Orientador: Rosiane Lopes da Cunha

Texto em inglês e português

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos

Resumo: Os sistemas auto-organizáveis como meio para obtenção de produtos com diferentes características têm sido estudados como uma alternativa aos métodos tradicionais de produção de emulsões e gelificação. Todavia, a formação de produtos com ingredientes biocompatíveis ainda é pouco explorada,...

Resumo: Os sistemas auto-organizáveis como meio para obtenção de produtos com diferentes características têm sido estudados como uma alternativa aos métodos tradicionais de produção de emulsões e gelificação. Todavia, a formação de produtos com ingredientes biocompatíveis ainda é pouco explorada, devido à complexidade e a toxicidade de alguns dos ingredientes geralmente utilizados. Nesse contexto, o objetivo geral desse trabalho foi produzir sistemas com diferentes características a partir do estudo do diagrama de fases de sistemas compostos por água, óleo vegetal, surfactante e co-surfactante biocompatíveis, além de um biopolímero gelificante. Na primeira parte deste estudo, a influência da concentração do co-surfactante (etanol) e da insaturação do óleo (óleo de girassol comum ou óleo de girassol alto oléico, HOSO) foi investigada. Os resultados mostraram que, dependendo da composição do meio, foram obtidas diferentes estruturas (microemulsões ou líquidos cristalinos) com distintos comportamentos reológicos. A formação dessas estruturas foi influenciada pela insaturação do óleo e pela concentração de etanol. Na segunda etapa, a substituição do etanol por ácidos orgânicos (acético e propiônico) foi estudada, bem como sua influência no comportamento reológico-estrutural dos sistemas. Nesse caso, a estruturação dos sistemas foi dependente da combinação entre os ingredientes. O óleo de girassol solubilizou maior quantidade de ácido propiônico devido sua maior hidrofobicidade, enquanto o HOSO apresentou mais afinidade com o ácido acético. Essa diferença de afinidades levou a mudanças no mecanismo de difusão do co-surfactante, bem como sua susceptibilidade à partição. A fim de estudar a viabilidade da adição da goma gelana nas microemulsões para obtenção de sistemas gelificados, uma terceira etapa foi realizada com o intuito de avaliar a interação desse polissacarídeo com o surfactante. Foram observados dois comportamentos predominantes, dependendo da concentração dos componentes. Em baixas concentrações de surfactante, a rede de gelana prevaleceu formando géis fortes com claro ponto de ruptura. Com o aumento da concentração, o surfactante começou a se auto-organizar em estruturas mais complexas até que em altas concentrações sua estrutura se tornou predominante com formação de géis fracos. Na última etapa do trabalho, a goma gelana foi adicionada em alguns sistemas do diagrama de fases formulados com HOSO com ou sem ácido acético. Os géis formulados sem ácido acético foram homogêneos e dependentes da razão água/surfactante. A maior quantidade de água levou a géis mais resistentes devido à formação de uma rede de gelana mais densa. Por outro lado, maiores concentrações de surfactante levaram a géis mais fracos e ao aparecimento de uma temperatura de transição relacionada à estruturação do surfactante. A adição de ácido levou à desestabilização da estrutura cristalina, impedindo a estruturação do surfactante. Além disso, ao invés de géis homogêneos, foram formados géis particulados ou microgéis, que foram auto-sustentáveis apenas em altas concentrações de água. Por fim, este trabalho mostrou que sistemas auto-organizados são de particular utilidade na obtenção de produtos com diferentes características tecnológicas, cujas propriedades podem ser moduladas de acordo com a aplicação

Abstract: Self-assembly systems as a way to obtaining products with different characteristics have been studied as an alternative to traditional emulsification and gelation methods. However, the use of biocompatible ingredients in these systems was scarcely explored due to the complexity or toxicity...

Abstract: Self-assembly systems as a way to obtaining products with different characteristics have been studied as an alternative to traditional emulsification and gelation methods. However, the use of biocompatible ingredients in these systems was scarcely explored due to the complexity or toxicity of the most common ingredients. Thus, the aim of this work was to produce systems with different technological characteristics from the study of phase diagrams composed by water, edible oil, surfactant and biocompatible cosurfactants, as well as a gelling biopolymer. In the first part of this work, the influence of the cosurfactant (ethanol) concentration and oil unsaturation (sunflower oil or high oleic sunflower oil, HOSO) was investigated from the phase-diagrams construction. Results showed that depending on the systems composition different structures could be obtained (microemulsion or liquid crystalline) with different rheological behavior. Moreover, the formation of these structures was influenced by the oil unsaturation and ethanol concentration. In the second step, the replacement of ethanol by organic acids (acetic and propionic) was evaluated, as well as their influence on the rheological-structural behavior. In this case, the systems self-assemble was dependent on the ingredients combination. Sunflower oil solubilized a great amount of propionic acid due to its higher hydrophobicity, whereas HOSO presented more affinity with acetic acid. These affinity differences between oil and cosurfactant changed the diffusion mechanism of the acid through the surfactant and oil tails as well as its susceptibility to the partition phenomenon. In order to study the feasibility of gellan gum addition in the microemulsion to obtain gelled systems, a third step was carried out to evaluate the interactions between this polysaccharide and the surfactant. It was observed two prevailing behavior depending on the components concentration. At low surfactant concentration the gellan network prevailed and formed hard gels were formed with clear rupture point. With the surfactant content increase, its moieties started to self-assembly in highly organized structures until that, at high concentration, these structures became predominant with the formation of weak or soft gels. In the last part of this work gellan gum was added to some systems of the phase diagram formulated with HOSO with or without acetic acid. The gels formulated without acetic acid were homogeneous gels and dependent on the water/surfactant ratio. The higher water content led to harder gels due to the formation of a denser gellan network. On the other hand, higher surfactant concentration led to weaker gels and a transition temperature related to the surfactant structuration was observed. The acid acetic addition led to the liquid crystalline destabilization, hindering the surfactant structuration. Moreover, instead of bulky gels, particulate gels or microgels were formed, which were self-supporting only at high water concentration. Finally, this work showed that self-assembly systems are particularly useful to obtain products with different technological characteristics, whose properties can be modulated according to the application