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Type: TESE
Title: Formação, estrutura e propriedades reologicas de sistemas biopolimericos
Title Alternative: Formation, structure and rheological properties of biopolymers systems
Author: Braga, Ana Luiza Mattos
Advisor: Cunha, Rosiane Lopes da, 1967-
Abstract: Resumo: A utilização de diversos biopolímeros é uma prática comum nas indústrias de alimentos, especialmente em produtos lácticos, embutidos e a base de soja. O objetivo geral deste trabalho foi estudar as interações entre proteínas e polissacarídeos em sistemas contendo, ou não, co-soluto, em solução aquosa (pH 7,0) ou géis acidificados. Dentre as proteínas e os polissacarídeos utilizados na indústria de alimentos, foram estudados mais profundamente a goma xantana, o caseinato de sódio e o isolado protéico de soja (tanto em solução quanto em géis). Os polissacarídeos jataí (LBG), gelana, Na-alginato e k-carragena foram estudados apenas em soluções. As interações entre os componentes foram estudadas 1) por microscopias confocal, de força atômica e de contraste de fases e rheo-SALS (¿small angle light scattering¿); 2) por reologia a baixas e altas deformações, em cisalhamento ou compressão; 3) por análises químicas para determinar o tipo de força das interações. Os estudos sobre as propriedades físicas de soluções puras de biopolímeros mostraram que soluções de proteína seguem um comportamento Newtoniano, enquanto que os polissacarídeos apresentam comportamento Newtoniano a baixa concentração e pseudoplástico com o aumento desta. O tratamento térmico de soluções de xantana bem como a adição de sacarose reduziram a elasticidade da solução, sendo que a adição de sacarose afetou as propriedades reológicas apenas de soluções anisotrópicas ou bifásicas (anisotropia e isotropia simultâneas). Um novo modelo baseado na equação de BST (Blatz, Sharda, Tschoegl, 1974) foi proposto para predizer um maior número de propriedades mecânicas dos géis biopoliméricos tendo sido observado um bom ajuste dos dados. Quanto mais lenta a acidificação promovida por GDL, mais interconectada e forte foi a rede protéica em géis puros de Na-caseinato e SPI. O aumento da tensão e deformação de ruptura de géis formados com GDL foi obtida pelo aumento da concentração de proteína em géis puros de SPI, pela adição de xantana ou pela redução do conteúdo de proteína em géis contendo xantana. Por outro lado, a adição de xantana enfraqueceu os géis térmicos de SPI, provavelmente devido a ligação deste polissacarídeo com a sub-unidade b-7S. Em soluções aquosas pH 7,0, a k-carragena foi mais compatível com o Na-caseinato e com SPI do que o Na-alginato. No entanto, os resultados de ¿rheo-SALS¿ e CLSM mostraram que misturas de caseinato e alginato apresentaram maior capacidade de formar emulsões do tipo água-água do que sistemas com carragena. Além disto, o sistema com SPI e Na-alginato também formou emulsão, mas com a fase dispersa de proteína gelificada. Misturas com gelana apresentaram-se homogêneas devido a baixa tensão interfacial do sistema. Palavras-chave: proteína, polissacarídeo, interação, gel, emulsão, biopolímero, solução, reologia, separação de fases, CLSM, ¿rheo-SALS¿

Abstract: Biopolymers are widely used in dairy products, canned foods, bakery products, salad dressings, beverages, sauces, soups and other processed foodstuffs to improve textural characteristics, flavour and shelf life. The aim of the present Ph.D. thesis was to study the protein-polysaccharide interactions in aqueous systems (pH 7.0) or acidified gels. It was studied seven different biopolymers used in the food industry, being two proteins and five polysaccharides. Soy protein isolate (SPI), Na-caseinate and xanthan were studied in aqueous solutions and gels systems, while locust bean gum (LBG), gellan, Na-alginate and k-carrageenan were studied only in aqueous solutions. The protein-polysaccharide interactions were evaluated as following: 1) microstructures ¿ by using confocal (CLSM), atomic force and phase contrast microscopes and rheo-SALS (small angle light scattering); 2) macrostructures, evaluated trough small- and large-strain rheology under shear or compression; 3) chemical analysis - in order to determine the kind of interaction forces that maintained the gels structure. The results on the physical properties of pure biopolymers solutions revealed that the proteins showed Newtonian behaviour, while the polysaccharides showed either Newtonian or non-Newtonian behaviour depending on its type and solution concentration. The annealing temperature of xanthan solutions and the addition of sucrose caused a reduction on the solution elasticity. It was observed that sucrose affected the rheological properties over all frequency range studied for initially anisotropic or biphasic xanthan solutions. It was proposed a new model based on BST (Blatz, Sharda, Tschoegl, 1974) equation to predict a great number of mechanical properties, which revealed a very good fit to the data. The slower the acidification by GDL (glucone-delta-lactone) it was observed a more interconnected and harder network in Na caseinate and SPI pure gels. The increase of the breaking stress or strain was obtained by increasing the SPI concentration in pure gels, by adding xanthan or by increasing the protein concentration in gels made with xanthan. In another hand, the addtion of xanthan let to weaker heat-induced SPI gels, which was attributed to the electrostatic interactions between xanthan and the b-7S subunit of SPI. In mixed protein-polysaccharide solutions, the results indicated that k-carrageenan was more compatible with both soy protein and Nacaseinate than alginate. However, the Na-caseinate ¿ Na-alginate mixture showed a greater capacity to form water-in-water emulsions than Na-caseinate - carrageenan system as observed by rheo-SALS and CLSM. In addition, the system with SPI and Na-alginate also formed emulsions but with a gelified protein dispersed phase. The interfacial tension of systems containing gellan was very low resulting in homogeneous mixtures. Keywords: proteins, polysaccharides, interaction, gel, emulsion, biopolymer solution, rheology, phase separation, CLSM, rheo-SALS
Subject: Proteínas
Polissacarídeos
Reologia
Géis
Emulsões
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2006
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

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