Gelificação a frio de proteinas do soro do leite : efeito da taxa de acidificação, pH final e adição de polissacarideos
Angelo Luiz Fazani Cavallieri
TESE
Português
(Broch.)
T/UNICAMP C314g
[Cold set gelation of whey proteins]
Campinas, SP : [s.n.], 2007.
218p. : il.
Orientador: Rosiane Lopes da Cunha
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Resumo: A gelificação a frio de soluções de isolado protéico de soro (WPI) foi realizada pela adição de diferentes quantidades de glucona-d-lactona (GDL) a soluções de WPI desnaturadas termicamente (80ºC/30 minutos). Foram analisados sistemas protéicos puros (WPI na concentração de 7% p/p) e mistos,...
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Resumo: A gelificação a frio de soluções de isolado protéico de soro (WPI) foi realizada pela adição de diferentes quantidades de glucona-d-lactona (GDL) a soluções de WPI desnaturadas termicamente (80ºC/30 minutos). Foram analisados sistemas protéicos puros (WPI na concentração de 7% p/p) e mistos, após a adição de xantana ou guar (concentração WPI 5% fixa e de polissacarídeos, 0,1, 0,3 e 0,5% p/p). Estes sistemas exibiram diferentes taxas de acidificação e valores de pH final em torno do ponto isoelétrico das principais frações protéicas do soro (5,2 a 3,9). Nos sistemas protéicos puros foi possível distinguir dois estágios de desenvolvimento estrutural: 1-início da formação da rede até o ponto de gel, em que as propriedades reológicas não foram influenciadas pela taxa de acidificação, e 2- subseqüente desenvolvimento estrutural com a redução do pH devido a fortalecimento de ligações e rearranjos estruturais. O processo lento de acidificação levou a géis mais estruturados no pH final de 5,2 enquanto que a acidificação rápida produziu géis mais frágeis (pH 4,2), que mostraram rearranjo estrutural após a obtenção do pH final. No pH de equilíbrio em torno do pI, a capacidade de retenção de água foi menor, o que foi associado à menor solubilidade protéica (exceto da fração ß-Lg) nestas condições. A solubilidade protéica na presença ou ausência de condições desnaturantes indicou que interações eletrostáticas foram responsáveis pela manutenção da rede nos pHs 5,2 a 4,6, porém um maior caráter hidrofóbico foi visualizado no pH 4,2. A adição de polissacarídeos levou a uma descontinuidade da estrutura da rede do gel, com um aumento da quantidade de poros. A adição de xantana enfraqueceu a rede e diminuiu a sua deformabilidade. Em menores taxas de acidificação e concentração de xantana visualizou-se a formação de géis heterogêneos (separação de fases macroscópica), com maiores valores de lacunaridade (descontinuidade da microestrutura), e menores valores de dimensão fractal, Df, (agregados protéicos menores e menos complexos na rede). No entanto, o aumento da taxa de acidificação e diminuição do pH final levou à formação de géis homogêneos, com uma rede mais forte, um sistema menos poroso e com maiores valores de Df (agregados mais complexos na rede devido a maior interação eletrostática entre proteínas e xantana). Em elevadas concentrações de guar houve formação de géis não auto-sustentáveis com grande lacunaridade e menores Df. Em menores concentrações de guar observou-se a formação de uma rede contínua no gel (menos porosa), com menores valores de Df. Nos géis autosustentáveis foi visualizado que o aumento da taxa de acidificação levou a géis com maior valor de tensão de ruptura e módulo de elasticidade, maior Df e menor lacunaridade, o que foi associado ao aumento de interação proteína-proteína. A descontinuidade da microestrutura nos géis WPI-xantana foi resultado de fenômenos simultâneos de separação de fases (condição inicial dos sistemas no pH 6,7) e gelificação (fase de redução de pH), sendo, portanto influenciada pela concentração de xantana, taxa de acidificação e pH final do gel, enquanto que nos géis WPI-guar o efeito predominante do aumento da concentração de guar foi associado a efeitos de exclusão de volume entre as proteínas do soro e a guar
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Abstract: The cold set gelation of whey protein isolate (WPI) solutions was induced by addition of several amounts of glucone-d-lactone (GDL) to thermal denatured (80ºC/30min) WPI solutions. Pure whey protein systems (7% WPI w/w) and mixed WPI-xanthan or WPI-guar gels (5% WPI w/w with the addition...
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Abstract: The cold set gelation of whey protein isolate (WPI) solutions was induced by addition of several amounts of glucone-d-lactone (GDL) to thermal denatured (80ºC/30min) WPI solutions. Pure whey protein systems (7% WPI w/w) and mixed WPI-xanthan or WPI-guar gels (5% WPI w/w with the addition of 0.1, 0.3 and 0.5% polysaccharide) were studied. The systems showed different acidification rates, which led to different final pH values near the isoelectric point (pI) of the main whey proteins (5.2 to 3.9). Two gelation stages were defined in pure whey protein systems: 1- until the gel point, in which the rheological properties were not influenced by the acidification rates; 2- gel structure development until the pH equilibrium, in which bonds strengthening and molecular rearrangements on gel network took place. Lower acidification rates led to stronger and structured gels at final pH 5.2. However, the increase in acidification condition caused the formation of weaker gels at final pH 4.2. In the latter case, molecular rearrangements on structure took place during a long time after the achievement of steady pH values. At this pH, the water retention capacity of the gels was also lower, which was attributed to more fragile network but mainly due to the lower protein solubility (except ß-Lg fractions) near the pI. The protein solubility in buffers also showed that electrostatic interactions were involved in gel structure stabilization at final pH range of 5.2-4.6 and a more hydrophobic contribution was observed at pH 4.2. The polysaccharide addition caused the formation of great discontinuity on gels structure, leading to an increment on gel porosity. The xanthan addition weakened the gels. Heterogeneous gels (macroscopic phase separation), with higher values of lacunarity (network discontinuity) and lower values of fractal dimension, Df, (smaller and less complex aggregates) were formed at lower acidification conditions and xanthan concentration. However, the increase in acidification rate led to homogeneous gels formation, with lower lacunarity. This could be explained by an increased electrostatic attraction between proteins and xanthan at pH<pI, leading to higher values of stress at rupture and elasticity modulus at final pHs 5.2 and 4.2, respectively. At higher guar concentration the WPI-guar gels were not self-supported, with greater lacunarity and lower Df values. More continuous network was observed for mixed gels at lower guar concentration. The increase in acidification rate led a reduction in lacunarity and an increase stress at rupture; elasticity modulus and Df values of self supported WPI-guar gels. This latter result was attributed to an increase in protein-protein interactions. The network discontinuity in mixed WPI-xanthan gels was attributed to simultaneous effects of phase separation and gelation. These effects were influenced by xanthan concentration, acidification rate and final pH. However, mixed WPI-guar gels showed a predominant effect of guar concentration on microstructure discontinuity, which was attributed to excluded volume effects between the whey proteins and guar
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Cunha, Rosiane Lopes da, 1967-
Orientador
Gabas, Ana Lúcia
Avaliador
Menegalli, Florência Cecília, 1944-2017
Avaliador
Nicoletti, Vania Regina
Avaliador
Braga, Ana Luiza Mattos
Avaliador
Gelificação a frio de proteinas do soro do leite : efeito da taxa de acidificação, pH final e adição de polissacarideos
Angelo Luiz Fazani Cavallieri
Gelificação a frio de proteinas do soro do leite : efeito da taxa de acidificação, pH final e adição de polissacarideos
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