Gelificação de misturas proteínas do soro do leite - galactomananas : efeito do grau de ramificação do polissacarídeo

Abstract

O objectivo do presente trabalho foi o estudo da influência da adição de polissacarídeos neutros na gelificação das proteínas do soro do leite. Os polissacarídeos estudados foram galactomananas com origem em farinhas de alfarroba, guar e tara. A amostra de proteína estudada foi um isolado de proteínas do soro do leite. Para o estudo do efeito do grau de ramificação das galactomananas utilizaramse as amostras obtidas de diferentes origens e também amostras com diferentes graus de ramificação, mas com massa molecular semelhante, obtidas por hidrólise enzimática das amostras originais com α-galactosidase. A gama de razões manose/galactose estudada foi de 1,5 a 5,3. O comportamento reológico das galactomananas em solução aquosa foi estudado em regime de escoamento estacionário e em regime dinâmico. Comparando as amostras de galactomananas com massa molecular semelhante, verificou-se que a diminuição do grau de ramificação provocou um aumento da viscosidade intrínseca e, igualmente, o aumento da viscosidade aparente em regime concentrado. Realizaram-se ensaios reológicos dinâmicos para avaliar o efeito da adição das galactomananas na gelificação do isolado de proteínas do soro do leite em solução aquosa, em condições de baixa força iónica e a dois valores diferentes de pH: 5 e 7. Por observação visual constatou-se que os géis do isolado de proteínas do soro do leite a pH7 apresentaram-se translúcidos e homogéneos, tendo a opacidade aumentado com o aumento da quantidade de polissacarídeo adicionado. A pH 5 os géis apresentaram-se completamente opacos. Em condições de pH neutro verificou-se que a adição destes polissacarídeos aumentou os valores dos módulos de conservação e de perda do gel produzido, dentro da gama de concentrações testada. Para além disso a concentração crítica de proteína para a gelificação diminuiu, assim como a temperatura de gelificação. Pelo contrário, a pH próximo do ponto isoeléctrico das proteínas do soro do leite, o efeito da adição de galactomananas dependeu da concentração de proteína. Para uma concentração mais alta de proteína a adição de galactomananas teve um efeito semelhante ao verificado a pH 7, enquanto que para concentrações mais baixas de proteína, dentro da gama estudada, verificou-se o efeito contrário. Estes efeitos foram mais pronunciados com o aumento da concentração dos polissacarídeos. O efeito da razão manose/galactose foi quantitativamente e qualitativamente insignificante para as amostras de galactomananas estudadas excepto para a amostra de guar não modificada que apresentou, em termos quantitativos uma influência menor que as restantes, na gelificação das proteínas do soro do leite a pH 7. vi A microestrutura dos géis foi observada por técnicas microscópicas, nomeadamente por microscopia confocal de varrimento de laser para os géis a pH 7 e microscopia electrónica de varrimento para os géis a pH 5. Estas técnicas vieram confirmar algumas das conclusões que a reologia evidenciou. A análise microscópica revelou sistemas com separação de fases. A pH 7 para as concentrações mais baixas de galactomananas verificou-se a presença de uma fase dispersa correspondente essencialmente a gotículas esféricas compostas maioritariamente por polissacarídeo, e de uma fase contínua constituída maioritariamente por proteína. À medida que a concentração de galactomanana aumentou verificou-se o aumento das gotículas da fase dispersa, a sua coalescência e tendência para a formação de uma fase contínua composta maioritariamente por polissacarídeo, contribuindo para uma maior descontinuidade da fase proteica gelificada Este efeito não se verificou para a amostra com a menor razão manose/galactose. A amostra de guar não modificada, aquela com menor razão manose/galactose, exibiu uma menor influência, quando comparada com as outras galactomananas estudadas, quer no comportamento viscoelástico dos géis de isolado de proteína do soro do leite quer na sua organização microestrutural.

The aim of the present work was to study the influence of the addition of neutral polysaccharides on the gelation of whey proteins. The studied polysaccharides were galactomannans from locust bean gum, guar gum and tara gum. The studied protein sample was a whey protein isolate. For the study of the effect of the galactomannan’s degree of branching we used galactomannans from different origins and also samples with different degrees of branching, but with similar molecular weight, obtained by contolled enzymatic hydrolysis of the original samples, with α-galactosidase. The range of manose-to-galactose ratio studied was from 1.5 to 5.3. The rheological behaviour of the galactomannans in aqueous solutions was studied in steady-shear flow and in dynamic shear. Comparing the samples with similar molecular weight, we verified that lowering the degree of branching, the intrinsic viscisity increased and also increased the apparent viscosity for the concentrated regime. Dynamic rheological tests were performed to evaluate the effect of the addition of galactomannans on the gelation of a whey protein isolate in aqueous solutions at low ionic strenght and at two different values of pH: 5 and 7. We observed by visual inspection that the whey protein gels, at pH7, were translucid and homogeneous and that the addition of the polysaccharides caused an increase in the gel turbidity. For pH 5 opaque coarse gels were obtained. In conditions of neutral pH we observed that higher elastic and viscous moduli were obtained with the addition of these polysaccharides, within the range of concentrations tested. Add to that, the critical gelation concentration of protein diminished, as well as the gelation temperature. However, when the pH was close to the isoelectric point of the whey proteins the effect of the polysaccharides was negative or positive depending on the protein concentration. For higher protein concentrations the effect of the addition of the galactomannans was similar to that at pH 7. However, for lower protein concentrations we verified the opposite effect. These efects were more pronounced for higher polysaccharide concentrations. Essentially, no observed quantitative and qualitative effects of the manose-togalactose ratio was for all galactomannan samples except for the unmodified guar sample, for wich the quantitative effect, on whey protein gelation at pH 7, was less pronounced. viii The gels’ microstructures were observed by microscopic techniques namelly by confocal laser scanning microscopy for the gels at pH 7, and scanning electron microscopy, for the gels at pH 5. These techniques confirmed some of the conclusions taken from rheology. Microscopic analysis revealed phase-separated systems. For pH 7 and at lower galactomannan concentrations the dispersed phase consisted basically in spherical droplets devoid of protein. As the concentration of galactomannans increased, a new continuous phase of polysaccharide was originated. This effect was not observed for the galactomannan sample with the smallest manose-togalactose ratio.