Efeito da massa molecular de um polissacarídeo na gelificação de proteínas

Abstract

O objectivo do presente trabalho foi avaliar a influência da massa molecular da goma de alfarroba, nas propriedades gelificantes das proteínas do soro do leite, a pH neutro e em condições de baixa força iónica. Neste sentido, a primeira fase do trabalho consistiu na realização da hidrólise enzimática controlada com b-mananase (2x10-4 U/mL) da goma de alfarroba purificada. Foram obtidas fracções de polissacarídeo com valores de massa molecular a variar entre 1.68x105 e 19.3x105 Da, sem no entanto alterar o grau de ramificação, tal como se comprovou pelos valores das razões Man/Gal constantes. As fracções obtidas, com um comportamento típico de polissacarídeos com conformação desordenada, apresentaram propriedades físico-químicas e reológicas distintas, as quais foram sensíveis à extensão/duração da hidrólise enzimática. O estudo do efeito da massa molecular da goma de alfarroba na microestrutura e propriedades viscoelásticas dos géis de proteínas do soro do leite realizou-se recorrendo a ensaios reológicos dinâmicos a baixa deformação, ensaios de microscopia confocal de varrimento laser e RMN. Foram estudadas duas concentrações proteicas, uma perto da transição sol-gel (11%) e outra correspondente a uma estrutura mais elástica e organizada (14% de proteina), para quatro fracções de goma de alfarroba com diferentes massas moleculares, cujas concentrações variaram entre 0 e 0.7% (m/v). Tendo em consideração que o polissacarídeo em análise não possui propriedades gelificantes, os resultados obtidos mostraram claramente que diferenças de massa molecular de polissacarídeo apresentam uma forte influência na viscoelasticidade e microestrutura dos géis. Para os sistemas contendo 11% de proteína concluiu-se que a presença do polissacarídeo induz a ocorrência de gelificação e um fortalecimento significativo do gel, o que se traduz num aumento de rigidez. No entanto, para a fracção de maior massa molecular e para a concentração superior de polissacarídeo observa-se uma diminuição de elasticidade e de perfeição da rede tridimensional, provavelmente relacionada com a formação de uma rede bicontínua de baixa conectividade. Assim, este trabalho apresenta possíveis estratégias para o controlo das propriedades reológicas e da microestrutura dos géis de proteínas do soro do leite, por aplicação de galactomananas estruturalmente modificadas, permitindo um melhor controlo e desenvolvimento de novas formulações alimentares.

ABSTRACT: The aim of the present work was the study of the influence of galactomannan’s molecular weight on the gelation of whey proteins, at neutral pH and low ionic strenght. In the first stage of the work, purified locust bean gum was enzymatically degraded using an endo-b-mannanase (2x10-4 U/mL). The degraded fractions obtained have a wide range of molecular weight, varying between 1.68x105 and 19.3x105 Da, according to degradation time (0 and 960 minutes, respectively). The samples have distinct physicochemical and rheological properties, which were sensitive to extent of degradation, and their behaviour were typical of a random coil polysaccharide. The effect of galactomannans with different molecular weights on the microstructure and viscoelastic properties of heat-induced whey protein gels has been studied using small-deformation rheology, confocal laser scanning microscopy and NMR. Two different protein concentrations have been analysed, one close to the sol-gel transition threshold (11%) and the other corresponding to a more elastic and well-developed gel (14% protein), for four samples of locust bean gum of different molecular weights, at concentrations between 0 and 0.7% (w/v). The results obtained clearly showed that differences in the molecular weight of the polysaccharide have a significant influence on gel viscoelasticity and microstructure. Homogeneous mixtures and phase separated systems, with dispersed droplet and bicontinuous morphologies, were observed by changing the polysaccharide/protein ratio and/or molecular weight. At 11% whey protein, below the gelation threshold of the protein alone, the presence of the non-gelling polysaccharide at the highest concentration (0.70%) induces gelation to occur. At higher protein concentration, the main effect of the polysaccharide was a re-enforcement of the gel. However, at the higher molecular weight and concentration of the non-gelling polymer, the protein network starts to loose elastic perfection, probably related in a complex way with the formation of bi-continuous structures with lower connectivity. This study suggested strategies for controlling the rheological behaviour of whey proteins in food processing through the addition of galactomannans and the possible use of this polysaccharide as a texture modifier for whey proteinbased food and for the development of new products.