Sistemas complexos de baixo teor de lipídeos estabilizados pela interação eletrostática entre biopolímeros com aplicação de ultrassom ou alta pressão

Autor(es)

Kivia Mislaine Albano

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Data de defesa: 2017-08-25
• Orientador: Vânia Regina Nicoletti

Resumo

Sistemas de partículas coloidais a base de biopolímeros naturais vêm sendo cada vez mais usados como sistemas de encapsulação ou de veiculação de ingredientes ativos, ou ainda para modular as propriedades sensoriais dos alimentos. A maior parte dessas aplicações envolve uma etapa de emulsificação durante o processamento. A heteroagregação de gotículas de lipídeos com proteínas e polissacarídeos pode ser usada para criar emulsões altamente viscosas ou similares a géis, mas com um conteúdo de óleo menor que as emulsões convencionais. Essa agregação é induzida pela mistura de uma emulsão primária - na qual as gotículas de óleo são estabilizadas por uma proteína - com uma solução de polissacarídeo em pH no qual os biopolímeros apresentam cargas opostas. A aplicação de ultrassom (US) de alta intensidade e de homogeneizador a alta pressão com o objetivo de alterar propriedades funcionais dos biopolímeros vem sendo bastante estudada e, além disso, são métodos que possibilitam a preparação de emulsões com tamanhos de gotas reduzidos. Inicialmente, foi determinado o potencial zeta das proteínas (concentrado proteico de soro de leite, WPC, isolado proteico de soja, SPI) e polissacarídeos (pectina e alginato de sódio) puros, buscando identificar o pH de maior potencial de interação, constatando ocorrer no pH 3,5. Em seguida, foi investigada a interação entre os pares de proteína-polissacarídeo (WPC/Pectina, WPC/Alginato, SPI/Pectina e SPI/Alginato) no pH 3,5 em função da razão proteína:polissacarídeo (1:1, 2:1, 3:1, 4:1 e 5:1), com e sem a aplicação de ultrassom. Foram feitos ensaios de turbidimetria, avaliação visual, microscopia ótica, bem como de reologia em cisalhamento constante com ajuste de modelos reológicos e em cisalhamento oscilatório, ambos a 25 ºC. Após essa avaliação, devido às características físicas apresentadas sistemas com e sem aplicação de US na razão proteína:polissacarídeo 1:1 (sem forte separação de fases) e 4:1 (com forte separação de fases) foram selecionados para análise de FT-IR e preparo das emulsões. A turbidimetria indicou que a aplicação de ultrassom ocasionou a diminuição de tamanho das partículas complexadas dispersas no meio, gerando uma solução menos turva, o que consequentemente diminuiu a leitura de absorbância, exceto para o par SPI:PEC. Para os pares contendo alginato, a avaliação visual permitiu observar a formação de complexos coacervados que sedimentaram, indicando a forte interação eletrostática entre os polímeros. Os pares com pectina não apresentaram sedimentação, mas complexos também foram formados, porém solúveis o que pode indicar a miscibilidade dos polímeros. Os modelos reológicos Lei da Potência, Sisko e Newton ajustaram-se bem aos dados (R2 > 0,9) de acordo com as características das amostras. Os pares WPC:ALG e SPI:ALG apresentaram comportamento pseudoplástico (n < 1), o índice de consistência (K) aumentou com o aumento da proporção de proteína, e houve leve tixotropia. No entanto, a aplicação de ultrassom reduziu a tixotropia do par SPI:ALG por reduzir o tamanho dos complexos minimizando os efeitos da taxa de deformação aplicada. O comportamento dos pares WPC:PEC e SPI:PEC mostraram que a pectina interage com as proteínas de forma diferente que o alginato; apresentando comportamento predominantemente newtoniano. Nos ensaios de cisalhamento oscilatório, com os pares de alginato G’ foi maior que G’’ em toda faixa de frequência aplicada, indicando um material estruturado e viscoelástico. A microscopia ótica confirmou as imagens obtidas na avaliação visual e ajudou a explicar com mais clareza os dados obtidos nos ensaios de reologia. O FTIR indicou os grupos estruturais das aminas, estiramento C-H, amidas I e II presentes nas proteínas e as hidroxilas, a estrutura do sacarídeo e ácidos carboxílicos I e II encontrados nos polissacarídeos. A reologia das emulsões sonicadas foi investigada em cisalhamento constante e oscilatório e os resultados indicaram que as emulsões preparadas com proteínas e pectina, apresentaram comportamento newtoniano. Essas emulsões foram formadas por pequenas gotas e se mostraram estáveis, exceto em algumas proporções de SPI, onde houve instabilidade. Emulsões preparadas com proteínas e alginato apresentaram comportamento pseudoplástico e embora com separação de fases, o creme permaneceu estável no decorrer de 7 dias; houve formação de gotas maiores e o índice de cremeação diminuiu com o aumento de óleo, tendendo a uma emulsão estável para proporção 1:1. A influência dos componentes na instabilidade das emulsões foi comprovada pela análise de composição química. Cremes das emulsões com alginato apresentaram G’ > G’’ em toda faixa de frequência aplicada, indicando ser um material estruturado. Na sequência do trabalho foram realizadas análises do comportamento reológico das emulsões em função de rampas de aquecimento/resfriamento que permitiram identificar o efeito da temperatura nas emulsões e a influência do biopolímero predominante. A microscopia confocal de varredura a laser permitiu identificar a forma física e a distribuição das gotas para cada sistema, que foi comprovada pela análise de distribuição de tamanho de gotas, que apresentou pequenas gotículas para sistemas com pectina e maiores gotas nos sistemas com alginato. Por fim, foi aplicado um homogeneizador de alta pressão de dois estágios nas emulsões com alginato na proporção 1:1 que propiciou a estabilização das emulsões com significativa redução do tamanho de gotículas em relação às emulsões preparadas com ultrassom, diagnosticado por análise visual, microscopia ótica e análise de distribuição de tamanho de gotas, além da redução da viscosidade aparente em ambos sistemas e a permanência de um material estruturado com G’ > G’’ em toda frequência aplicada. Conclui-se que os biopolímeros e os processos de homogeneização utilizados no preparo das emulsões tiveram forte influência na estabilização de emulsões. As emulsões estáveis obtidas sugerem sua aplicação como possíveis substitutos de gordura devido ao baixo teor de lipídeos assim como os cremes são uma alternativa na melhoria de atributos sensoriais de produtos alimentícios devido às características reológicas apresentadas. (AU)

• Processo FAPESP: 13/10842-9 - Sistemas complexos de baixo teor de lipídeos estabilizados pela interação eletrostática entre biopolímeros com aplicação de ultrassom ou alta pressão.
• Beneficiário: Kivia Mislaine Albano
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado