Orientador: Flavia Maria Netto

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

Resumo: Nos confeitos aerados (marshmallow e nougat), a espuma é produzida pela aeração de xaropes de açúcares, estabilizada por proteínas tais como proteínas da clara de ovo (PCO). A pectina, polissacarídeo aniônico, pode formar complexos eletrostáticos com proteína em pH abaixo do ponto...

Resumo: Nos confeitos aerados (marshmallow e nougat), a espuma é produzida pela aeração de xaropes de açúcares, estabilizada por proteínas tais como proteínas da clara de ovo (PCO). A pectina, polissacarídeo aniônico, pode formar complexos eletrostáticos com proteína em pH abaixo do ponto isoelétrico da proteína. A hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) é um polissacarídeo neutro com propriedades emulsificantes. O trabalho visou estudar as propriedades espumantes (capacidade de aeração e estabilidade da espuma) da PCO na presença destes polissacarídeos em solução aquosa e sistema modelo de açúcares. Na primeira etapa, foram avaliados os efeitos das interações PCO/polissacarídeo nas propriedades espumantes em solução aquosa. Os efeitos da concentração de biopolímeros (2,0-4,0% p/p), proporção PCO:pectina (15:1-55:1) e temperatura (70-80 °C) nas propriedades espumantes no pH 3,0 foram avaliados, utilizando delineamento composto central. Na proporção PCO:pectina 15:1, os complexos eram próximos da eletroneutralidade e com tamanho médio de 95,91+ ou - 8,19 µm, conduzindo para maior estabilidade da espuma quanto à desproporção. Na proporção 55:1, os complexos não eram eletricamente neutros e com tamanho médio de 45,92+ ou - 3,47 µm, resultando em espumas com menor drenagem de líquido e coalescência. Foram avaliados os efeitos de concentração de biopolímeros (2,0-5,0% p/p), proporção PCO:HPMC (2:1-18:1) e pH (3,0-6,0) a 75 °C utilizando delineamento composto central rotacional (DCCR) e do comportamento dos biopolímeros na solução aquosa em diferentes pH nas propriedades espumantes. No pH 3,0, os biopolímeros eram compatíveis, conduzindo a melhores propriedades espumantes enquanto nos pH 4,5 e 6,0, os biopolímeros eram incompatíveis, resultando em menor estabilidade com relação a desproporção. Na segunda etapa do trabalho, foram avaliados os efeitos das interações PCO/polissacarídeo em sistema modelo de açúcares com características de marshmallow (densidade<0,50 g/mL; atividade de água<0,75). A composição da solução de açúcares (42,5% sacarose, 42,5% xarope de glicose e 15% de açúcar invertido) foi definida utilizando delineamento experimental de mistura. Os efeitos da concentração de biopolímeros (1,40¿5,60% p/p) e proporção PCO:pectina (7:1¿63:1) nas respostas foram avaliadas utilizando um DCCR, no pH 3,0. As respostas foram viscosidade aparente da mistura açúcares/PCO/pectina antes do batimento e densidade, overrun, parâmetros reológicos da amostra aerada recém-processada e após 24 horas (módulo elástico G¿, módulo viscoso G" e 'delta'). Na proporção PCO:pectina 7:1, a mistura apresentou baixa capacidade de aeração e uma espuma com característica menos sólida e baixa estabilidade. Na proporção 49:1, a mistura apresentou maior capacidade de aeração e comportamento elástico da espuma. Os efeitos da concentração de biopolímeros (1,4-5,6% p/p) e proporção clara de ovo:HPMC (2:1-18:1) nas respostas das misturas açúcar/PCO/HPMC foram avaliados, utilizando um DCCR no pH 3,0 e as mesmas respostas avaliadas no estudo com misturas açúcar/PCO/pectina. Na concentração de biopolímeros 5,0% p/p e proporção PCO:HPMC 14:1 foram realizados experimentos em diferentes pH. No pH 3,0, foram obtidos maior capacidade de aeração e comportamento elástico. No pH 4,5, a espuma apresentou melhor estabilidade comparada a espuma no pH 3,0. No pH 6,0, a espuma apresentou propriedades espumantes ruins e comportamento viscoso. Portanto, o controle das interações proteína/polissacarídeo é um fator chave para o desenvolvimento de produtos aerados com maior estabilidade física

Abstract: In aerated confectionery (marshmallow and nougat), foam is produced by aeration of sugar syrups and stabilized by proteins such as egg white protein (EW). Pectin, an anionic polysaccharide, may form electrostatic complexes with protein at pH values bellow the isoeletric point (pI) of the...

Abstract: In aerated confectionery (marshmallow and nougat), foam is produced by aeration of sugar syrups and stabilized by proteins such as egg white protein (EW). Pectin, an anionic polysaccharide, may form electrostatic complexes with protein at pH values bellow the isoeletric point (pI) of the protein. Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is a neutral polysaccharide with emulsifying properties. The study aimed at studying the foaming properties (foaming capacity and foam stability) of EW in the presence of these polysaccharides in aqueous solution and high sugar system. Firstly, the effects of EW/polysaccharide interaction on the foaming properties in aqueous solution were evaluated. The effects of biopolymer concentration (2.0-4.0% w/w), EW:pectin ratio (15:1-55:1) and temperature (70-80 °C) were evaluated at pH 3.0, using a central composite design. At EW:pectin ratio 15:1, the complexes were close to electroneutrality and with an average size of 95.91+ or - 8.19 µm, leading to greater stability related to disproportionatin. At ratio 55:1, the complexes were not electrically neutral and with an average size of 45.92+ or - 3.47 µm, resulting in a low drainage of liquid and coalescence. The effects of biopolymer concentration (2.0-5.0% w/w), EW:HPMC ratio (2:1-18:1) and pH (3.0-6.0) at 75 °C were evaluated using central composite rotatable design (CCRD) and the behavior of biopolymer in aqueous solution on the foaming properties at different pH. At pH 3.0, EW and HPMC were compatible leading to better foaming properties whereas at pH 4.5 and 6.0, EW and HPMC were incompatible resulting in lower stability related to disproportionation. In the second part of the study, the effects of EW/polysaccharide interactions on a model system of sugar with characteristics of marshmallow (density<0.50 g/mL; water activity<0.75) were evaluated. For that, a sugar solution composition (42.5% of sucrose, 42.5% of glucose syrup and 15.0% of invert sugar) was defined by a mixture experimental design. The effects of biopolymer concentration (1.40-5.60% w/w) and EW:pectin ratio (7:1-63:1) on the reponses were evaluated using CCRD, at pH 3.0. The responses were apparent viscosity of sugar/EW/pectin mixture before whipping, overrun, foam density and, rheological parameters of fresh foam and foam aged for 24 h (elastic modulus G¿, viscous modulus G" and phase angle 'delta'). At EW:pectin ratio 7:1, the mixture showed low foaming capacity and a foam with less solid character and low stability. At ratio 49:1, the mixture presented greater foaming capacity and elastic behavior of foam. The effects of biopolymer concentration (1.4-5.6% w/w) and EW:HPMC ratio (2:1-18:1) on the responses of sugar/EW/HPMC mixtures were evaluated using CCRD at pH 3.0 and the same responses evaluated in the study of sugar/EW/pectin mixtures. At biopolymer concentration 5.0% w/w and EW:HPMC ratio 14:1, experiments were carried out at different pH. At pH 3.0, the higher foaming capacity and elastic behavior were obtained. At pH 4.5, foam showed better stability than foam at pH 3.0. At pH 6.0, foam presented the poorest foaming properties and viscous behavior. Thus, the control of protein/polysaccharide interactions is a key factor for the aerated products developing with higher stability