Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP:08/57338-5

Orientador: Walkiria Hanada Viotto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-10T12:05:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kikuchi_Mariana_M.pdf: 738866 bytes, checksum: 1d9fee5c55f1a964b93d69d44841373b (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O conhecimento do efeito do tratamento térmico do leite e retentado sobre as características do queijo Minas Frescal com reduzido teor de gordura pode auxiliar no desenvolvimento de tecnologias que melhorem a qualidade sensorial e aumentem o rendimento desse tipo de queijo. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes níveis de tratamento térmico, realizados antes e depois do processo de ultrafiltração, na composição, rendimento, tempo de coagulação, capacidade de retenção de água, proteólise, microestrutura e aceitação sensorial de queijo Minas Frescal com reduzido teor de gordura. Os tratamentos térmicos foram: a) tratamento térmico do leite (72°C/15 s ou 80°C/4s) e b) tratamento térmico do retentado (68°C/2 minutos ou 63°C/2 minutos). Leite cru integral foi padronizado a 2,0% de gordura, pasteurizado em trocador de calor de placas a 72oC/ 15 s, ou a 80°C/4 s e ultrafiltrado até atingir fator de concentração 3,5. O retentado foi então divido em duas partes, respectivamente tratadas a 68°C/2 minutos e 63°C/2 minutos. Para fabricação do queijo, o retentado foi adicionado de sal, ácido lático e coalho e coagulado diretamente na embalagem. Leite, retentado e permeado foram pesados e suas composições determinadas. O rendimento de fabricação também foi calculado. Os queijos foram analisados com relação à sua composição, tempo de coagulação, capacidade de retenção de água, reologia, textura, proteólise, microestrutura e aceitação sensorial. Os tratamentos térmicos mais intensos do leite e do retentado resultaram em maior tempo de coagulação e maior capacidade de retenção de água. O tratamento térmico mais intenso aplicado ao retentado resultou em queijos com maior teor de caseína. Os queijos obtidos a partir dos retentados tratados a 68°C também apresentaram menores índices de proteólise. A análise de Perfil de Textura (TPA) e o teste de Creep demonstraram que os queijos obtidos do leite tratado a 80°C/4s são mais moles que os obtidos do leite tratado a 72°C/15 min. A microestrutura dos queijos também mostra uma matriz protéica mais densa e compacta para os queijos produzidos a partir de leite tratado a 80 °C/4 s. Sensorialmente os queijos não diferiram entre si em nenhum dos atributos avaliados / Abstract: The knowledge of milk and retentate heat treatment effect on quality of Minas Frescal light cheese (low fat content) may assist the development of technologies which will improve its sensorial quality and yield. Therefore, the objective of this work was to determine the effect of heat treatment of milk and retentate on the composition, yield, coagulation time, water retention capacity, proteolysis, microstructure and sensory acceptance of Minas Frescal cheese with low fat content. The heat treatments were: a) milk heat treatment (72°C/15s or 80°C/4s) and b) retentate heat treatment (68°C/2minutes or 63°C/2minutes). Raw milk was standardized to 2,0% fat, heat treated and ultrafiltered until reach concentration factor of 3,5. The retentate was divided in two parts, respectively treated at 68°C/2 minutes and 63°C/2minutes. To manufacture this cheese, the retentate was added of salt, lactic acid and rennet and coagulated directly in the packaging. Milk, retentate and permeate were weighed and their compositions determined. The manufacture yield was also calculated. The composition, water retain capacity, rheology, texture, proteolysis, microstructure and sensory acceptance of cheese were determined. Increasing the intensity of milk and retentate heat treatment resulted in a longer coagulation time and higher water retention capacity of the cheese. The more intense heat treatment applied to the retentate resulted in cheese with higher casein content. Cheese made from the retentate treated at 68°C/2 min presented the lowest rate of proteolysis. The Texture Profile Analysis and the Creep test showed that cheese from the milk treated at 80°C/4s were the softest. The protein matrix was more compact for the cheese made from the treated milk at 80°C/4s. From the sensorial point of view, there was non significant difference among the cheeses / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

Orientadores: Rosiane Lopes da Cunha, Florencia Cecilia Menegalli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-05T17:14:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Christ_Divair_D.pdf: 2473666 bytes, checksum: ca400b2519c40ad806addec20990ae8c (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar o processo de secagem da clara de ovo utilizando um secador de leito de jorro fluidizado bidimensional com esferas de vidro como inertes. Um planejamento fatorial completo 24 foi realizado, com 3 pontos centrais e oito axiais, utilizando-se as seguintes variáveis independentes: temperatura (55-95 °C) e vazão total do ar de secagem (97,1-138,3 m³/h), razão entre vazão de ar de jorro e ânulo (0,6-1,4) e vazão de alimentação de pasta (2,0-10,0 g/min). Como respostas foram avaliadas a distribuição de umidade no leito durante a secagem, teor de umidade do produto, massa de matéria seca retida pelas esferas inertes, eficiência de recuperação do pó, cor do produto em pó e depois de dissolvido em água, propriedades térmicas, teor de proteína, solubilidade em meio aquoso e propriedades reológicas a baixas e altas deformações de géis térmicos de clara de ovo. O uso de planejamento fatorial completo e superfícies de resposta foram fundamentais para avaliar o efeito simultâneo das condições de secagem em leito de jorro fluidizado sobre o processo e o produto obtido. Esta metodologia diminuiu significativamente o número de experimentos e se mostrou eficiente para conhecer a relação de causa e efeito das condições de processo sobre as respostas. Todas as condições de processo estudadas influenciaram nas características do produto obtido, porém a temperatura e a vazão de ar foram as mais importantes na definição da qualidade da clara de ovo seca em leito de jorro fluidizado. Para avaliar a relação entre as várias respostas obtidas e as variáveis de processo, bem como determinar as condições ótimas de operação do secador foi aplicada a técnica estatística da desejabilidade. Concluiu-se que os níveis ótimos de operação do secador seriam: temperatura de 73,7 °C, vazão de ar de 110,8 m³/h, razão vazão de jorro/vazão de ânulo de 1,1 (58,04 m³/h e 52,76 m³/h de vazão de jorro e ânulo, respectivamente) e vazão de pasta de 9,2 g/min. Nestas condições, 60% do total desejado para todas as respostas seria atendido, sendo que a eficiência de recuperação de matéria seca pelo ciclone seria de 74,4% e o grau de desnaturação das proteínas seria baixo (conalbumina: 42,1% e ovalbumina: 25,5%), o que resultaria em elevado grau de solubilidade (em torno de 98%). Neste caso, a temperatura de início de desenvolvimento da estrutura do gel seria estimada em 62 ºC, porém a força da rede seria dada pela desnaturação da ovalbumina (temperatura de desnaturação próxima a 80 oC) e por isto, as características reológicas de géis térmicos de clara de ovo foram estudadas. Os géis térmicos (80 ºC/30 min) de clara de ovo seca em leito de jorro fluidizado mostraram alta deformabilidade e características elásticas similares aos géis obtidos a partir de clara de ovo liofilizada. Assim, a partir da análise dos resultados obtidos foi possível otimizar a secagem da clara de ovo em leito de jorro fluidizado alcançando-se boa eficiência de processo e preservando suas propriedades funcionais / Abstract: The objective of this study was to evaluate an egg white drying process using a two-dimensional spouted fluidized bed dryer with glass spheres as the inert particles. A complete 24 factorial design was used, with 3 central and 8 axial points, using the following independent variables: temperature (55-95ºC), total drying air flow rate (97.1-138.3 m3/h), ratio between spout and annulus air flow rates (0.6-1.4)and paste feed flow rate (2.0-10.0 g/min). As responses, the moisture distribution in the bed during drying, product moisture content, mass of dry matter adhered to inert particles, powder recovery efficiency, product colour as powder and after dissolving in water, thermal properties, protein content, solubility in aqueous medium and rheological properties at high and low deformation of heat-induced egg white gels. The use of a complete factorial design and response surfaces was fundamental to evaluate the simultaneous effect of the drying conditions in a spouted fluidized bed on the process and obtained product. This methodology significantly reduced the number of experiments and showed to be efficient to understand the cause and effect relationship of process conditions on responses. All the process conditions studied influenced the characteristics of the product obtained, but temperature and air flow rate were the most important variables in defining the quality of the egg white dried in a spouted fluidized bed. The statistical technique of desirability was used to evaluate the relationship between the various responses obtained and the process variables, and to determine the optimum dryer operating conditions. It was concluded that the optimum operational levels for the dryer were: temperature of 73.7ºC, air flow rate of 110.8 m3/h, ratio of spout/annulus flow rate of 1.1 (58.04 m3/h and 52.76 m3/h of spout and annulus flow rate, respectively) and paste flow rate of 9.2 g/min. Under these conditions, 60% of the desired total for all the responses would be attained, the recovery efficiency of the dry material by the cyclone would be 74.4% and the degree of protein denaturation would be low (conalbumin: 42.1% and ovalbumin: 25.5%), resulting in very good solubility (about 98%). In this case, the temperature at the start of the gel structure development would be estimated at 62ºC, although the gel strength would be given by the ovalbumin denaturation (denaturation temperature near 80ºC) and for this reason, the rheological characteristics of the thermal egg white gels were investigated. The thermal gels (80ºC/30 min) of egg white dried in a spouted fluidized bed, obtained in this study, showed high deformability and elastic characteristics, similar to the gels obtained from freeze-dried egg white (literature data). Thus, from the analysis of the obtained results it was possible to optimize the drying of egg white in a spouted fluidized bed, obtaining good process efficiency yet preserving the functional properties / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / No presente trabalho estudamos a renaturação sob alta pressão hidrostática de uma forma mutante da proteína verde fluorescente (enhanced GFP, eGFP), a qual somente emite fluorescência característica quando enovelada na sua forma nativa. A abordagem do presente estudo foi focada no controle da bioatividade da proteína recombinante, a fluorescência, como alternativa à determinação de solubilidade da proteína, fator que não é um indicador ideal de enovelamento proteico adequado. A ação da alta pressão na solubilização dos corpos de inclusão (CI) de eGFP produzidos em bactérias E. coli recombinantes e no enovelamento da proteína foi estudada. A compressão dos CI de eGFP em 2,4 kbar durante 30 minutos promoveu a dissociação dos agregados. No entanto, a incubação nesta condição não favoreceu o enovelamento da eGFP. O processo de renaturação foi avaliado em diversas condições de descompressão após a dissociação em 2,4 kbar. Durante a descompressão gradual, o aumento da fluorescência foi obtido em pressões que variaram entre a pressão atmosférica e 1,38kbar. Os níveis mais elevados de fluorescência de eGFP foram obtidos por incubação durante várias horas a níveis de pressão entre 0,35 e 0,69 kbar. Esta condição de pressão se mostrou favorável à renaturação de eGFP e é possível que também possa ser utilizada para favorecer o enovelamento de outras proteínas monoméricas. Ainda utilizando a eGFP como modelo, verificamos que os CI desta proteína produzidos por bactérias cultivadas em menor temperatura (37ºC) possuem maior quantidade de proteína recombinante apresentando a fluorescência característica em 509 nm, ou seja, na sua forma nativa, do que os CI expressos em temperaturas mais elevadas (42ºC e 47ºC). A análise realizada por espectroscopia de infravermelho (FT-IR) também demonstrou que os CI produzidos em temperaturas mais brandas possuem maior grau de estruturas secundárias semelhantes às da proteína na sua forma nativa. Além disso, os CI produzidos a 37ºC também são mais facilmente solubilizados pela ação da alta pressão do que aqueles produzidos em maior temperatura. Conforme esperado, a renaturação da eGFP a partir de CI produzidos a 37ºC foi 25 vezes mais eficiente do que a obtida utilizando CI produzidos a 47ºC. No presente estudo demonstramos também que a dissociação dos agregados exercida pela ação da alta pressão (2,4 kbar) pode ser amplificada quando em associação com a incubação em baixa temperatura (-9ºC) e que a combinação destas duas propriedades físicas eleva a solubilização dos agregados em CI, com a consequente elevação dos rendimentos de renaturação de eGFP. Mostramos ainda no presente estudo que a cinética de renaturação de eGFP em 0,69 kbar é proporcional à temperatura de incubação (entre 10ºC e 50ºC). O nível mais elevado de fluorescência foi obtido quando a renaturação de eEGP foi realizada a 20ºC. A taxa de maturação do cromóforo da eGFP é mais fortemente afetada pela temperatura do que a taxa de enovelamento da proteína. Em conclusão, a temperatura de produção dos CI, a temperatura de dissociação dos agregados e a temperatura de enovelamento podem afetar muito o rendimento e a cinética da renaturação de eGFP em alta pressão. Os resultados do presente estudo podem abrir novas perspectivas para melhorias no processo de enovelamento de proteínas a partir de CI utilizando alta pressão. Também neste trabalho descrevemos a renaturação das proteínas de Xac, PilB e os produtos dos genes XAC2810 e XAC3272 nunca antes obtidas na forma solúvel. Os rendimentos de solubilização destas três proteínas foram muito altos, entre 75% e 89%. A proteína PilB renaturada em alta pressão apresentou atividade ATPasica elevada, o que nunca antes foi demonstrado para a PilB de Xac. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP:08/57338-5

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Os sistemas adesivos atuais promovem uma imediata e eficaz resistÃncia de uniÃo com os substratos dentais. Entretanto, ao longo do tempo, pode haver uma degradaÃÃo desse processo, influenciando negativamente na manutenÃÃo dos valores de resistÃncia. O digluconato de clorexidina (CHX) tem seu emprego difundido na odontologia como um agente antimicrobiano, entretanto alÃm da aÃÃo desinfetante, ele tem sido estudado para manter a estabilidade da resistÃncia adesiva. Por outro lado, alguns autores tÃm considerado a hipÃtese de que as fibras de colÃgeno podem nÃo ser tÃo importantes para a uniÃo micromecÃnica entre dentina e resina composta, jà que existem evidÃncias de que o prÃprio condicionamento com Ãcido fosfÃrico pode levar a uma mudanÃa na estrutura molecular das fibras, podendo desnaturÃ-las. Este estudo tem por objetivo avaliar a resistÃncia adesiva entre sistema adesivo e dentina, utilizando um sistema adesivo convencional, em funÃÃo do tempo e dos tratamentos que serÃo empregados: desnaturaÃÃo das fibras de colÃgeno e aplicaÃÃo do CHX previamente ao sistema adesivo. Para isto foram utilizados 30 terceiros molares humanos que tiveram a dentina superficial exposta, seguido do condicionamento com Ãcido fosfÃrico e divididos em trÃs grupos. O grupo controle e grupo CHX foram imersos em Ãgua a 37ÂC durante 10 minutos e o grupo desnaturaÃÃo em Ãgua a 50ÂC durante 10 minutos. O grupo controle e desnaturaÃÃo foram tratados de acordo com as instruÃÃes dos fabricantes e o grupo CHX com clorexidina a 2% apÃs o condicionamento Ãcido e antes da aplicaÃÃo do sistema adesivo. Os espÃcimes ficaram armazenados em Ãgua destilada a 37ÂC e, posteriormente cortados, obtendo-se espÃcimes em forma de palitos que foram testados nos perÃodos de 24h e 6 meses. Os espÃcimes foram tracionados atà a ruptura da uniÃo a uma velocidade de 1mm/min e sua forÃa de uniÃo mensurada. O modo de fratura foi observado utilizando microscopia Ãtica com 40X de aumento. Os dados da resistÃncia de uniÃo foram estatisticamente analisados usando os testes de Kolmogorov-Smirnov, Levine, F de Snyder, Turkey e T de Student. Os resultados da microtraÃÃo mostraram que o grupo controle, o grupo tratado com CHX e o grupo desnaturado, tiveram uma reduÃÃo significativa da resistÃncia (p < 0,05) apÃs 6 meses. Entretanto o percentual dessa reduÃÃo do grupo CHX foi de apenas 16,08%, enquanto o grupo controle teve 27,27% e o grupo desnaturado 28,58%. Observa-se uma queda da resistÃncia menor no grupo CHX, quando comparado aos outros 2 grupos. A degradaÃÃo da camada hÃbrida foi significativa no perÃodo de 6 meses nos dois tratamentos utilizados, embora o grupo CHX tenha apresentado uma melhor performance. A desnaturaÃÃo tÃrmica das fibras de colÃgeno nÃo influenciou a resistÃncia adesiva. / The current adhesive systems promote an immediate and effective bond strength to dental substrates, however, over time, there may be a degradation of that process, impacting negatively on the maintenance of resistance values. Chlorhexidine digluconate (CHX) its widespread use in dentistry as an antimicrobial agent, however beyond acting disinfectant, it has been studied to maintain the stability of the bond strength. On the other hand, some authors have considered the hypothesis that the collagen fibers may not be as important for micromechanical union between dentin and composite resin, since there is evidence that the phosphoric acid itself can lead to a change in the structure molecular fibers, which can denature them. The aim of this study was evaluate the effect of thermal collagen denaturation and 2% chlorhexidine (CHX) application on resin-dentin bond strength in teeth restored with conventional adhesive. The study sample consisted of 30 human third molars, of which the dentin was exposed followed by phosphoric acid etching. The specimens were distributed in three main groups (CHX, thermal denaturation and control). Thermal denaturation consisted of immersion in water at 50ÂC for 10 minutes. Control and thermal denaturation groups was costumarily restored and CHX group was treated with 2% chlorhexidine after acid etching and before bonding. The specimens were stored in distilled water at 37ÂC for 24 hours or 6 months and then sectioned into sticks which were submitted to tensile bond testing at a crosshead speed of 1mm/min. The bond failure mode was observed by microscopy (40X). The results of the tensile bond test were expressed in MPa and analyzed with the tests of Kolmogorov-Smirnov, Levine, Snyder F, Tukey and Student t. In all groups bond strength decreased significantly over 6 months (p<0.05), but the loss of bond strength was smaller in the CHX group (16,08%) than in the control group (27,27%) and the thermal denaturation group (28,58%). The hybrid layer was extensively degraded over a period of 6 months. However, treatment with CHX reduced loss of bond strength in relation to controls. Thermal denaturation of collagen fibrils did not affect bond strength.

A estabilidade térmica em função do pH para três formas da hemoglobina extracelular gigante do anelídeo Glossoscolex paulistus (HbGp), monitorada atraves de DSC, CD e absorção óptica, e estudada no presente trabalho. Estes estudos possibilitaram a determinação de parâmetros importantes do processo de desnaturação e dissociação da proteína oligomerica em pH ácido, neutro e alcalino. A HbGp se mostrou mais estável no pH ácido do que em pH neutro e alcalino. No meio alcalino a HbGp sofre dissociação oligomérica gerando subunidades tais como o dodecâmero, o trímero e o monômero. Além disso, as técnicas de DSC, dicroísmo circular (CD) e absorção óptica permitiram o monitoramento da desnaturação da estrutura protéica global, da estrutura secundária e do centro ativo da HbGp, em função da temperatura. Por DSC foi determinado que o mecanismo do processo de desnaturação térmica da HbGp é irreversível. As variações de entalpia calorimétrica, &Delta;Hcal, e de van Hoff, &Delta;HvH, nas formas oxi-, meta- e cianometa-HbGp são bem distintas, em todos os pHs estudados, indicando que o processo de desnaturação é bastante complexo, sugerindo que o pico de transição deve ser composto por varias transições. A ordem de estabilidade apresentada pela HbGp em termos dos valores de temperatura de transição (Tm) foi a seguinte: cianometa- > oxi- > meta- no intervalo de pH 5,0 a 8,0. Os valores de &Delta;Hcal no pH 7,0 para a oxi-HbGp, meta-HbGp e cianometa-HbGp foram de 25 &plusmn; 4, 20 &plusmn; 2 e 56 &plusmn; 4 MJ/mol, respectivamente. Os valores de energia de ativação (Ea) obtidos no pH 7,0 para a oxi- e cianometa-HbGp foram de 673 &plusmn; 99 e 780 &plusmn; 105 KJ/mol, e no pH 8,0 de 897 &plusmn; 106 e 850 &plusmn; 201 KJ/mol, respectivamente. Esses valores de energia de ativação são condizentes com os reportados na literatura para outras hemoglobinas. Nos estudos realizados por CD a oxi-HbGp forma hemicromo no pH 6,0 e 7,0, em temperaturas superiores a 40 &deg;C, e se dissocia em meio alcalino. A oxi-HbGp apresenta temperatura crítica (Tc) nas regiões das hélices-&alpha; e do grupo heme praticamente idêntica nos vários pHs estudados. A cianometa-HbGp possui maior quantidade de estrutura secundária do que a oxi-HbGp, e maiores valores de temperatura crítica (Tc), sendo bem mais estável que a oxi-HbGp, assim como o observado por DSC. Por absorção óptica o comportamento térmico da HbGp é similar ao do CD, sendo observado ainda, além da formação de hemicromo, a presença de espécies pentacoordenadas no pH neutro e alcalino. / The thermal stability as a function of the pH, for three forms of the extracellular giant hemoglobin of the annelid Glossoscolex paulistus (HbGp) was monitored by DSC, CD and optical absorption in the present work. These studies allowed the determination of important parameters characterizing the denaturation and dissociation at acid, neutral and alkaline pH values. HbGp was shown to be more stable in acid pH as compared to neutral and alkaline pH values. In alkaline medium, HbGp presents oligomeric dissociation generating smaller subunits such as the dodecamer, the trimer and the monomer. Besides that, the techniques of the DSC, circular dichroism (CD) and optical absorption spectroscopy allowed to monitor, respectively, the denaturation of the global protein structure, of the secondary structure and of the active center of the hemoglobin, as a function of the temperature. By DSC it was determined that the mechanism of the thermal denaturation of the HbGp is irreversible. The variations of calorimetric and van Hoff enthalpies, in the oxy- and cyanomet-HbGp forms, are quite different, for all studied pH values, indicating that the process of denaturation is complex, characterized by a transition peak composed by several contributions. The order of stability presented by the HbGp in terms of the transition temperature values (Tm) was the following: cyanomet-> oxy- for pH from 5.0 to 8.0. The values of &Delta;Hcal at pH 7.0 for the oxy-HbGp, met-HbGp and cianomet-HbGp were 25 &plusmn; 4, 20 &plusmn; 2 and 56 &plusmn; 4 MJ/mol, respectively. The activation energy values (Ea) obtained at pH 7.0 for the oxy- and cyanomet-HbGp were 673 &plusmn; 99 and 780 &plusmn; 105 KJ/mol, and at pH 8.0 they were 897 &plusmn; 106 and 850 &plusmn; 201 KJ/mol, respectively. Those energy values are consistent with data reported in the literature for other hemoglobins. In the studies carried out by CD for oxy-HbGp formation of hemichrome was observed at pH 6.0 and 7.0, at temperatures above 40 &deg;C. In alkaline medium the oligomeric dissociation is observed. Oxy-HbGp presents critical temperatures (Tc), which are practically identical in the spectral regions of the polypeptide and of the heme groups for all studied pH values. The cyanomet-HbGp own larger quantity of secondary structure than oxy-HbGp, and higher values of critical temperatures (Tc), being more stable than oxy-HbGp, in agreemente with DSC data. Optical absorption spectroscopy shows thermal behavior of HbGp similar to that observed by CD. Besides the formation of the hemichrome species upon heating, the presence of penta-coordinate species at neutral and alkaline pH values was observed.

Orientador: Yoon Kil Chang / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-24T06:53:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Schmiele_Marcio_D.pdf: 9722936 bytes, checksum: 95d9146270f349c5f3e7ad761ac0d266 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os análogos de carne obtidos por extrusão termoplástica de proteínas vegetais são caracterizados pelo seu elevado teor proteico e estrutura semelhante às fibras da carne, envolvendo diversos tipos de ligações e/ou interações químicas entre as proteínas. O objetivo deste trabalho foi avaliar as características tecnológicas e físico-químicas de análogos de carne, à base de isolado proteico de soja, obtidos por processo de extrusão termoplástica a alta umidade (AU) e baixa umidade (BU). Para cada condição de umidade foi utilizado um Delineamento Composto Central Rotacional de três variáveis independentes (glúten vital, umidade de condicionamento e temperatura de extrusão). As variáveis dependentes avaliadas foram a textura instrumental, cor instrumental, capacidade de absorção de água, índice de solubilidade em água, capacidade de absorção de óleo, índice de dispersibilidade de proteína, energia mecânica específica e o tipo de interações proteicas. Estas interações foram avaliadas através de sete tipos de solventes específicos: (i) tampão fosfato para as proteínas no estado nativo; (ii) dodecil sulfato de sódio para as interações hidrofóbicas e iônicas; (iii) Triton 100X para as interações hidrofóbicas; (iv) ureia para as interações hidrofóbicas e pontes de hidrogênio; (v) ß-mercaptoetanol para as ligações dissulfeto; e (vi) ß-mercaptoetanol e ureia e (vii) dodecil sulfato de sódio e ureia, para avaliar o efeito sinérgico entre os sistemas. O ponto otimizado (caracterizado principalmente por promover maiores valores de L* e de capacidade de absorção de água, menores valores de índice de solubilidade em água, de capacidade de absorção de óleo, de desnaturação proteica e valores intermediários de textura instrumental e de energia mecânica específica) foi processado juntamente com uma amostra controle para ambos os processos com o intuito de validar os modelos matemáticos e avaliar as possíveis alterações na morfologia dos análogos de carne, na massa molecular das proteínas, na composição de aminoácidos totais e na desnaturação proteica. As melhores condições de processamento foram obtidos para os análogos de carne contendo de 12 e 5 % de glúten vital, 58 e 18 % de umidade de condicionamento e 135 e 100 °C para a temperatura de extrusão, para o processo AU e BU, respectivamente. As principais interações proteína-proteína encontradas nos análogos de carne foram as ligações dissulfeto e ligações de hidrogênio para o processo AU e as ligações dissulfeto e interações iônicas para o processo BU. A adição de glúten vital promoveu uma aparência mais lisa e melhor orientação na estrutura das fibras. Verificou-se que ocorreu aumento nas proteínas de baixa massa molecular e diminuição nas proteínas de alta massa molecular. No perfil de aminoácidos totais houve maior variação negativa para os aminoácidos essenciais (triptofano e treonina), semi essenciais (cisteína) e não essenciais (serina), indicando que houve redução no valor nutricional. As estruturas secundárias (a-hélice, ß-folha, ß-volta e a estrutura desordenada) mostraram alteração na sua conformação devido à desnaturação proteica e formação de novos agregados / Abstract: Meat analogue obtained by termoplastic extrusion of vegetable proteins are characterized by its high protein levels and structure similar to meat fibers, which comprises many types of chemical bonds and/or interactions between proteins. The aim of this work was to evaluate the technological and physico-chemical characteristics of meat analogue based on isolated soy protein obtained by thermoplastic extrusion process at high moisture (HM) and low moisture (LM) content. For each moisture condition was used a Central Rotational Composite Design with three independent variables (vital gluten, moisture content and extrusion temperature). The dependent variables evaluated were instrumental texture, instrumental color, water absorption capacity, water solubility index, oil absorption capacity, protein dispersibility index, specific mechanical energy, and the type of protein interactions. These interactions were evaluated using seven specific solvents types: (i) phosphate buffer for proteins in native state; (ii) sodium dodecil sulphate for hydrophobic and ionic interactions; (iii) Triton 100X for hydrophobic interactions; (iv) urea for hydrophobic interactions and hydrogen bonds; (v) ß-mercaptoethanol for dissulfide bonds; and (vi) ß-mercaptoethanol and urea and (vii) sodium dodecil sulphate and urea, for the synergistic effect between the systems. The optimized point (characterized mainly by promoting higher values for L* and water absorption capacity, lower values for water solubility index, oil absoption capacity and protein denaturation and intermediate values for instrumental texture and specific mechanical energy) was processed, together with a control sample for each processes, in order to validate the mathematical models and to evaluate possibles changes in the meat analogues morphology, in the protein molecular weight, in the total amino acid composition, and in the protein denaturation. The best processing conditions were obtained for the meat analogue containing 12 and 5 % of vital gluten, 58 and 18 % of moisture content and 135 and 100 °C of extrusion temperature, for the HM and LM processes, respectively. The main protein-protein interactions found in meat analogues were the dissulfide bonds and hydrogen bonds for the LM process and the dissulfide bonds and ionic interactions for the HM process. The addition of vital gluten promoted a smoother appearance and better orientation in the fiber structure. It was found that occured an increase in the protein with low molecular weight and a reduction in the protein with high molecular weight. There were a greater negative variation for the essential (tryptophan and threonine), semi-essential (cysteine) and nonessential (serine) amino acids in the total amino acid profile, indicating a reduction of the nutritional value. The secondary structure (a-helix, ß-sheet, ß-turn and disordered structure) showed alteration in its conformation due to the protein denaturation and formation of new aggregates / Doutorado / Tecnologia de Alimentos / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Content: Synchrotron small-angle X-ray scattering (SAXS) technique was applied to leather research to understand the changes in molecular-level collagen structure during tanning and denaturation (shrinkage), which can help reduce the environmental impact from the extensive chrome usage. Based on SAXS results from realtime denaturation experiments on leather samples, we established a mechanistic model of chrome tanning indicated by the structural changes of collagen. It suggests that only a low level of chromium species is effectively involved in the cross-linking with collagen, which highlights the overuse of chrome during conventional tanning processes. Any extra amount of chrome added, however, can support the stabilisation of collagen possibly via a non-covalent mechanism. Such mechanism points towards a more environment-friendly tanning method by using suitable supplementary reagents to benefit tanning effect non-covalently instead of chrome. By pre-treating with complexing agents such as sodium formate and disodium phthalate, as well as nanoclay (sodium montmorillonite), the uniformity through bovine hide collagen matrix were improved significantly. These pre-treatments effectively reduce the reactivity of chromium during its cross-linking reaction with collagen while retaining its bound water. However, collagen pre-treated with a covalent cross-linker (glutaraldehyde) results in a decrease in both chromium-collagen cross-linking and bound water while improving uniformity. These molecular-level insights can be developed into metrics to guide us towards a more sustainable future for the leather industry. The coating on collagen fibrils can provide a pseudo-stabilisation effect of increasing the heat resistance of collagen. A group of tanning experiments were also conducted in situ on the SAXS beamline to observe the different mechanisms of free-of-chrome alternative tannages as potential replacements. Overall, synchrotron SAXS provides valuable information about collagen structure changes that could lead to more efficient use of chrome (or other tanning agents) in the global leather tanning industry. Take-Away: 1. Kinetics of hydrothermal denaturation and collagen crosslinking mechanism proceed through different pathways 2. Alternative chemistries to enhance chrome uptake at low offers. 3. The role of collagen structure studies in understanding tanning mechanims

The diploma thesis deals with the preparation, crosslinking and characterization of collagen films from various animal sources. Collagen from pig, Tilapia, horse, cow and crocodile was used to prepare collagen films. Chemical crosslinking agents EDC/NHS and Lyofix were used to crosslink the prepared films. In the experimental part, differential scanning calorimetry (DSC) method was optimized to determine the denaturation temperature of individual collagen films before and after crosslinking. In addition, the ability of films to swell and degrade has been analyzed. The presence of characteristic groups present in the collagen structure was verified using infrared spectroscopy. The sample morphology was analyzed using Scanning Electron Cryomicroscopy (Cryo-SEM). The results show that EDC/NHS is a better collagen crosslinking agent compared to Lyofix. The best source for the preparation of thermally stable films is piggy collagen, whose denaturation temperature after crosslinking with EDC/NHS was about 69 °C and could represent more than adequate substitution for cow collagen, which is currently most used in the field of tissue engineering and food industry.

Richmond Ltd. has recently undergone a change in strategy, away from the traditional commodity based meat industry, towards the modern food business. To do this, opportunities to add value to their current product range must be identified. This involves the conversion of traditionally low value commodity based products into products that demand a premium. An example of this is converting muscles that are currently used for grinding meat into a further processed convenience food (i.e. ready meals). Another method is to add further value to premium products by making them more appealing to consumers (i.e. nutritional information on labels). This work details investigations into the functional properties of selected beef forequarter muscles (low value commodity products) and the nutritional properties of selected export lamb products (premium products). The functional properties of a number of beef forequarter muscles were measured to identify which had the best potential for further processing applications with respect to ready meals. The functional properties of tenderness, cook loss and shrinkage were measured for the Latissimus Dorsi, Pectorialis Profundus (Point End Brisket), Infraspinatus (Cross Cut Blade), Triceps Brachi Longhead (Main muscle in Bolar Shoulder Clod), Supraspinatus (Chuck Tender), Serratus Ventralis and Triceps Brachi Medialhead (Muscle in Bolar Shoulder Clod. From the tests conducted the Infraspinatus and the Triceps Brachi Longhead have been identified as having the best functional properties with respect to further processing for ready meal applications. As well as conducting tests to identify the forequarter muscles with the best potential for further processing applications, investigations were carried out to identify cooking regimes that would optimise the functional properties. This work confirmed that there are three major chemical reactions, which determine the resultant functional properties of cooked meat. They are the denaturation and aggregation of the myofibrillar proteins and the denaturation and solubilisation of connective tissue (collagen). At around 50°C myosin (45% to 50% of the myofibrillar proteins) denatures, which results in a substantial increase in cook loss and reduction in water holding capacity. At around 60°C collagen (main connective tissue protein) denatures, which results in a substantial increase in tenderness and increase in cook loss. This is because as the collagen denatures it loses it mechanical strength (increase in tenderness) and can no longer support its own structure, and causes it to contract. This contraction causes fluid within the meat and cook loss caused by the denaturation of myosin to be expelled from the meat by compressive forces (squeezed out). At around 70°C actomyosin (22% of the myofibrillar proteins) denatures. This results in a substantial increase in the cook loss and firming of the meat. The increase in cook loss or decrease in water holding capacity that occurs with myofibrillar protein denaturation is due to the fact that when these proteins denature and aggregate their ability to bind water is greatly reduced. From the results of the cooking regime trials it is recommended that for functional property considerations that during the cooking of further processed meat products (i.e. ready meal applications) a meat temperature of 62°C should be aimed for, for the slowest heating region during cooking (usually the centre). This is because it has been identified that a cooking temperature of 65°C should not be exceeded otherwise detrimental effects can occur to the functional properties of the cooked meat. For health concerns a 7D bacterial death reduction has to be achieved. This means that for a cooking temperature of 62°C the meat has to be held at this temperature for at least 5 minutes. Therefore the total cooking time would be the time needed to heat all the meat to 62°C plus 5 minutes to ensure a safe product. The heating or cooking system employed should also ensure that a minimal amount of the meat is heated above 65°C. This can be easily achieved by minimising the external cooking temperature, but long cooking times will result. An industrial cooking process will be a compromise between the cost associated with longer residence time and product functionality. As mentioned earlier another way to add value is to supply nutritional information for selected cuts. Consequentially one of the objectives of this project was to provide some nutritional information for selected meat cuts. Though the primary objective of this part of the project was to develop a method for producing the needed information, so that Richmond N.Z. Ltd. can develop further information on an as needs basis. The nutritional characteristics of a number of export lamb cuts from the saddle region has also been investigated and a method devised to allow further characterisation of other cuts. The method involves breaking down a standard cut into its constituent components (e.g. Frenched rack consists of loin eye, fat cap, intercostals and fatty tissue). The constituent components are tested for their nutritional properties. The frenched rack nutritional properties are calculated from the nutritional properties of the constituents components and the yield data (percentage of each constituent component within a frenched rack) for frenched racks. This method allowed the identification of the main sources of variation for nutritional characteristics. These differences were found to be caused by the lean to fat ratio, not nutritional differences in lean tissue from the same region of lamb (i.e. loin eye and tenderloin very similar nutritionally). The difference in lean to fat ration also accounts for the variation between grades (i.e. PX grade lamb cuts have a higher fat content than YX grade lamb cuts due to PX grade cuts having a higher percentage fat tissue in their cuts). The cuts characterised were the shortloin section (whole section or chop), rack section (whole section or chop), 75mm racks frenched 25mm, boneless loin and tenderloin for both PX and YX grade lamb. The method will be applicable to other regions of lamb (i.e. hindquarter and forequarter) for which nutritional information already exists, but for which yielding data will have to be collected. The method would also be applicable to other species such as beef and venison, but both nutritional data for constituent components and yielding data would have to be collected.