INFLUENCIA DA GOMA XANTANA E DO ph EM EMULSÕES ÓLEO EM ÁGUA COMPOSTAS POR ISOLADO PROTEICO DE SOJA

INFLUENCIA DA GOMA XANTANA E DO pH EM

EMULSÕES ÓLEO EM ÁGUA COMPOSTAS POR ISOLADO

PROTEICO DE SOJA

J.M.Barbosa

, E.P. Ribeiro

, C.G M.Reis

, C.N.Kobori

1-Docentes do Departamento de Engenharia de Alimentos – Universidade Federal de São João Del Rei – CEP: 35701-970 – Sete Lagoas – MG - Brasil, Telefone: 55 (31) 3697-2044 – e-mail: (janambarbosa@ufsj.edu.br) 2-Discente do Departamento de Engenharia de Alimentos – Universidade Federal de São João Del Rei – CEP: 35701-970 – Sete Lagoas – MG – Brasil, Telefone: 55 (31) 3697-2003 – email: (ediani_perugia@htomail.com)

RESUMO – O isolado proteico de soja tem sido muito aplicado como emulsificante em emulsões óleo em água (O/A). Em certas condições de pH sua capacidade emulsificante pode ser modificada sendo necessário adicionar um polissacarídeo para melhorar a estabilidade dessas emulsões. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a influência da goma xantana na estabilidade de emulsões O/A compostas por isolado proteico de soja em pH 3 e pH 7. As emulsões que continham goma xantana (0,5% m/v) permaneceram estáveis até o oitavo dia de armazenamento, apresentando gotas menores e maior viscosidade que as emulsões compostas apenas por isolado proteico de soja (2%m/v). A maior estabilidade das emulsões com goma xantana foi atribuída ao aumento da viscosidade da fase aquosa e ao efeito estérico deste polissacarídeo que dificultou a agregação e coalescência das gotas.

ABSTRACT – The soy protein isolate has been widely applied as an emulsifier in oil in water emulsions (O / W). In certain pH conditions their emulsifying capacity can be modified, thus it is necessary to add a polysaccharide in order to improve the emulsions stability. The objective was to study the influence of xanthan gum in emulsion stability O/A composed of soy protein isolate at pH 3 and pH 7. The emulsions containing xanthan gum (0,5% w/v) remained stable until the eighth storage day, presented smaller droplets, and greater viscosity than the emulsions only composed by soy protein isolate (2% w/v). The increased stability of emulsions with xanthan gum was attributed to the higher viscosity of the aqueous phase and the steric effect of the polysaccharide which prevent the aggregation and drops coalescence.

PALAVRAS-CHAVE: proteína, ação combinada, goma xantana. KEYWORDS: protein, combined action, xanthan gum.

1. INTRODUÇÃO

As proteínas são capazes de estabilizar e melhorar a estabilidade de emulsões atuando como excelente agente emulsificante por se adsorverem fortemente à interface entre o óleo e água devido ao seu caráter anfifílico. Na indústria de alimentos são largamente usadas para estabilizar emulsões óleo em água (O/A) (Willians et al., 2013; McClements 2005), tendo em vista que são emulsificantes naturais muitas vezes presentes em alimentos ou plantas. O isolado proteico de soja (IPS) é uma proteína extraída da soja que apresenta estrutura globular rígida, composta por glicinas e β-conglicinas, muito utilizada em emulsões devido à sua solubilidade, capacidade de formar espuma, propriedade emulsificante e ação gelatinizante (Nishinari et al., 2014; Fernandez Ávila et al., 2015).

Dessa forma, o IPS é comumente utilizado como agente emulsificante quando se deseja formar emulsões mais consistentes ou géis (Grygorczyk et al., 2014, Luo, et al., 2013, Ji et al., 2015).

Apesar da boa capacidade emulsificante, as proteínas que atuam recobrindo as gotas de óleo apresentam baixa estabilidade sob valores de pH próximos ao seu ponto isoelétrico (pI) (McClements, 2004). Todavia, pode-se evitar a agregação das gotas e conseguir uma emulsão mais estável através do uso de polissacarídeos que formam uma camada interfacial mais espessa e criam estabilidade estérica ou eletrostática às gotas (Dickinson, 2008).

A goma xantana (GX) é um polissacarídeo aniônico muito utilizado como agente estabilizante ou espessante em produtos alimentícios que apresenta boa solubilidade em água fria, viscosidade estável em ampla faixa de pH, pseudoplasticidade, e é capaz de prevenir a floculação e a cremeação das gotas (Stokke, et al., 1998; Williams e Phillips, 2000; Hashemi et al., 2014). Assim, aplicando-se em um mesmo sistema os dois biopolímeros, tem-se a proteína capaz de se adsorver rapidamente à interface e diminuir a tensão interfacial entre o óleo e a água, e o polissacarídeo, que irá promover a repulsão estérica entre as gotas e aumentar a viscosidade da fase aquosa, sendo possível melhorar a estabilidade e funcionalidade das emulsões (Guzey e McClements, 2006, Bouyer et al., 2013). Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo estudar o efeito da goma xantana na estabilidade de emulsões O/A compostas por isolado proteico de soja em pH 3 e 7.

2. MATERIAL E MÉTODOS

2.1

Material

O isolado proteico de soja foi adquirido da Doremus Alimentos Ltda (Guarulhos, SP). O azeite de oliva foi adquirido no mercado local. Azida sódica da Sigma Chemical Co (StLoius, MO, USA) foi adicionada para prevenir crescimento microbiano. A goma xantana foi adquirida da Prime Foods (Sorocaba – SP) e os reagentes usados foram de grau analítico.

A fase aquosa das emulsões foi obtida através das soluções estoques de isolado proteico de soja 6% (m/v) e goma xantana 2% (m/v). Foram preparadas fases aquosas com solução de isolado proteico de soja adicionada de solução de goma xantana, e fase aquosa com apenas solução de isolado proteico de soja, as quais tiveram os pHs ajustados para valores de 3 e 7.

As emulsões O/A foram preparadas pela adição de 10 % (v/v) de azeite de oliva às soluções de biopolímeros no homogeneizador (Tecnal TE-102, Turratec), a 14000 rpm, durante 3 minutos. As emulsões apresentaram concentração final de 2% de IPS (m/v) + 0,5% de GX (m/v) e de 2% IPS (m/v) para os dois valores de pH.

2.2 Métodos

Alíquotas de 130 mL de emulsão foram transferidas para provetas graduadas e o índice de separação de fases das emulsões foi observado ao longo dos 8 dias de armazenamento, sendo o volume da fase aquosa quantificado diariamente. As análises realizadas foram: índice de separação de fases, microscopia óptica, viscosidade e quantificação da proteína na fase aquosa.

Os resultados de estabilidade foram reportados como índice de separação de fases (%ISF), onde a altura da fase inferior foi dividida pela altura inicial da emulsão e multiplicada por 100. A microscopia óptica foi realizada no primeiro e no oitavo dia utilizando-se o microscópio óptico da ZEISS (Primo Star) com acoplamento de máquina fotográfica da ZEISS (AxiocamERc 5s).

As análises de viscosidade das emulsões foram realizadas no primeiro dia de estocagem utilizando-se o viscosímetro de cilindros concêntricos Brookfield

(

.

A análise de proteína da fase aquosa foi realizada pelo método Kjedahl (Gomes e Oliveira, 2011), com fator de correção proteína–nitrogênio de 6,25, após a separação das fases, para quantificar a proteína que supostamente migrou da interface para a fase aquosa. Os resultados obtidos da análise de proteína foram submetidos à análise se variância (ANOVA), seguido de Teste Tukey ao nível de 5% de significância, utilizando-se o programa Sisvar versão 5.6.

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

3.1 Índice de Separação de Fases

As emulsões com 2% (m/v) de isolado proteico de soja (IPS), sem a presença de goma xantana, apresentaram separação de fases já no segundo dia em pH 7 e pH 3, com índices de 13,04% e 15,04% respectivamente (Tabela 1). A instabilidade das emulsões resultou na formação de duas fases, uma oleosa e a outra aquosa turva, que pode estar relacionada à presença de proteínas que deixaram a interface O/A. Mesmo com a solubilização do isolado proteico de soja em condições ótimas de temperatura, parte da proteína sofreu decantação ao longo do período de armazenamento.

Tabela 1: Índices de separação de fases para emulsões compostas por IPS 2% (m/v).

pH 7 pH 3

Dia ISF (%) Dia ISF (%) Dia ISF (%) Dia ISF (%)

1 0,00 5 14,04 1 0,00 5 16,07

2 13,04 6 14,04 2 15,04 6 16,07

3 14,04 7 14,04 3 15,04 7 16,07

4 14,04 8 14,04 4 15,04 8 16,07

ISF – Índice de separação de fases

Emulsões com 2% (m/v) de IPS e 0,5% (m/v) e de goma xantana (GX) apresentaram maior estabilidade ao longo do período de armazenamento em ambos pHs, não ocorrendo separação de fases. Qiu et al. (2015) estudaram a estabilidade de emulsões compostas por gliadina e goma xantana e comprovaram que as amostras com GX 0,2% (m/m) formaram emulsões estáveis entre pH 6 e 3,5. Tal resultado foi atribuído ao alto peso molecular de GX e sua extensa cadeia linear com alta densidade de cargas negativas, que foi capaz de prevenir a agregação e sedimentação da gliadina no seu ponto isolelétrico (pH = 5). Pode-se inferir que a excelente estabilidade das emulsões com goma xantana em ambos os pHs nas emulsões com IPS 2% (m/v) e GX 0,5% (m/v) está associada ao aumento da viscosidade da fase aquosa e às possíveis interações eletrostáticas entre o IPS e GX.

3.2 Microscopia Óptica

As imagens obtidas na microscopia permitiram uma avaliação qualitativa do tamanho e conformação das gotas formadas. Foi possível verificar que no primeiro dia de armazenamento as emulsões compostas por isolado proteico de soja e goma xantana apresentaram menores tamanhos de gotas em pH 3 (Figura 1) e pH 7.

No oitavo dia este comportamento se repetiu para os dois pHs, porém as emulsões compostas apenas por IPS 2% (m/v), apresentaram muitas regiões de coalescência, caracterizando sua instabilidade ao final do período de estocagem. Embora as emulsões com IPS 2% (m/v) e GX 0,5% (m/v) tenham permanecido estáveis ao longo de todo período de estocagem, o tamanho das gotas aumentou no oitavo dia em pH 3 e pH 7, demonstrando sinais de instabilidade.

Figura 1- Tamanho de gotas das emulsões em pH 3 no primeiro dia de armazenamento.

IPS 2% (m/v)

IPS 2% (m/v) + GX 0,05%

(m/v)

Observou-se pequena diferença nos tamanhos de gota entre os pHs 3 e 7, e, de forma geral, as emulsões em pH 7 apresentaram gotas um pouco menores que em pH 3 para a mesma composição e mesmo período de armazenamento. O menor tamanho das gotas nas emulsões em pH 7, principalmente para as emulsões que continham goma xantana, está associado à melhor estabilidade dessas emulsões, uma vez que o reduzido tamanho de gotas dificulta a atuação do processo gravitacional que inibe a tendência à cremeação e sedimentação pode prevenir a floculação e evitar a separação de fases (Trados et al., 2004).

3.3 Viscosidade das emulsões

As emulsões com IPS 2% (m/v) e GX 0,5% (m/v) apresentaram valores bem maiores de viscosidade quando comparados às emulsões com apenas IPS em ambos os pHs. Provavelmente essa maior viscosidade se deve à extensa cadeia linear da goma xantana que aumentou a viscosidade da fase aquosa e ao menor tamanho de gotas, conforme observado na microscopia. Liu et al., (2011) observaram que a viscosidade da fase aquosa em emulsões O/A foi aumentada a partir do uso da goma xantana e evitou o processo de coalescência das gotas de óleo.

Além de terem apresentado valores inferiores de viscosidade, as emulsões compostas apenas por IPS não mostraram comportamento sequencial com o aumento da velocidade de rotação (Figura 2A). Já os valores de viscosidade das emulsões com IPS e GX diminuíram com o aumento da velocidade de rotação em pH 3 pH 7 (Figura 2B).

Figura 2 - Viscosidade das emulsões com IPS 2% (A) e IPS 2 % (m/v) e GX 0,5% (m/v) (B).

Provavelmente isso aconteceu devido ao fato de uma menor tensão cisalhante permitir maior integridade individual das gotas ao passo que em maiores tensões (maiores velocidades de rotação) pode ter ocorrido a coalescência das gotas dispersas e consequentemente diminuição da viscosidade destas emulsões. As emulsões com maiores valores de viscosidade foram as que permaneceram estáveis por todo período de armazenamento e apresentaram menores tamanhos de gotas.

A B

50 µm

3.4 Quantificação da proteína na fase aquosa

Segundo os dados apresentados na Tabela 2, a concentração proteica da fase aquosa diferiu em relação ao pH nas emulsões que continham apenas IPS 2% (m/v) e nas emulsões com IPS 2% (m/v) + GX 0,5% (m/v). Ressalta-se também que para o mesmo pH, as emulsões diferiram estatisticamente quanto à presença ou não da goma xantana. Para o pH 3 e pH 7, as emulsões compostas por goma xantana apresentaram menor concentração da proteína na fase aquosa. A partir deste resultado, é possível inferir que maior quantidade de proteína permaneceu na interface óleo e água e proporcionou maior estabilidade, uma vez que estas emulsões também apresentaram menores índices de separação de fases e menores tamanhos de gotas.

Tabela 2: Concentração da proteína da fase aquosa em g/mL.

pH 3 pH 7

2% IPS (m/v) 0,0105 ± 0,0001Aa 0,0132 ± 0,0001Ab 2% IPS (m/v) + GX 0,5% (m/v) 0,0073 ± 0,0001Ba 0,0099 ± 0,0001Bb

Médias seguidas de mesma letra maiúscula na coluna e minúscula na linha não diferem entre si pelo Teste de Tukey, ao nível de 5% de probabilidade.

IPS: Isolado protéico de soja GX: Goma xantana

Já para as emulsões com IPS 2% (m/v), foi observada maior concentração proteica na fase aquosa para os dois pHs. Essa maior migração das proteínas para a fase aquosa pode ser relacionada à menor estabilidade e menor viscosidade dessas emulsões.

4. CONCLUSÕES

O isolado protéico de soja quando usado em conjunto com a goma xantana apresentou boa estabilidade emulsificante em emulsões O/A em pH 3 e pH 7. Esta melhor estabilidade foi comprovada pelos baixos índices de separação de fases, maior viscosidade dessas emulsões, menores tamanhos de gotas e menor concentração protéica fase aquosa. Logo, a ação combinada destes biopolímeros revela-se como uma alternativa à proteína como agente emulsificante em emulsões O/A.

5. AGRADECIMENTOS

Agradecemos à UFSJ, Fapemig e ao CNPq pelo apoio financeiro.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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