Orientador: Rosiane Lopes da Cunha / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-10T02:52:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Takeuchi_KatiuchiaPereira_D.pdf: 2512071 bytes, checksum: bf144af04917964fdd59c0d4a482b84e (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A avaliação do processo de gelificação ácida de caseinato de sódio (CS) induzida por glucona-d-lactona (GDL) foi realizada em diferentes taxas e com ampla faixa de concentração de proteína (2-6% p/p). A cinética de acidificação e gelificação foi avaliada desde o pH 6,7 até o ponto isoelétrico das caseínas através da medida de pH e de propriedades mecânicas obtidas em compressão uniaxial (tensão e deformação na ruptura). A formação da rede do gel foi mais influenciada pelas interações eletrostáticas do que pelas diferentes taxas de acidificação, principalmente em pH próximo ao pI das caseínas. Além disso, interações hidrofóbicas e ligações de hidrogênio também estiveram envolvidas na estabilização da estrutura da rede, promovendo géis mais fortes. Também foi avaliado o processo de gelificação de proteínas do leite em pH 6,7 em sistemas contendo carragena. Neste caso, a ?-carragena foi adicionada em concentração de 0,3 a 0,8% (p/p) em misturas contendo caseinato de sódio (2 a 8% p/p), isolado protéico de soro (0,5 a 7% p/p) ou sacarose (5 a 30% p/p). Estes sistemas foram estudados a partir de ensaios reológicos em cisalhamento oscilatório, propriedades mecânicas e microestrutura. A temperatura de início da gelificação ou do desenvolvimento de estrutura (Ts) aumentou com a concentração de carragena em sistemas puros, enquanto que a presença de sacarose ou isolado protéico de soro promoveu um aumento da Ts e a adição de caseinato de sódio não modificou esta temperatura, em relação aos géis puros. Após a fomação do gel, um aumento da concentração de carragena levou a géis mais elásticos, rígidos, deformáveis e firmes, sendo que a adição de sacarose exerceu pouco efeito nas propriedades reológicas destes sistemas. A adição de isolado protéico de soro enfraqueceu a rede do gel em baixas concentrações (até 3%), mas houve formação de uma rede mista em maiores concentrações, sem demonstração de sinergismo entre os biopolímeros. A mistura de carragena e caseinato de sódio mostrou sinergia até 5% (p/p) desta proteína e para maiores concentrações, ocorreu o enfraquecimento da rede, diminuição da rigidez e firmeza do gel, provavelmente relacionada à micro-separação de fases, observada por microscopia confocal. Os espectros mecânicos mostraram que a maioria destes sistemas mistos apresentou comportamento de gel fraco, devido ao efeito simultâneo das interações físicas e incompatibilidade termodinâmica. No entanto, géis fortes foram observados na maior e menor concentração de carragena e caseinato de sódio, respectivamente, indicando a importância da interação eletrostática entre estes dois biopolímeros. O aumento da concentração de carragena e de proteínas promoveu um aumento da heterogeneidade da microestrutura do gel e a intensidade de interações repulsivas entre os biopolímeros e a formação da rede do gel, dominado pela carragena, afetou de maneira complexa as propriedades físicas destes sistemas / Abstract: Evaluation of acid-induced sodium caseinate (CS) gelation promoted by glucono-d- lactone (GDL) was performed at different acidification rates with several protein concentrations (2-6% w/w). The kinetics of acidification and gelation were followed from pH 6.7 to the isoelectric point of casein by evaluation of the pH and mechanical properties using uniaxial compression measurements (stress and strain at rupture). Gel network formation was more influenced by electrostatic interactions than different acidification rates, showing the contribution of rearrangements of bonds to strengthening the network, mainly at steady-state pH close to pI of caseins. Besides the hydrophobic interactions and hydrogen bonds were also important forces involved in structure stabilization, leading to stronger gels. Moreover, evaluation of gelation process of milk proteins at pH 6.7 in systems containing ?-carrageenan. In this study, the ?-carrageenan was added at concentration from 0.3 to 0.8% (w/w) into mixtures containing sodium caseinate (2 a 8% w/w), whey protein isolate (0.5 a 7% w/w) or sucrose (5 a 30% w/w). This systems was analysed using rheological measurements under oscillatory shear, mechanical properties and microstructure. The temperature at which structure development began or initial of gelation (Ts) augmented with increasing carrageenan concentration for pure systems, but sucrose or whey protein isolate addition promoted an increase of Ts and sodium caseinate did not affect this temperature, in relation to pure gel. After gel formation, increasing carrageenan concentration promoted more elastic, stronger, deformable and firmer, as well as sucrose addition showed a little effect to decrease elastic character of gel. Whey protein addition weakened gel network at lower concentrations (up to 3% w/w), but at higher concentration was observed a mixed gel network entanglement of carrageenan and whey protein, without sinergism between this biopolymers. Mixed gels of carrageenan and sodium caseinate showed synergism up to 5% (w/w/) of this protein and increasing concentration led to weaken the gel network, decreasing the rigidity and the firmness of gel, probably related to micro-phase separation, observed by confocal microscopy. Mechanical spectra showed that most of mixed systems presented weak gel behaviour, due to simultaneous effect of physical interactions and thermodynamic interactions. However, stronger gels were formed at higher and lower concentration of carrageenan and sodium caseinate, respectively, which indicate the relevance of electrostatic interactions between these biopolymers. Increasing carrageenan and proteins concentrations led to greater microstructure heterogeneity and increased repulsive interactions between biopolymers and thus gel formation, dominated by carrageenan, affected in a complex way the physical properties of these systems / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Flavia Maria Netto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-25T15:30:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sadahira_MitieSonia_D.pdf: 5351794 bytes, checksum: 3b4bdc18fc4978c11662cb3791bc6fe6 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Nos confeitos aerados (marshmallow e nougat), a espuma é produzida pela aeração de xaropes de açúcares, estabilizada por proteínas tais como proteínas da clara de ovo (PCO). A pectina, polissacarídeo aniônico, pode formar complexos eletrostáticos com proteína em pH abaixo do ponto isoelétrico da proteína. A hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) é um polissacarídeo neutro com propriedades emulsificantes. O trabalho visou estudar as propriedades espumantes (capacidade de aeração e estabilidade da espuma) da PCO na presença destes polissacarídeos em solução aquosa e sistema modelo de açúcares. Na primeira etapa, foram avaliados os efeitos das interações PCO/polissacarídeo nas propriedades espumantes em solução aquosa. Os efeitos da concentração de biopolímeros (2,0-4,0% p/p), proporção PCO:pectina (15:1-55:1) e temperatura (70-80 °C) nas propriedades espumantes no pH 3,0 foram avaliados, utilizando delineamento composto central. Na proporção PCO:pectina 15:1, os complexos eram próximos da eletroneutralidade e com tamanho médio de 95,91+ ou - 8,19 µm, conduzindo para maior estabilidade da espuma quanto à desproporção. Na proporção 55:1, os complexos não eram eletricamente neutros e com tamanho médio de 45,92+ ou - 3,47 µm, resultando em espumas com menor drenagem de líquido e coalescência. Foram avaliados os efeitos de concentração de biopolímeros (2,0-5,0% p/p), proporção PCO:HPMC (2:1-18:1) e pH (3,0-6,0) a 75 °C utilizando delineamento composto central rotacional (DCCR) e do comportamento dos biopolímeros na solução aquosa em diferentes pH nas propriedades espumantes. No pH 3,0, os biopolímeros eram compatíveis, conduzindo a melhores propriedades espumantes enquanto nos pH 4,5 e 6,0, os biopolímeros eram incompatíveis, resultando em menor estabilidade com relação a desproporção. Na segunda etapa do trabalho, foram avaliados os efeitos das interações PCO/polissacarídeo em sistema modelo de açúcares com características de marshmallow (densidade<0,50 g/mL; atividade de água<0,75). A composição da solução de açúcares (42,5% sacarose, 42,5% xarope de glicose e 15% de açúcar invertido) foi definida utilizando delineamento experimental de mistura. Os efeitos da concentração de biopolímeros (1,40¿5,60% p/p) e proporção PCO:pectina (7:1¿63:1) nas respostas foram avaliadas utilizando um DCCR, no pH 3,0. As respostas foram viscosidade aparente da mistura açúcares/PCO/pectina antes do batimento e densidade, overrun, parâmetros reológicos da amostra aerada recém-processada e após 24 horas (módulo elástico G¿, módulo viscoso G" e 'delta'). Na proporção PCO:pectina 7:1, a mistura apresentou baixa capacidade de aeração e uma espuma com característica menos sólida e baixa estabilidade. Na proporção 49:1, a mistura apresentou maior capacidade de aeração e comportamento elástico da espuma. Os efeitos da concentração de biopolímeros (1,4-5,6% p/p) e proporção clara de ovo:HPMC (2:1-18:1) nas respostas das misturas açúcar/PCO/HPMC foram avaliados, utilizando um DCCR no pH 3,0 e as mesmas respostas avaliadas no estudo com misturas açúcar/PCO/pectina. Na concentração de biopolímeros 5,0% p/p e proporção PCO:HPMC 14:1 foram realizados experimentos em diferentes pH. No pH 3,0, foram obtidos maior capacidade de aeração e comportamento elástico. No pH 4,5, a espuma apresentou melhor estabilidade comparada a espuma no pH 3,0. No pH 6,0, a espuma apresentou propriedades espumantes ruins e comportamento viscoso. Portanto, o controle das interações proteína/polissacarídeo é um fator chave para o desenvolvimento de produtos aerados com maior estabilidade física / Abstract: In aerated confectionery (marshmallow and nougat), foam is produced by aeration of sugar syrups and stabilized by proteins such as egg white protein (EW). Pectin, an anionic polysaccharide, may form electrostatic complexes with protein at pH values bellow the isoeletric point (pI) of the protein. Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) is a neutral polysaccharide with emulsifying properties. The study aimed at studying the foaming properties (foaming capacity and foam stability) of EW in the presence of these polysaccharides in aqueous solution and high sugar system. Firstly, the effects of EW/polysaccharide interaction on the foaming properties in aqueous solution were evaluated. The effects of biopolymer concentration (2.0-4.0% w/w), EW:pectin ratio (15:1-55:1) and temperature (70-80 °C) were evaluated at pH 3.0, using a central composite design. At EW:pectin ratio 15:1, the complexes were close to electroneutrality and with an average size of 95.91+ or - 8.19 µm, leading to greater stability related to disproportionatin. At ratio 55:1, the complexes were not electrically neutral and with an average size of 45.92+ or - 3.47 µm, resulting in a low drainage of liquid and coalescence. The effects of biopolymer concentration (2.0-5.0% w/w), EW:HPMC ratio (2:1-18:1) and pH (3.0-6.0) at 75 °C were evaluated using central composite rotatable design (CCRD) and the behavior of biopolymer in aqueous solution on the foaming properties at different pH. At pH 3.0, EW and HPMC were compatible leading to better foaming properties whereas at pH 4.5 and 6.0, EW and HPMC were incompatible resulting in lower stability related to disproportionation. In the second part of the study, the effects of EW/polysaccharide interactions on a model system of sugar with characteristics of marshmallow (density<0.50 g/mL; water activity<0.75) were evaluated. For that, a sugar solution composition (42.5% of sucrose, 42.5% of glucose syrup and 15.0% of invert sugar) was defined by a mixture experimental design. The effects of biopolymer concentration (1.40-5.60% w/w) and EW:pectin ratio (7:1-63:1) on the reponses were evaluated using CCRD, at pH 3.0. The responses were apparent viscosity of sugar/EW/pectin mixture before whipping, overrun, foam density and, rheological parameters of fresh foam and foam aged for 24 h (elastic modulus G¿, viscous modulus G" and phase angle 'delta'). At EW:pectin ratio 7:1, the mixture showed low foaming capacity and a foam with less solid character and low stability. At ratio 49:1, the mixture presented greater foaming capacity and elastic behavior of foam. The effects of biopolymer concentration (1.4-5.6% w/w) and EW:HPMC ratio (2:1-18:1) on the responses of sugar/EW/HPMC mixtures were evaluated using CCRD at pH 3.0 and the same responses evaluated in the study of sugar/EW/pectin mixtures. At biopolymer concentration 5.0% w/w and EW:HPMC ratio 14:1, experiments were carried out at different pH. At pH 3.0, the higher foaming capacity and elastic behavior were obtained. At pH 4.5, foam showed better stability than foam at pH 3.0. At pH 6.0, foam presented the poorest foaming properties and viscous behavior. Thus, the control of protein/polysaccharide interactions is a key factor for the aerated products developing with higher stability / Doutorado / Consumo e Qualidade de Alimentos / Doutora em Alimentos e Nutrição