao de produtos extrusados de baixa expansao. Na condicao de menor teor de farinha de soja e baixa temperatura, a expansao e elevada, ja na condicao de elevada temperatura e alta porcentagem de farinha de soja a expansao e menor (Figura 1).

O grau de expansao radial e proporcional a temperatura ate certo valor para depois decrescer em temperaturas elevadas. A diminuicao da expansao em temperaturas elevadas e atribuida ao aumento da dextrinizacao e enfraquecimento da estrutura. Ja quanto ao efeito da farinha de soja, de acordo com MERCIER et al. (1998), o grau de expansao maxima esta relacionado ao conteudo de amido, sendo relatado um aumento de 500% no diametro do produto obtido de amidos puros.

CAMARGO et al. (2008), estudando o efeito da umidade, temperatura e porcentagem de fibra no desenvolvimento de biscoitos de polvilho azedo extrusados, verificaram uma variacao do indice de expansao de 3,5 a 5,7, e os maiores valores de volume especifico (variacao de 1,5 a 5,6mL [g.sup.-1]) ocorreram nas condicoes em que nao foi adicionado farelo e o teor de umidade inicial do material era baixo.

CHANG et al. (2001) estudaram os efeitos da adicao de isolado proteico de soja (0-50%), umidade inicial (17,96-28,04%) e temperatura de processo (106,4-173,6[degrees]C) no desenvolvimento de snack expandido a base de amido de mandioca e concluiram que a expansao aumentou com temperaturas maiores de processo e alto conteudo de isolado proteico. Esses resultados diferem dos obtidos neste experimento com polvilho azedo, contudo e importante ressaltar que a umidade da mistura foi baixa (12%), o que promove maior atrito e, consequentemente, o efeito da temperatura de extrusao sobre os componentes da materia-prima e mais acentuado.

O indice de absorcao de agua (IAA) esta relacionado com a disponibilidade de grupos hidrofilicos (-OH) em se ligar as moleculas de agua e capacidade de formacao de gel das moleculas de amido. Os indices de absorcao de agua das misturas de polvilho azedo e farinha de soja antes do processo de extrusao variaram de 1,95 a 2,18g gel [g.sup.-1], da menor para a maior porcentagem de farinha de soja, respectivamente. Segundo GARCIA et al. (1997), as principais propriedades funcionais da proteina de soja sao: capacidade de retencao de agua, emulsificacao, gelatinizacao e formacao de espuma, o que pode explicar o aumento do IAA das misturas com o aumento da porcentagem de farinha de soja. Apos o processo de extrusao, os resultados obtidos nos diferentes tratamentos mostram uma variacao de 6,33 a 10,31g gel [g.sup.-1], ou seja, o processo de extrusao aumentou a absorcao de agua independente das condicoes experimentais.

[FIGURE 1 OMITTED]

A analise dos coeficientes de regressao mostrou que ocorreram efeito linear da temperatura de extrusao, linear e quadratico da porcentagem de farinha de soja e interacao dos dois fatores sobre o IAA dos produtos extrusados. Os maiores valores de IAA sao obtidos nas condicoes de menor temperatura de extrusao e menor porcentagem de farinha de soja. Ja o aumento do teor de proteina unido a baixa temperatura leva a menores IAA (Figura 1).

Baixas temperaturas permitem maiores cadeias de polimeros nao danificados e uma grande disponibilidade de grupos hidroliticos, aos quais se ligam mais moleculas de agua, resultando em altos valores de IAA (SOUZA et al., 2007).

Durante a extrusao, os granulos de amido sofrem gelatinizacao, e as proteinas sao desnaturadas. O amido gelatinizado absorve mais agua do que em seu estado natural e as proteinas, devido a mudancas conformacionais e estruturais, tem o seu balanco hidrofilico/hidrofobico alterado, podendo contribuir para o aumento ou diminuicao do IAA (ALVIM et al., 2002).

O indice de solubilidade em agua normalmente e utilizado em produtos extrusados como indicador da degradacao dos componentes moleculares. O ISA das misturas de polvilho azedo e farinha de soja, nas diferentes porcentagens desta, variaram de 2,01 a 7,34% antes do processo de extrusao, sendo o maior valor obtido na mistura com maior porcentagem de farinha de soja (34,3%). Apos o processo de extrusao, verificou-se uma variacao de 51,39 a 73,74%, valores bastante elevados quando comparados aos obtidos antes da extrusao.

A analise dos dados mostrou terem ocorrido efeito linear e efeito quadratico da temperatura de extrusao, bem como efeito linear da porcentagem de farinha de soja sobre a solubilidade em agua dos produtos extrusados. Os menores valores de solubilidade em agua, caracteristica desejavel para produtos expandidos, sao obtidos nas condicoes de temperatura baixa a intermediaria e baixo teor de farinha de soja. Nas condicoes de elevada porcentagem de farinha de soja e alta temperatura de extrusao, o ISA e maior (Figura 1).

O ISA depende da intensidade e do tipo de reacoes que ocorrem durante a extrusao, influenciando a quantidade de moleculas soluveis. Alem da gelatinizacao do amido, que resulta na liberacao de amilose e amilopectina, pode ocorrer tambem a dextrinizacao dos componentes do amido e outras reacoes que conduzem a formacao de compostos de baixo peso molecular (RIAZ, 2000).

Durante a extrusao, as proteinas nativas passam por uma total desagregacao, com a fusao em uma suspensao homogenea que propicia a desnaturacao, dissociacao e formacao de filamentos que se alinham no sentido do fluxo ate a expulsao da maquina. Nas transformacoes quimicas da desnaturacao, as forcas de estabilizacao das estruturas terciarias e quaternarias da proteina sao enfraquecidas pela combinacao da temperatura alta e da compressao dentro do extrusor. Sao rompidas ligacoes ionicas, dissulfeto, pontes de hidrogenio e interacoes fracas, do tipo Van der Waals. Com essa desnaturacao, surgem proteinas com diferentes pesos moleculares, bem como aminoacidos ate entao indisponiveis, o que interfere no ISA.

A cor e uma qualidade visual (atributo) importante dos produtos alimenticios. Existem muitas reacoes que ocorrem durante a extrusao que afetam a cor. Entre elas, as mais comuns sao as reacoes de escurecimento nao enzimatico (reacao de Maillard e caramelizacao) e a degradacao de pigmentos (ILO & BERGHOFER, 1999).

A luminosidade dos produtos extrusados variou de 70,35 a 77,96, valores inferiores aos obtidos na analise das misturas de polvilho azedo e farinha de soja antes do processo de extrusao, os quais variaram de 89,71 a 93,85, da maior para a menor porcentagem de farinha de soja na mistura.

A analise estatistica dos dados mostrou nao terem ocorrido efeitos dos fatores temperatura de extrusao e porcentagem de farinha de soja para esse parametro de cor; contudo, a menor luminosidade foi observada na condicao de maior temperatura de extrusao testada.

Para o croma a*, observou-se uma variacao de 0,31 a 0,70 nas misturas antes do processo de extrusao, com o maior valor obtido na mistura com maior porcentagem de farinha de soja. Nos produtos extrusados, ocorreu uma variacao de 3,7 a 5,31 para esse componente de cromaticidade. A analise dos coeficientes de regressao evidenciou efeito linear da temperatura de extrusao sobre o croma a*. O aumento da temperatura acarretou aumento do croma a*.

A analise do componente de cromaticidade b* nas misturas antes do processo de extrusao mostrou uma variacao de 9,23 a 15,61, com maior valor na mistura com 34,3% de farinha de soja. Apos a extrusao, nas diferentes condicoes experimentais, os produtos extrusados apresentaram valores de croma b* variando de 19,23 a 27,94, evidenciando a ocorrencia de reacoes de escurecimento.

Com relacao ao efeito dos fatores do processo sobre esse parametro de cor, a analise dos coeficientes de regressao mostrou ter ocorrido efeito linear da porcentagem de farinha de soja sobre esse parametro. O aumento do croma b* e diretamente proporcional ao aumento da porcentagem de farinha de soja na mistura com o polvilho azedo, o que ja havia sido observado nas misturas antes do processo de extrusao.

Um parametro de qualidade de grande importancia na aceitacao de produtos extrusados e a dureza, parametro de textura que fisicamente representa a forca necessaria para produzir certa deformacao; enquanto que, sensorialmente, representa a forca necessaria para a compressao de uma substancia entre os dentes (MEILGAARD et al., 1999). A dureza dos biscoitos de polvilho e soja extrusados variou de 3,58 a 5,9kgf.

A analise dos coeficientes de regressao mostrou ter ocorrido efeito linear da porcentagem de farinha de soja na mistura, efeito quadratico da temperatura de extrusao e efeito da interacao dos fatores sobre a textura dos produtos extrusados.

O que se deseja em snacks com boas caracteristicas de textura e que os valores de dureza sejam baixos. De acordo com a superficie de resposta tracada a partir do modelo ajustado, biscoitos com menor dureza sao obtidos nas condicoes de elevada temperatura e baixas porcentagens de farinha de soja na mistura com o polvilho azedo (Figura 2).

CONCLUSAO

A partir dos resultados obtidos, foi possivel concluir que a mistura do polvilho azedo com a farinha de soja pode ser utilizada na producao de biscoito funcional de polvilho azedo, sendo possivel a obtencao das caracteristicas desejadas para esse tipo de produto, como elevada expansao, indices intermediarios de absorcao e solubilidade em agua, cor clara e menor dureza, quando o processo ocorre em condicoes intermediarias de temperatura na zona de extrusao e menor porcentagem de farinha de soja.

[FIGURE 2 OMITTED]

AGRADECIMENTO

Os autores agradecem o auxilio financeiro da Fundacao de Apoio a Pesquisa do Estado de Sao Paulo (FAPESP).

REFERENCIAS

ALVIM, I.D. et al. Desenvolvimento de farinhas mistas extrusadas a base de farinha de milho, derivados de levedura e caseina. Ciencia e Tecnologia de Alimentos, Campinas, v.22 p.170-176, 2002. Disponivel em: <http://www.scielo.br/ scielo.php?script = sci_arttext&pid = S0 10 120612002000200012&lng=pt&nrm=iso>. Acesso em: 22 jan. 2009. doi: 10.1590/S0101-20612002000200012.

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Magali Leonel (I) Josiane Carreira Martins (II) Martha Maria Mischan (III)

(I) Centro de Raizes e Amidos Tropicais, Universidade Estadual Paulista "Julio de Mesquita Filho" (UNESP), 18610-307, Botucatu, SP, Brasil. E-mail: mleonel@fca.unesp.br. Autor para correspondencia.

(II) Curso de Nutricao, Instituto de Biociencias, UNESP, Botucatu, SP, Brasil.

(III) Departamento de Bioestatistica, Instituto de Biociencias, UNESP, Botucatu, SP, Brasil

Recebido para publicacao 19.01.10 Aprovado em 06.05.10 Devolvido pelo autor 09.06.10 CR- 3029
Tabela 1--Parametros variaveis do processo de extrusao.

                           Fatores ou
                           variaveis
Niveis                    independentes

Axiais      Codificados     T       FS

- [alpha]      -1,41      61,4     5,7
               -1         70       10
               0          90       20
               +1         110      30
+ [alpha]      +1,41      118,6    34,3

T: Temperatura de extrusao ([degrees]C); FS: Farinha de soja (%).

Tabela 2--Coeficientes de regressao (modelo [y.sub.k] =
[[beta].sub.0] + [[beta].sub.1] [x.sub.1] + [[beta].sub.2] [x.sub.2]
+ [[beta].sub.12] [x.sub.1][x.sub.2]).

                           Variaveis dependentes

Parametros           IE          IAA        ISA    [L.sup.*]

[[beta].sub.0]    3,35        7,83        62,45     74,36
[[beta].sub.1]    -0,22 **    -0,29 *     2,58 *    -1,09
[[beta].sub.2]    -0,26 ***   -1,20 ***   5,81 **   -1,34
[[beta].sub.11]   0,22 **     -0,22       2,52      -0,23
[[beta].sub.22]   0,09        0,36 *      -1,82     0,66
[[beta].sub.12]   0,03        0,46 *      -1,11     -0,95
[R.sup.2]         0,9641      0,9718      0,9101    0,6710
Pr>F              0,0013      0,0007      0,0119    0,2264

                        Variaveis dependentes

Parametros         [a.sup.*]   [b.sup.*]       DU

[[beta].sub.0]    4,69         22,12        3,7828
[[beta].sub.1]    0,43 *       0,32         -0,2257
[[beta].sub.2]    0,11         2,07 **      0,5415 **
[[beta].sub.11]   -0,16        -0,17        0,5412 *
[[beta].sub.22]   -0,35        0,73         0,3601
[[beta].sub.12]   0,45         0,14         0,5125 *
[R.sup.2]         0,7561       0,8206       0,8796
Pr>F              0,1200       0,0604       0,0239

[[beta].sub.1] = temperatura (linear); [[beta].sub.2] = farinha de
soja (linear); [[beta].sub.11] = temperatura (quadratico);
[[beta].sub.22] = farinha de soja (quadratico); [R.sup.2] =
coeficiente de determinacao; * = P<0,05, ** = P< 0,01, *** = P<0,001;
IE = indice de expansao; IAA = indice de absorcao de agua g gel
[g.sup.-1]; ISA = indice de solubilidade em agua (%); [L.sup.*] =
luminosidade; [a.sup.*] = croma [a.sup.*]; [b.sup.*] = croma
[b.sup.*]; DU = dureza (kgf).
COPYRIGHT 2010 Universidade Federal de Santa Maria
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Author:Leonel, Magali; Martins, Josiane Carreira; Mischan, Martha Maria
Publication:Ciencia Rural
Date:Jun 1, 2010
Words:3616
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