Atividade de superfície das proteínas e formação de

Para a formação de espumas proteicas, as proteínas devem apresentar atividade de superfície, isto é, devem ter a capacidade de entrar em contato com a superfície da fase contínua (líquido) e acumularem, formando uma monocamada (WALSTRA; VLIET, 2010). Para tanto, necessitam ter a capacidade de adsorver rapidamente na interface, desdobrar-se e orienta-se expondo seus grupos hidrofóbicos e hidrofílicos na interface ar-líquido e reduzir a tensão interfacial (USTUNOL, 2015a). Além disso, devem ser capazes de formar filmes coesos, viscoelásticos, finos e resistentes na interface ar-líquido por meio de interações intermoleculares de modo a incorporar e estabilizar grandes quantidades de bolhas de gás (DAMODARAN, 2010).

Dentre as proteínas, algumas proteínas globulares apresentam capacidade de desdobrar-se na interface expondo seus grupos de aminoácidos hidrofóbicos, o que facilita o processo de adsorção, sendo considerado como uns dos fatores chave na formação da interface (PHILLIPS; WILLIAMS, 2011). De acordo com Shaw (1975) a adsorção e orientação das cargas da proteína na interface são energeticamente mais favoráveis do que a dissolução em qualquer das duas fases. Entretanto, proteínas globulares que são altamente compactas tem a adsorção prejudicada e, consequentemente, promovem baixa redução da tensão interfacial, indicando a importância da flexibilidade proteica na capacidade de formação de espumas (DAMODARAN, 2010).

De acordo com Foegeding, Luck e Davis (2006) a capacidade da proteína, contida na solução, de adsorver na interface ar-líquido é um dos fatores mais importantes para formação de espumas a partir de

soluções proteicas. As propriedades moleculares das proteínas e as suas propriedades de formação e estabilização de espumas estão ligadas à cinética de adsorção e às propriedades interfaciais (WIERENGA; GRUPPEN, 2010).

Talansier et al. (2009) propuseram um processo de adsorção ou cinética de adsorção de proteínas na interface ar-líquido para formação de espumas. Segundo os autores este processo ocorre em quatro etapas sucessivas: 1) período de latência, que é o período necessário para que haja a redução da tensão superficial pela adsorção na interface; 2) difusão da proteína a partir do centro do fluido para a interface; 3) adsorção e desdobramento interfacial e 4) rearranjo dentro da camada de interface, formação de camadas múltiplas e gelificação interfacial.

Embora, conforme discutido, o processo de adsorção das proteínas seja fundamental na formação de espumas, as propriedades dos filmes líquidos finos formados entre bolhas de ar vizinhas também devem ser considerados (WIERENGA; GRUPPEN, 2010)

Na indústria de alimentos as espumas são importantes por sua contribuição no volume e textura de produtos alimentares, onde a incorporação de ar reduz a densidade do produto e aumenta seu volume. Sorvete, chantilly, massa de bolo e merengue são alguns exemplos onde espumas proteicas tem um papel importante nas características do produto (SAHIN; SUMNU, 2006). Muitas das espumas comestíveis são sólidas, obtidas por solidificação de uma espuma líquida por refrigeração (mousse de chocolate) ou cozimento (pão) (CANTANT et al., 2013).

Dentre as proteínas com atividade de superfície consideradas bons agentes espumantes estão as proteínas da clara do ovo, cuja composição é majoritariamente de proteínas globulares (USTUNOL, 2015 a; MINE, 2015). Elas têm sido utilizadas pela indústria de alimentos e nas artes culinárias, especialmente, em função das suas excelentes propriedades de formação de espuma (YANG; FOEGEDING, 2011).

As proteínas da clara são comumente usadas para estabilizar espumas pela capacidade de atuarem na interface ar-líquido e por serem mais estáveis quando comparadas a muitos surfactantes, devido à formação de uma película altamente viscoelástica (DAMODARAN, 2010; PHILLIPS; WILLIAMS, 2011). As diferenças nas características físico-químicas, como flexibilidade conformacional, hidrofobicidade/hidrofilidade, bem como, propriedades de superfície das

proteínas, são determinantes na atividade de superfície das proteínas da clara (DAMODARAN; ANAND; RAZUMOVSKY, 1998).

As propriedades espumantes da clara dependem das características químicas individuas, como massa molecular, pI, teor sulfridila/dissulfeto (e outros) e de uma gama de proteínas que interagem na formação de espuma (RAIKOS; CAMPBELL; EUSTON, 2007).

A ovalbumina, ovomucina, ovomucóide e lisozima são as proteínas da clara que mais interferem nas propriedades de formação e estabilização de espumas, atuando como emulsificantes anfifílicos entre a fase gasosa e a fase líquida (MLEKO et al., 2007; VAN DEN BERG; JARA; PILOSOF, 2015). Conforme Lau e Dickinson (2006) as globulinas contribuem para espumabilidade, a ovomucóide e globulinas retardam a drenagem da espuma e a lisozima forma complexos com a ovomucóide, resultando em uma maior resistência da película formada. Entretanto, dentre as proteínas da clara, a ovalbumina é a que possui maior influência nas propriedades de formação de espuma. Isso se deve a habilidade de adsorver-se rapidamente na interface durante o batimento, devido ao seu desdobramento parcial e agregação das moléculas de proteína na interface ar-líquido. Esse desdobramento expõe grupos sulfidrilas que são facilmente oxidados, formando ligações dissulfeto intermoleculares, que ajudam a estabilizar a espuma, formando um filme coeso e viscoelástico (LOMAKINA; MÍKOVÁ, 2006; WALSH, 2014).

Devido ao seu pH mais alcalino, as proteínas da clara tendem a atuar como tensoativos aniônicos, com maior concentração de cargas na parte polar (COO-). Essas cargas favorecem a interação das proteínas com a água presente na lamela, deixando a espuma mais estável (DALTIN, 2011).

A funcionalidade da proteína para a formação de espuma depende da hidrofobicidade e interações eletrostáticas e a atividade de superfície está relacionada ao tamanho molecular e a conformação dessas proteínas, uma vez que a composição de aminoácidos controla as características anfifílicas das proteínas, bem como sua habilidade de adsorver em interfaces (PHILLIPS; WILLIAMS, 2011). Desta forma, quando as proteínas da clara são desdobradas parcialmente, ficam mais flexíveis realçando suas propriedades anfifílicas, que por sua vez, facilitam a formação de espumas (ŻMUDZIŃSKI et al., 2014). Todavia, essa funcionalidade não é completamente compreendida, uma vez que a clara é composta por cerca de 40 diferentes proteínas e suas interações

afetam a formação da espuma (VAN DEN BERG; JARA; PILOSOF, 2015).

Quando se submete uma solução proteica ao batimento para formação de espuma é importante determinar a sua capacidade de formação de espuma (overrun) e, uma vez formada, determinar a fração relativa da fase líquida e de ar (fração fase gasosa), sua estabilidade e até mesmo observar a dinâmica destes processos através de técnicas de microscopia. No entanto, tais medidas podem ser difíceis de serem realizadas, uma vez que o processo de formação da espuma pode ocorrer simultaneamente com processos de desestabilização, fornecendo a este processo um caráter altamente dinâmico (FOEGEDING; LUCK; DAVIS, 2006).

2.6.2 Capacidade espumante ( Overrun) e fração da fase