UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA DE ALIMENTOSDepartamento de Alimentos e Nutrição
Produção e caracterização de filmes compostos de metilcelulose,
glucomanana, pectina, gelatina e lipídios
Hulda Noemi Chambi Mamani
Engenheira de Alimentos
Tese apresentada à
Faculdade de Engenharia de Alimentos da Universidade Estadual de Campinas para a obtenção
do título de Doutor em Alimentos e Nutrição
Orientador: Prof. Dr. Carlos R. F. Grosso
FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA DA FEA – UNICAMP
Titulo em inglês: Production and characterization of composite films based on metilcelulose, glucomannan, pectin, gelatin and lipids
Palavras-chave em inglês (Keywords): Edible films, Polysaccharides, Gelatin, Lipids, Surfactants
Área de concentração: Consumo e Qualidade de Alimentos Titulação: Doutor em Alimentos e Nutrição
Banca examinadora: Carlos Raimundo Ferreira Grosso Fernando Martínez Bustos Rosemary Aparecida de Carvalho Delia Rita Tapia Blácido
Cristina Maria Pedroso Yoshida Data de defesa: 13/03/2009
Programa de Pós Graduação: Programa em Alimentos e Nutrição
Chambi-Mamani, Hulda Noemi
C355p Produção e caracterização de filmes compostos de meticelulose, glucomanana, pectina, gelatina e lipídios / Hulda Noemi Chambi-Mamani.-- Campinas, SP: [s.n.], 2009.
Orientador: Carlos Raimundo Ferreira Grosso
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia de Alimentos
1. Filmes comestíveis. 2. Polissacarídeos. 3.Gelatina. 4. Lipídios. 5. Surfactantes. I. Grosso, Carlos Raimundo Ferreira. II. Universidade Estadual de Campinas.Faculdade de Engenharia de Alimentos. III. Título.
BANCA EXAMINADORA
Prof. Carlos Raimundo Ferreira Grosso Universidade Estadual de Campinas
(orientador)
Prof. Dr. Fernando Martínez Bustos
Centro de Investigación y de Estudios Avanzados - QRO, México (membro)
Prof. Dra. Rosemary Aparecida de Carvalho Universidade de São Paulo
(membro)
Prof. Dra. Délia Rita Tapia Blácido Universidade de São Paulo
(membro)
Prof. Dra. Cristina Maria Pedroso Yoshida Universidade Estadual de Campinas
(membro)
Prof. Dr. Fábio Yamashita Universidade Estadual de Londrina
Prof. Dr. Theo Kieckbusch Universidade Estadual de Campinas
(membro suplente)
Prof. Dra. Florencia C. Menegalli Universidad Estadual de Campinas
(membro suplente)
Dedicatória
Dedico este trabalho aos meus pais e tesouros Nicanor e Irma, e as minhas irmãs e melhores
amigas Esther e Dámariz, pois embora longe fisicamente acompanharam bem de perto minha
caminhada, incentivando a dar o meu melhor e fazer as coisas no devido tempo, vibrando com as
minhas alegrias e chorando com as minhas tristezas. Pelas suas constantes orações que me
mantiveram em pé e ao lado de Deus.
Agradecimentos
É difícil encontrar as palavras certas para expressar meus agradecimentos às pessoas e instituições que participaram direta ou indiretamente na realização desta pesquisa. A todos gostaria de exprimir os maiores agradecimentos e aqui reconhecer a sua importante contribuição.
À Unicamp por abrir suas portas para realização do doutorado e ao Departamento de Alimentos e Nutrição da Faculdade de Engenharia de Alimentos por disponibilizar tudo o necessário para a realização desta pesquisa.
Ao Profº. Dr. Carlos R. F. Grosso, orientador desta tese, por me incentivar a dar início ao doutorado e se preocupar com a minha formação como pesquisadora. Agradeço também pela sua confiança durante todo o processo do doutorado. Ainda, em especial, pelo apoio e compreensão durante o ano de 2006. Cheguei até aqui porque você decidiu investir em mim, obrigada!
Aos técnicos dos diferentes laboratórios da Unicamp pelo suporte durante a produção e caracterização dos filmes: Controle de qualidade (DEPAN, FEA), Central Instrumental (DEPAN, FEA), Análise Instrumental (DTA, FEA) e Microscopia Eletrônica (Instituto de Biologia).
Às companhias Kalys da França, Dow Chemical, CPKelco, Gelita South America, Danisco, Tensac e Solae do Brasil pela doação de glucomanana, metilcelulose, pectina, gelatina, estearoil-2-lactil-lactato de sódio, éster de sacarose e lecitina de soja hidroxilada.
Ao Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnologia de Alimentos (CIDCA) da
Universidad Nacional de La Plata (Argentina) por disponibilizar os laboratório para realizar as
análises espectofotométricas e de raios X.
À Dra. Noemi Zaritzky e a Dra. María A. García pela orientação durante as avaliações realizadas no CIDCA (Argentina).
À Companhia Brasileira de Esterilização do Brasil pela irradiação da glucomanana na tentativa de controlar o crescimento dos fungos.
Aos membros da banca pelas correções e valiosas sugestões apresentadas à redação final da tese.
A todos os colegas e amigos da Unicamp que dedicaram tempo às discussões dos problemas que surgiram ao longo do trabalho. Obrigada também pelo seu apoio, compreensão, ânimo, atenção e carinho durante o doutorado. Em especial aos meus amigos do coração que fizeram parte do meu dia a dia no laboratório de Controle de Qualidade tornando meu ambiente de trabalho muito agradável.
Aos amigos do Parque Ortolândia pelos momentos sempre agradáveis, pelas orações, pelo carinho e cuidado. Tudo isso contribuiu muito para começar minha semana de trabalho com muita energia e anelar um novo final de semana. De forma muito especial agradeço a Keila, Leila e Dona Eva por se tornarem minha família aqui no Brasil e família mesmo! Eu amo e admiro muito vocês!
Neste doutorado pude sentir bem de perto a mão de Deus guiando a minha vida. Ele foi meu
melhor amigo, pai, conselheiro e orientador do trabalho. Todas as instituições e pessoas acima
mencionadas foram providência de Deus que tornaram possível esta pesquisa.
Certamente até aqui tem me ajudado Deus .
INDICE
Indice de Figuras ... x
Indice de Tabelas ... xii
Resumo ... xiv
Summary ... xv
CAPÍTULO 1 . INTRODUÇÃO E OBJETIVOS ... 1
1.1. INTRODUÇÃO ... 3 1.2. OBJETIVOS ... 7 1.2.1. Objetivos gerais... 7 1.2.2. Objetivos específicos ... 7 1.3. ORGANIZAÇÃO DA TESE ... 8 1.4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 9
CAPÍTULO 2 . REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 15
2.1. ESTRATÉGIAS PARA MELHORAR O DESEMPENHO DOS FILMES ... 17
2.2. FILMES À BASE DE MISTURAS DE POLISSACARÍDEOS ... 17
2.3. FILMES À BASE DE MISTURAS DE PROTEÍNA E POLISSACARÍDEOS ... 20
2.3.1. Interações entre polissacarídeos e proteínas ... 22
2.4. FILMES COM LIPÍDIOS... 26
2.4.1. Surfactantes ... 30
2.5. PAREDE CELULAR: MODELO PARA O DESENVOLVIMENTO DE FILMES ... 35
2.6. BIOMOLÉCULAS ASSOCIADAS À PAREDE CELULAR E SEU USO NA PRODUÇÃO DE FILMES... 37
2.6.1. Celulose... 37
2.6.2. Hemiceluloses: glucomananas... 39
2.6.3. Pectina... 41
2.6.4. Proteínas ... 43
2.6.5. Componentes da cutícula das plantas ... 47
2.9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 51
CAPÍTULO 3 . MATERIAL E MÉTODOS... 63
3.1. MATERIAL... 65
3.2. PRODUÇÃO DOS FILMES MISTOS DE POLISSACARÍDEOS ... 66
3.3. PRODUÇÃO DOS FILMES A PARTIR DE MISTURAS DE POLISSACARÍDEOS E GELATINA... 67
3.4. PRODUÇÃO DOS FILMES COMPOSTOS DE POLISSACARÍDEOS/GELATINA COM LIPÍDIOS ... 68
3.4.1. Ensaios preliminares ... 68
3.4.2. Ensaios definitivos... 70
3.5. CARACTERIZAÇÃO DOS FILMES ... 71
3.5.1. Espessura... 71
3.5.3. Permeabilidade ao vapor de água ... 71
3.5.4. Conteúdo de umidade ... 72
3.5.6. Solubilidade em água... 72
3.5.7. Absorção de água dos filmes a umidades relativas altas ... 72
3.5.8. Opacidade ... 73
3.5.9. Microscopia eletrônica de varredura ... 73
3.5.10. Difração de Raios X ... 73
3.5.11. Análise de FTIR... 73
3.6. ANÁLISE ESTATÍSTICA ... 74
3.7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 74
CAPÍTULO 4 . RESULTADOS E DISCUSSÕES 1 - FILMES DE POLISSACARÍDEOS ... 75
4.1. PROPRIEDADES MECÂNICAS ... 77
4.2. PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA... 80
4.3. MORFOLOGIA DOS FILMES ... 82
4.4. SOLUBILIDADE ... 86
4.5. ANÁLISE DE FTIR E DIFRAÇÃO DE RAIOS X ... 88
4.3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 93
CAPÍTULO 5 . RESULTADOS E DISCUSSÕES - FILMES DE POLISSACARÍDEOS E GELATINA ... 97
5.1. PROPRIEDADESMECÂNICAS... 99
5.2. PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA... 100
5.3. ABSORÇÃO DE ÁGUA... 105
5.4. MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA ... 107
5.5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 111
CAPÍTULO 6 . RESULTADOS E DISCUSSÕES 3 - FILMES DE POLISSACARÍDEOS, GELATINA E LIPÍDIOS ... 113
6.1. ENSAIOS PRELIMINARES... 115
6.1.1. Formação da emulsão... 115
6.1.2. Mistura da emulsão com a solução de gelatina ... 117
6.2. ENSAIOS DEFINITIVOS... 125
6.2.1. Propriedades mecânicas... 125
6.2.2. Permeabilidade ao vapor de água ... 127
6.2.3. Microscopia eletrônica de varredura ... 129
6.2.4. Opacidade ... 136
6.3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 137
CAPÍTULO 7 . CONCLUSÕES... 139
CAPÍTULO 8 . AVALIAÇÃO CRÍTICA DOS RESULTADOS E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 145
INDICE DE FIGURAS
FIGURA 2.1. REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DOS TIPOS DE ARRANJOS ESTRUTURAIS QUE PODEM OCORRER QUANDO PROTEÍNAS E POLISSACARÍDEOS SÃO MISTURADOS. FONTE: ADAPTADO DE
MCCLEMENTS (2006). ... 23 FIGURA 2.2. MOLÉCULA DE SURFACTANTE NA INTERFASE AR-ÁGUA. FONTE: ADAPTADO DE SUCHOCKI
(2004). ... 30 FIGURA 2.3. SOLUBILIZAÇÃO MICELAR. FONTE: ADAPTADO DE RANGEL-YAGUI ET AL. (2005). ... 31 FIGURA 2.4. ESTRUTURA QUÍMICA DO SSL (A) E DE UM ÉSTER DE SACAROSE (B). O GRUPO R
CORRESPONDE À CADEIA DE HIDROCARBONO. FONTE: EFEMA (1999)... 33 FIGURA 2.5. ESTRUTURA QUÍMICA DE UM ÉSTER DE SACAROSE. FONTE: EFEMA (1999). ... 34 FIGURA 2.6. ESTRUTURA BÁSICA DOS FOSFOLIPÍDIOS PRESENTES NA LECITINA DE SOJA. R
REPRESENTA AS CADEIAS DE ÁCIDOS GRAXOS SATURADOS OU INSATURADOS. FONTE: EFEMA (1999). ... 35 FIGURA 2.7. (A) DESENHO ESQUEMÁTICO DA ESTRUTURA DA CUTÍCULA VEGETAL, COBERTURA
PROTETORA SOBRE A EPIDERME DE FOLHAS E HASTES NOVAS NA ETAPA DE EXPANSÃO FOLHAR COMPLETA, (B) MICROGRAFIA ELETRÔNICA DA CUTÍCULA DE UMA CÉLULA GLANDULAR DE UMA FOLHA JOVEM (LAMIUM SP.), MOSTRANDO A PRESENÇA DAS CAMADAS DA CUTÍCULA INDICADAS EM
A, A EXCEÇÃO DAS CERAS SUPERFICIAIS, OS QUAIS NÃO SÃO VISÍVEIS (51 000X). FONTE: TAIZ E
ZEIGER (2002). ... 37 FIGURA 2.8. ARRANJO DAS FIBRILAS, MICROFIBRILAS E CELULOSE NA PAREDE CELULAR. FONTE:
BOTANY (2009). ... 38 FIGURA 2.9. REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA ESTRUTURA GERALMENTE ACEITA DA GLUCOMANANA
DO KONJAC. FONTE: VIERA E GIL (2005)... 40 FIGURA 2.10. FILAMENTO ÚNICO DA TRÍPLICE HÉLICE DO COLÁGENO (À ESQUERDA) E SEÇÃO
TRANSVERSAL DE UM MODELO DE COLÁGENO (À DIREITA). FONTE: VOET ET AL. (2000). ... 45 FIGURA 2.11. DESNATURAÇÃO DO COLÁGENO. FONTE: HANSEN E LEE (1991)... 45 FIGURA 4.1. MICROGRAFIAS DA SUPERFICIE DOS FILMES À BASE DE (A) METILCELULOSE, (B)
GLUCOMANANA E (C) PECTINA. ... 83 FIGURA 4.2. MICROGRAFIAS DA SUPERFICIE DOS FILMES MISTOS: (A) MISTURA BINÁRIA C:G (1:1), (B)
MISTURA TERNÁRIA C:G:P (4:1:1) (C) MISTURA TERNÁRIA C:G:P (1:1:1) ... 84 FIGURA 4.3. MICROGRAFIAS DA SUPERFÍCIE DOS FILMES (A) MISTURA BINÁRIA C:P (1:1), (B) MISTURA
BINÁRIA G:P (1:1), (C) MISTURA TERNÁRIA C:G:P (1:1:4), (D) MISTURA TERNÁRIA C:G:P (1:4:1). ... 85 FIGURA 4.4. ESTRUTURA QUÍMICA DA (A) GLUCOMANANA E (B) PECTINA. ... 89 FIGURA 4.5. ESPECTRO DE INFRAVERMELHO COM TRANSFORMADA DE FOURIER DOS FILMES OBTIDOS A
PARTIR DOS COMPONENTES PUROS E A MISTURA 9 (O EIXO Y É DADO EM % DE TRANSMITÂNCIA)... 90 FIGURA 4.6.PADRÕES DE DIFRAÇÃO DE RAIOS X DOS FILMES DE METILCELULOSE, GLUCOMANANA,
FIGURA 5.1. ABSORÇÃO DE ÁGUA A 95% DE UMIDADE RELATIVA DOS FILMES POLISSACARÍDEOS/GELATINA EM DIFERENTES PHS. OS DADOS FORAM EXPRESSOS EM BASE À MATERIA SECA. ... 106 FIGURA 5.2. MICROGRAFIAS DA SEÇÃO TRANSVERSAL DOS FILMES PRODUZIDOS EM PH 5: (A)
POLISSACARÍDEOS, (B) GELATINA, (C) POLISSACARÍDEOS-GELATINA, 9-1; (D) POLISSACARÍDEOS -GELATINA. ... 108 FIGURA 5.3. MICROGRAFIAS DA SEÇÃO TRANSVERSAL DOS FILMES DE (A) POLISSACARÍDEOS
-GELATINA, 9-1, PH 4; (B) POLISSACARÍDEOS-GELATINA, 1-9, PH 4; (C) POLISSACARÍDEOS
-GELATINA, 9-1, PH 6, (D) POLISSACARÍDEOS-GELATINA, 1-9, PH 6. ... 109 FIGURA 6.1. PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA (PVA) E TENSÃO NA RUPTURA DOS FILMES DE
GELATINA PRODUZIDOS COM 5% DE ES, 25% DE SSL E 25% DE LEC EM DIFERENTES CONCENTRAÇÕES DE LIPÍDIOS. ... 124 FIGURA 6.2. MICROGRAFIAS DA SUPERFÍCIE E SEÇÃO TRANSVERSAL DOS FILMES
POLISSACARÍDEOS/GELATINA 90/10 CONTENDO AS EMULSÕES ESTABILIZADAS PELO ESTEAROIL
-2-LACTIL-LACTATO DE SÓDIO (SSL) (A, B) E O ÉSTER DE SACAROSE (ES) (C, D). ... 130 FIGURA 6.3. MICROGRAFIAS DA SUPERFÍCIE E DA SEÇÃO TRANSVERSAL DOS FILMES
POLISSACARÍDEOS/GELATINA 10/90 CONTENDO AS EMULSÕES ESTABILIZADAS PELO ESTEAROIL -2-LACTIL-LACTATO DE SÓDIO (SSL) (A, B) E O ÉSTER DE SACAROSE (ES) (C, D, E)... 131 FIGURA 6.4. MICROGRAFIAS DA SUPERFÍCIE E DA SEÇÃO TRANSVERSAL DOS FILMES
POLISSACARÍDEOS/GELATINA 90/10 CONTENDO AS DISPERSÕES DE ESTEAROIL-2-LACTIL
-LACTATO DE SÓDIO (SSL) E ÉSTER DE SACAROSE (ES). (A, B) SUPERFICIE E SEÇÃO TRANSVERSAL DO FILME PSS/GEL CONTENDO SSL, (C, D, E) SUPERFICIE, SEÇÃO TRANSVERSAL E SUPERFÍCIE DO FILME PSS/GEL CONTENDO ES... 133 FIGURA 6.5. MICROGRAFIAS DA SUPERFÍCIE E DA SEÇÃO TRANSVERSAL DOS FILMES
POLISSACARÍDEOS/GELATINA (PSS/GEL) 10/90 CONTENDO AS DISPERSÕES DE ESTEAROIL
-2-LACTIL-LACTATO DE SÓDIO (SSL) E ÉSTER DE SACAROSE (ES). (A, B) SUPERFICIE E SEÇÃO TRANSVERSAL DO FILME PSS/GEL CONTENDO SSL, (C, D, E) SUPERFICIE, SEÇÃO TRANSVERSAL E SUPERFÍCIE DO FILME PSS/GEL CONTENDO ES... 134
INDICE DE TABELAS
TABELA 2.1. PROPRIEDADES MECÂNICAS E DE PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA DOS FILMES DE
POLISSACARÍDEOS. ... 18
TABELA 2.2. PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS FILMES PRODUZIDOS A PARTIR DE MISTURAS DE POLISSACARÍDEOS. ... 20
TABELA 2.3. PROPRIEDADES MECÂNICAS E DE PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA DE FILMES PRODUZIDOS A PARTIR DE MISTURAS DE GELATINA E POLISSACARÍDEOS... 21
TABELA 2.4. PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA DE FILMES EMULSIONADOS PRODUZIDOS A PARTIR DE HIDROCOLÓIDES E LIPÍDIOS... 27
TABELA 2.5. VALORES DE HLB DE ALGUNS SURFACTANTES ALIMENTÍCIOS... 32
TABELA 2.6. COMPOSIÇÃO DE AMINOÁCIDOS DA GELATINA... 46
TABELA 3.1 DELINEAMENTO EXPERIMENTAL PARA AS MISTURAS DE POLISSACARÍDEOS. ... 67
TABELA 3.2. PARÂMETROS DE PRODUÇÃO DOS FILMES COMPOSTOS DE PSS/GEL E LIPÍDIOS. ... 70
TABELA 4.1. PROPRIEDADES MECÂNICAS, TENSÃO NA RUPTURA (TR) E ELONGAÇÃO (E), DOS FILMES PRODUZIDOS A PARTIR DE METILCELULOSE, GLUCOMANANA E PECTINA (PH 4). ... 78
TABELA 4.2. PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA (PVA) DOS FILMES PRODUZIDOS A PARTIR DE METILCELULOSE, GLUCOMANANA E PECTINA (PH 4). ... 81
TABELA 4.3. TEMPO DE SOLUBILIZAÇÃO (TS) COMPLETA DOS FILMES PRODUZIDOS A PARTIR DE METILCELULOSE, GLUCOMANANA E PECTINA (PH 4). ... 87
TABELA 5.1. TENSÃO NA RUPTURA DOS FILMES DE POLISSACARÍDEOS/GELATINA EM DIFERENTES PHS... 99
TABELA 5.2. ELONGAÇÃO DOS FILMES DE POLISSACARÍDEOS/GELATINA EM DIFERENTES PHS. ... 100
TABELA 5.3. PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA DOS FILMES POLISSACARÍDEOS/GELATINA EM DIFERENTES PHS... 101
TABELA 6.1. PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS FILMES DE GELATINA COM LIPÍDIOS EM DIFERENTES CONDIÇÕES DE EMULSÃO. ... 115
TABELA 6.2. PROPRIEDADES DE PERMEABILIDADE E OPACIDADE DOS FILMES CONTENDO GELATINA COM DIFERENTES CONDIÇÕES DE EMULSÃO. ... 116
TABELA 6.3. PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS FILMES PRODUZIDOS COM DIFERENTES TEMPERATURAS E TEMPOS DE MISTURA ENTRE A EMULSÃO E A SOLUÇÃO DE GELATINA. ... 118
TABELA 6.4. PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA DOS FILMES PRODUZIDOS COM DIFERENTES TEMPERATURAS E TEMPOS DE MISTURA ENTRE A EMULSÃO E SOLUÇÃO DE GELATINA. ... 118
TABELA 6.5. PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS FILMES DE GELATINA COM DIFERENTES PROPORÇÕES DE CERA E ÁCIDOS GRAXOS... 120
TABELA 6.6. PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA DOS FILMES DE GELATINA COM DIFERENTES PROPORÇÕES DE CERA E ÁCIDOS GRAXOS. ... 120
TABELA 6.8. ELONGAÇÃO DOS FILMES DE GELATINA COM LIPÍDIOS... 122 TABELA 6.9. PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA (PVA) DOS FILMES DE GELATINA COM LIPÍDIOS... 123 TABELA 6.10. TENSÃO NA RUPTURA (MPA) DOS FILMES DE POLISSACARÍDEOS/GELATINA COM LIPÍDIOS. 125 TABELA 6.11. ELONGAÇÃO (%) DOS FILMES DE POLISSACARÍDEOS/GELATINA COM LIPÍDIOS... 126 TABELA 6.12. MODULO DE YOUNG (MPA/%) DOS FILMES DE POLISSACARÍDEOS/GELATINA COM
LIPÍDIOS. ... 127 TABELA 6.13. PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA (G MM/H M2 KPA) DOS FILMES DE
POLISSACARÍDEOS/GELATINA COM LIPÍDIOS. ... 128 TABELA 6.14. OPACIDADE DOS FILMES DE POLISSACARÍDEOS/GELATINA COM LIPÍDIOS... 137
RESUMO
Uma alternativa interessante na produção de filmes comestíveis com propriedades mecânicas e de permeabilidade melhoradas é a mimetização de estruturas biológicas como a parede celular e a cutícula dos tecidos vegetais por conterem na sua composição polissacarídeos, proteínas e lipídios. O objetivo do presente trabalho foi produzir e caracterizar filmes compostos de glucomanana, pectina, metilcelulose, gelatina e lipídios. O trabalho foi desenvolvido em três etapas: (1) produção de filmes a partir dos polissacarídeos: glucomanana, pectina e metilcelulose, (2) produção de filmes à base de polissacarídeos e gelatina em diferentes proporções e pHs e (3) produção de filmes à base de misturas de polissacarídeos/gelatina e lipídios: cera de carnaúba, ácidos graxos esteárico e palmítico, estearoil-2-lactil-lactato de sódio (SSL) e éster de sacarose (ES). Nesta última etapa, os lipídios foram incorporados na forma de emulsão (contendo todos os lipídios) e na forma de dispersão (contendo SSL ou ES). Os filmes foram caracterizados quanto às suas propriedades mecânicas, permeabilidade ao vapor de água (PVA), morfologia, solubilidade, absorção de água, opacidade e estrutura (infravermelho e raios X). Na primeira etapa foram obtidos filmes com propriedades mecânicas melhoradas a partir da mistura metilcelulose-glucomanana-pectina na proporção 1:4:1, respectivamente. Estes filmes mostraram superfícies homogêneas sem separação de fases e um valor de PVA intermediário em relação às outras formulações. Também foram evidenciadas interações entre os polissacarídeos nesta mistura, através dos espectros de infravermelho e raios X. Na segunda etapa foram obtidos filmes com PVA reduzida a partir da mistura de polissacarídeos e gelatina nas proporções 90/10 e 10/90, respectivamente, em pH 5. Para estes filmes foram observados altos valores de absorção de água a 95% de umidade relativa em relação às outras formulações. A seção transversal dos filmes com PVA reduzida mostrou uma estrutura pouco compacta e em camadas, e as propriedades mecânicas não foram melhoradas significativamente. Na terceira etapa também foram obtidos filmes com PVA reduzida a partir da mistura polissacarídeo/gelatina com adição de lipídios, onde as dispersões não prejudicaram as propriedades mecânicas. Os filmes polissacarídeo/gelatina contendo as emulsões mostraram glóbulos de tamanhos variados dispersos na superfície, enquanto que, os produzidos com as dispersões apresentaram superfícies lisas, com microfuros e granulosidade. A opacidade aumentou significativamente em função do uso das emulsões, enquanto que, as dispersões provocaram mudanças pouco significativas. Filmes comestíveis com bom desempenho, ou seja, com altos valores de tensão na ruptura e elongação foram obtidos através da mistura dos polissacarídeos e; filmes com baixos valores de PVA foram obtidos a partir da combinação dos polissacarídeos com a gelatina, ou da combinação polissacarídeo/gelatina com os lipídios.
SUMMARY
One interesting alternative in edible films production with improved mechanical properties and water vapor permeability is the mimic of biological structures like cell wall and cuticle of plant tissue by containing in their composition polysaccharides, proteins and lipids. The objective of this work was to produce and to characterize composite films of glucomannan, pectin, methylcellulose, gelatin and lipids. This work was developed in three stages: (1) films production from polysaccharides: glucomannan, pectin and methylcellulose, (2) films production from polysaccharides and gelatin in different ratios and pHs and (3) films production from mixture of gelatin/polysaccharides and lipids: carnauba wax, stearic and palmitic fatty acid, sodium stearoyl-2-lactylate (SSL) and sucrose ester (ES). In this last stage, lipids were added like emulsions (containing all lipids) and like dispersion (containing SSL or ES). The films were characterized by their mechanical properties, water vapor permeability (WVP), morphology, solubility, water absorption, opacity and structure (infrared spectrocopy and x ray). In the first stage, films with improved mechanical properties were obtained from methylcellulose-glucomannan-pectin mixture in the ratio of 1/4/1, respectively. These films showed homogeneous surfaces without phases separation and WVP intermediate values with regard to others formulations. Also, interactions were verifyed between the polysaccharides in this mixture through infrared spectroscopy and x ray. In the second stage, films with reduced WVP were obtained from mixture of gelatin/polysaccharides in the ratios of 90/10 and 10/90, respectively, in pH 5. For these films were observed high water absorption values at 95% relative humidity with regard to other formulations. The transversal section microscopy of films with reduced WVP showed a structure few compact and in layers, and the mechanical properties were improved significantly. In the third stage, films with reduced WVP were obtained from mixture of gelatin/polysaccharides and lipids, where the dispersions had not impaired the mechanical properties. The films polysaccharides/gelatin containing emulsions showed globules of different size dispersed in the surface, whereas, the ones containing the dispersions showed homogeneous surfaces with micro holes and granularity. The opacity increased significantly by use of emulsions, whereas, the dispersions caused few changes. Edible films with good performance, that is, with high tensile strength and elongation values were obtained through of polysaccharides mixtures; and films with low WVP values were obtained from the combination of polysaccharides with gelatin or the combination of polysaccharides/gelatin with lipids.
Introdução e Objetivos
1.1. INTRODUÇÃO
O interesse em filmes comestíveis é originado em tentativas para desenvolver embalagens facilmente degradáveis, não agressivas ao meio ambiente, melhorando a qualidade dos produtos alimentícios e provendo novos mercados para os materiais usados na manufatura destes filmes (CHEN, 1995; KOELSCH, 1994). Polímeros naturais ou polímeros derivados de produtos naturais, como proteínas e polissacarídeos, oferecem grandes oportunidades uma vez que sua biodegradabilidade e compatibilidade ambiental são garantidas (KROCHTA; DE MULDER-JOHNSON, 1997). Contudo, os filmes obtidos a partir destes materiais possuem baixa resistência ao vapor de água e baixa resistência mecânica em comparação com aqueles obtidos a partir dos polímeros sintéticos limitando sua aplicação como materiais de embalagem.
Vários estudos têm sido conduzidos na tentativa de melhorar o desempenho dos filmes como a modificação da rede polimérica através da reticulação das cadeias poliméricas (CARVALHO; GROSSO, 2004; CHAMBI; GROSSO, 2006; HERNÁNDEZ-MUÑOZ et al., 2004; OUTTARA et al., 2002), a adição de compostos hidrofóbicos (TANADA-PALMU; GROSSO, 2002; BERTAN et al., 2005) e a mistura de polissacarídeos e/ou proteínas no intuito de produzir novos materiais com melhores propriedades em relação aos componentes individuais (XIAO et al., 2001a,b; WANG et al., 2007; CIEŚLA et al., 2006).
Uma outra alternativa para obter filmes com propriedades superiores seria mimetizar algumas estruturas biológicas como a parede celular e a cutícula dos tecidos vegetais. As propriedades mecânicas destes tecidos são principalmente dependentes da parede celular, e a perda não controlada de água e solutos apoplásticos é reduzida pela cutícula (um filme fino de lipídios polimerizados) associada à parede celular das partes aéreas de plantas vasculares e algumas briófitas.
A parede celular é composta de uma rede entrelaçada tridimensional de microfibrilas de celulose encaixadas em uma matriz complexa de pectinas, hemiceluloses heterogêneas (p.e. xilanos, mananas, xiloglucanos) e proteínas estruturais (CHANLIAUD et al., 2002; TEPFER; TAYLOR, 1981; KERSTIENS, 1996). Há quatro classes principais de proteínas estruturais na parede celular, três delas são classificadas em função de sua
proteínas ricas em prolina e proteínas ricas em glicina. A quarta classe é comumente chamada de proteoglicanas (CARPITA; McCANN, 2000; TAIZ; ZEIGER, 2002). A composição e a proporção dos constituintes da parede celular varia entre espécies, tecidos de uma mesma espécie, células individuais e regiões de parede ao redor de um mesmo protoplasto. A cutícula está composta por cutina e cera, e a cutina por sua vez é composta pelas famílias de ácidos graxos C16 e C18 na forma hidroxilada (POST-BEITTENMILLER, 1996; KOLATUKKUDY, 1980).
A metilcelulose, obtida da esterificação da celulose; a glucomanana, hemicelulose obtida do tubérculo Konjac; e a pectina, obtida principalmente a partir de frutas cítricas ou casca de maçã são polissacarídeos amplamente utilizados nas industrias farmacêutica e de alimentos (DONHOWE; FENNEMA, 1993; ZHANG et al., 2005; THAKUR et al., 1997) e na produção de filmes comestíveis (TURHAN; SAHBAZ, 2004; YOO et al., 1997; BRAKE; FENNEMA, 1993). Eles foram utilizados individualmente ou em mistura com outros polissacarídeos como hidroxipropilmetilcelulose, carboximetilcelulose de sódio, quitosana, pululano, alginato de sódio e amido resultando em filmes com propriedades mecânicas melhoradas (KESTER; FENNEMA, 1989; LI et al., 2006; YUE et al., 1995; XIAO et al., 2000; XIAO et al., 2001a; FISCHMAN et al., 1996; HIORTH et al., 2003;
OFORI-KWAKYE; FELL, 2003). Filmes comestíveis, contendo metilcelulose,
glucomanana e pectina poderiam exibir propriedades mecânicas e de barreira mais efetivas. Por outro lado, não há informação na literatura sobre a produção de filmes a partir da combinação destes três polissacarídeos.
Muitos estudos têm indicado que os complexos polissacarídeo-proteína exibem propriedades funcionais, como gelificação e formação de filmes, mais efetivas que os sistemas contendo polissacarídeos ou proteínas separadamente (PARRIS et al., 1995; SCHMITT et al., 1999; ZALESKA et al., 2000; TURGEON; BEAULIEU, 2001). Assim por exemplo, as propriedades de barreira ao vapor de água ou mecânicas dos filmes de proteína de soro de leite foram melhoradas pela adição de alginato ou pectina (PARRIS et al., 1995) ou pela adição de metilcelulose (ERDOHAN; TURHAN, 2005), as propriedades de filmes à base de gelatina pela adição de pequenas quantidades de polissacarídeos como gelana e K-carragena (PRANOTO et al., 2007) ou glucomanana (XIAO et al., 2001b), e as propriedades de filmes à base de pectina pela adição de pequenas quantidades de gelatina de peixe ou proteína de farinha de soja (LIU et al., 2007).
Introdução e Objetivos
A maioria dos trabalhos reporta a utilização de dois polímeros na mistura, contudo, mais polímeros podem também ser misturados. Cieśla et al. (2006) produziram filmes a partir da mistura de caseinato de cálcio isolado protéico de soro de leite e avaliaram a influência da adição de três polissacarídeos diferentes após a irradiação do material protéico, sendo as propriedades mecânicas e de permeabilidade ao vapor de água melhoradas quando o alginato de sódio foi usado nas formulações. Wang et al. (2007) produziram filmes a partir de misturas de dois polissacarídeos (glucomanana e alginato de sódio) e colágeno. As misturas ternárias resultaram em filmes que exibiram permeabilidade ao vapor de água mais baixa que as misturas binárias de colágeno/alginato de sódio e a tensão na ruptura dos filmes produzidos a partir das misturas ternárias foi superior aos filmes produzidos a partir de colágeno/glucomanana, colágeno/alginato ou alginato de sódio. Não há informação na literatura sobre a produção de filmes a partir da combinação de três polissacarídeos com uma proteína.
A gelatina vem sendo utilizada extensivamente na produção de filmes e coberturas comestíveis e tornou-se material base do nosso grupo de pesquisa (FAKHOURI et al., 2003; CARVALHO; GROSSO, 2004; BATISTA et al., 2004; BERTAN et al., 2005; FERREIRA, 2006; CHAMBI; GROSSO, 2007; DAVANÇO et al., 2008). A gelatina possui propriedades funcionais adequadas para a fabricação de filmes; é uma proteína de origem animal, obtida do colágeno por hidrólise ácida ou básica, amplamente produzida no Brasil, e apresenta baixo custo. Além disso, possui um alto conteúdo dos aminoácidos prolina e glicina, semelhante às proteínas estruturais da parede celular. Sua interação com os polissacarídeos pode ser influenciada por vários fatores como natureza, estrutura e massa molecular dos biopolímeros; proporção proteína/polissacarídeos, natureza e densidade das cargas sobre os biopolímeros (GIRARD et al., 2002).
Filmes compostos podem tornar possível a combinação das vantagens associadas com diferentes componentes. Lipídios podem criar barreiras efetivas ao vapor de água, e hidrocolóides prover suporte estrutural, assim como limitar a transferência de oxigênio e dióxido de carbono (KESTER; FENNEMA, 1986; GONTARD et al., 1996; BALDWIN et al., 1997). A cera de carnaúba e os ácidos graxos esteárico (C18) e palmítico (16) têm sido utilizados em varias formulações na produção de filmes e coberturas comestíveis (MORILLON et al., 2002) e pertencem a família dos lipídios presentes na cutícula das plantas. Os lipídios podem ser dispersos na solução aquosa de hidrocolóide e submetidos
o filme do hidrocolóide usado como um suporte mecânico, e assim, obter um filme bicamada. Filmes baseados em emulsões não são tão efetivos como barreiras como os filmes bicamada porque a fase lipídica dispersa apenas modifica a tortuosidade aparente, e o vapor de água pode migrar através da matriz hidrofílica continua (KAMPER; FENNEMA, 1984; MARTIN-POLO et al., 1992). Contudo, os filmes bicamada requerem três etapas de manufatura ao invés de uma ou duas no caso de filmes comestíveis preparados a partir de emulsões. Por esta razão, a industria de alimentos tem focalizado suas pesquisas sobre filmes emulsionados (PHAN et al., 2002).
As propriedades dos filmes emulsionados são influenciadas significativamente pelas características da emulsão: quanto menor o diâmetro e mais homogênea a distribuição dos glóbulos lipídicos, melhores as propriedades do filme (MORILLON et al., 2002; McHUGH; KROCHTA, 1994). Por isso, as características da emulsão têm sido controladas durante a preparação e formação (secagem) do filme pelo uso de surfactantes. A eficiência (concentração requerida de surfactante) ou efetividade (estabilidade da emulsão) de um surfactante está relacionada com sua natureza química, enquanto que suas propriedades hidrofóbicas ou hidrofílicas (número de HLB) são apenas indicativas do tipo de emulsão que se espera (água em óleo ou óleo em água) (ROSEN, 1989).
Os surfactantes éster de sacarose (não iônico), estearoil-2-lactil-lactato de sódio (iônico), e lecitina de soja (zwiteriônico) apresentam natureza química diferente, contudo propriedades hidrofílicas semelhantes. Destes três surfactantes, o éster de sacarose tem sido utilizado individualmente como lipídio em filmes de pululano (DIAB et al., 2001), hidroxipropilmetilcelulose (VILLALOBOS et al., 2006), gelatina de pele de peixe (JONGJAREONRAK et al., 2006), glúten (GONTARD et al., 1994); e também como coadjuvante na formação de emulsões em filmes de arabinoxilano e óleo de palmiste hidrogenado (PHAN et al., 2002). A lecitina de soja foi utilizada em combinação com glicerol na produção de filmes de amido de batata (RODRÍGUEZ et al., 2006). Não foram encontradas pesquisas referentes ao uso de estearoil-2-lactil-lactato de sódio na produção de filmes.
Introdução e Objetivos
1.2. OBJETIVOS
1.2.1. Objetivos gerais
Produzir e caracterizar filmes compostos a partir de metilcelulose, glucomanana, pectina, gelatina e lipídios.
1.2.2. Objetivos específicos
Primeira etapa
Produzir filmes a partir da mistura dos polissacarídeos (glucomanana, pectina e metilcelulose) e avaliar suas propriedades mecânicas, de permeabilidade ao vapor de água, solubilidade e morfologia em função da proporção dos constituintes presentes na mistura, com a finalidade de encontrar as proporções que conduzam a produção de filmes com propriedades desejáveis, e utilizar esta formulação em combinação com a gelatina. Avaliar estruturalmente o filme com melhor desempenho, através das técnicas de infravermelho e raios X, em comparação com os filmes produzidos a partir dos componentes individuais.
Segunda etapa
Produzir filmes a partir da mistura de polissacarídeos (glucomanana, pectina e metilcelulose) que resulte em melhores propriedades mecânicas e de permeabilidade da etapa anterior, em mistura com um quarto componente, a gelatina; e avaliar suas propriedades mecânicas, de permeabilidade ao vapor de água, de inchamento, e morfológicas, em função da proporção dos constituintes e do pH da mistura.
Terceira etapa
Produzir filmes a partir da mistura polissacarídeos/gelatina que resulte em filmes com melhor desempenho da etapa anterior, em combinação com os lipídios (cera de carnaúba e ácidos graxos esteárico e palmítico) estabilizados pelos surfactantes éster de sacarose (ES) e estearoil-2-lactil-lactato de sódio (SSL). Além disso, produzir filmes compostos utilizando os surfactantes como fase lipídica. Caracterizar os filmes quanto as
1.3. ORGANIZAÇÃO DA TESE
A presente tese de doutorado foi dividida em sete capítulos mais anexos detalhados a seguir:
Capítulo 1: Introdução e os objetivos do trabalho.
Capítulo 2: Aspectos teóricos referentes ao tema de estudo, bem como uma revisão bibliográfica relatando a literatura mais relevante sobre o tema.
Capítulo 3: Procedimentos seguidos para cumprir com os objetivos específicos do trabalho.
Capítulos 4, 5, e 6: Resultados e discussões referentes a primeira, segunda e terceira etapa do trabalho.
Capítulo 6: Conclusões do trabalho.
Capítulo 7: Avaliação crítica dos resultados e sugestões para outros trabalhos relacionados com o tema.
Introdução e Objetivos
1.4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BATISTA, J.A.; TANADA-PALMU, P.S.; GROSSO, C.R.F. Efeito da adição de ácidos graxos em filmes à base de pectina. Ciência e Tecnologia de Alimentos, v. 25, p. 781-788, 2005.
BALDWIN, E.A.; NISPEROS, M.O.; HAGENMAIER, R.D.; BAKER, R.A. Use of lipids in coatings for food products. Food Technology, v. 51, p. 56-62, 1997.
BERTAN, L. C.; TANADA-PALMU, P. S.; SIANI, A. C.; GROSSO, C. R. F. Effect of fatty acids and ´Brazilian elemi´on composite films based on gelatin. Food Hydrocolloids, v. 19, p. 73-82, 2005.
BRAKE, N.C.; FENNEMA, O.R. Edible coating to inhibit lipid migration in a confectionery product. Journal of Food Science, v. 58, p. 1422-1428, 1993.
CARPITA, N.; McCANN, M. The Cell Wall. In: BUCHANAN, B.B.; GRUÍSSEM, W, W.; JONES, R.L. (Eds.) Biochemistry and Molecular Biology of Plants. Rockville: American Society of Plant Physiologists, 2000. Cap. 2, p. 52-108.
CARVALHO, R.A.; GROSSO, C.R.F. Characterization of gelatin based films modified with transglutaminase, glyoxal and formaldehyde. Food Hydrocolloids, v.18, p. 717-726, 2004.
CHAMBI, H.; GROSSO, C. Edible films produced with gelatin and casein cross-linked with transglutaminase. Food Research International, v. 39, p. 458-466, 2006.
CHANLIAUD, E.; BURROWS, K. M.; JERONIMIDIS, G.; GIDLEY, M. J. Mechanical properties of primary plant cell wall analogues. Planta, v. 215, p. 989-996, 2002.
CHEN, H. Functional properties and applications of edible films made of milk proteins. Journal of Dairy Science, v. 78, p. 2563-2583, 1995.
CIEŚLA, K.; SALMIERI, S.; LACROIX, M. γ-Irradiation influence on the structure and properties of calcium caseinate-whey protein isolate based films. Part 2. Influence of polysaccharide addition and radiation treatment on the structure and functional properties of the films. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 54, p. 8899-8908, 2006.
DAVANÇO, T.; TANADA-PALMU, P.; GROSSO, C.: Filmes compostos de gelatina, triacetina, ácido esteárico ou capróico: efeito do pH e da adição de surfactantes sobre a funcionalidade dos filmes. Ciência e Tecnologia de Alimentos, v. 27, p. 408-416, 2007.
DIAB, T.; BILIADERIS, C.G.; GERASOPOULOS, D.; SFAKIOTAKIS, E. Physicochemical properties and application of pullulan edible films and coatings in fruit preservation. Journal of the Science of Food and Agriculture, 81, 988-1000, 2001.
DONHOWE, I.G.; FENNEMA, O. The effects of plasticizers on crystallinity, permeability, and mechanical properties of methylcellulose films. Journal of Food Processing and Preservation, v. 17, p. 247–257, 1993.
ERDOHAN, Z. Ö.; TURHAN, K. N. Barrier and mechanical properties of methylcellulose-whey protein films. Packaging Technology and Science, v. 18, p. 295-302, 2005.
FAKHOURI, F.M.; BATISTA, J.A.; GROSSO, C.R.F. Efeito de coberturas comestíveis aplicadas em goiabas in natura (Psidium guajava L.). Desenvolvimento e caracterização de filmes comestíveis de gelatina, triacetina e ácidos graxos. Brazilian Journal of Food Technology, v. 6, p. 301-308, 2003.
FERREIRA, A.H. Efeito da adição de surfactantes e do ajuste de pH sobre filmes a base de gelatina, triacetina, ácidos graxos e ceras de carnaúba e de cana de açúcar. 2006. 184p. Tese (Doutorado em Alimentos e Nutrição) - Faculdade de Engenharia de Alimentos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2006.
FISHMAN, M.L.; COFFIN, D.R.; UNRUH, J.J.; LY, T. Pectin/starch/glycerol films: blends or composites?. Journal of Macromolecular Science, v. A33, p. 639-654, 1996.
GIRARD, M.; TURGEON, S. L.; GAUTHIER, S. F. Interbiopolymer complexing between β -lactoglobulin and low- and high-mehylated pectin measured by potentiometric titration and ultrafiltration. Food Hydrocolloids, v. 16, p. 585-591, 2002.
GONTARD, N.; DUCHEZ, C.; CUQ, J.-L.; GUILBERT, S. Edible composite films of wheat gluten and lipids: water vapour permeability and other physical properties. International Journal of Food Science and Technology, v. 29, p. 39-50, 1994.
GONTARD, N.; THIBAULT, R.; CUQ, B.; GUILBERT, S. Influence of relative humidity and film composition on oxygen and carbon dioxide permeabilities of edible films. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 44, p. 1064-1069, 1996.
HERNÁNDEZ-MUÑOZ, P.; VILLALOBOS, R.; CHIRALT, A. Effect of cross-linking using aldehydes on properties of glutenin-rich films. Food Hydrocolloids, v. 18, p. 403-411, 2004.
HIORTH, M.; THO, I.; SANDE, S.A. The formation and permeability of drugs across free pectin and chitosan films prepared by a spraying method. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, v. 56, p. 175-182, 2003.
JONGJAREONRAK, A.; BENJAKUL, S. Fatty acids and their sucrose esters affect the properties of fish skin gelatin-based film. European Food Research and Technology, v. 222, p. 650-657, 2006.
JUNQUEIRA, L.C.U. Biología Celular e Molecular. Río de Janeiro: Guanabara Koogan, 1997. 299p.
KAMPER, S.L.; FENNEMA, O. Water vapour permeability of edible bilayer films. Journal of Food Science, v. 49, p. 1478-1481, 1984.
Introdução e Objetivos
KERSTIENS, G. Signalling across the divide: a wider perspective of cuticular structure-function relationships. Trends in Plant Science, v. 1, p. 125-129, 1996.
KESTER, J.J.; FENNEMA, O. Edible films and coatings - A review. Food Technology, v. 40, p. 47-59, 1986.
KESTER, J.J.; FENNEMA, O. An edible film of lipids and cellulose ethers: barrier properties to moisture vapor transmission and structural evaluation. Journal of Food Science, v. 54, p. 1383-1389, 1989.
KOELSCH, C. Edible water vapor barriers:properties and promise. Trends in Food Science and Technology, v. 5, p. 76-81, 1994.
KOHYAMA, K.; KIM,K.K.; SHIBUYA, N.; NISHINARI, K.; TSUTSUMI, A. Dielectric, viscoelastic and broad-line NMR study of konjac glucomannan films. Carbohydrate Polymers, v. 17, p. 59–63, 1992.
KOLATTUKUDY, P. Biopolyester membranes of plants: cutin and suberin. Science, v. 208, p. 990, 1980.
KROCHTA, J.M.; DE MULDER-JOHNSTON, C. Edible and biodegradable polymer films: challenges and opportunities. Food Technology, v. 51, p. 61-64, 1997.
LI, B.; KENNEDY, J.F.; PENG, J.L.; YIE, X.; XIE, B.J. Preparation and performance evaluation of glucomannan-chitosan-nisin ternary antimicrobial blend film. Carbohydrate Polymers, v. 65, p. 488-494, 2006.
LIU, L.; LIU, C.-K.; FISHMAN, M.L.; HICKS, K.B. Composite films from pectin and fish skin gelatin or soybean flour protein. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 55, p. 2349-2355, 2007.
MARTIN-POLO, M.; MAUGUIN, C.; VOILLEY, A. Hydrophobic films and their efficiency against moisture transfer. 1. Influence of film preparation technique. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 40, p. 407-412, 1992.
MAY, C.D. Pectins. In: A. Imeson (Ed.) Thickening and Gelling Agents for Food. London: Blackie Academic & Professional, 1997. P. 230-261.
McHUGH, T.H.; KROCHTA, J.M. Water vapor permeability properties of edible whey protein-lipid emulsions films. Journal of the American Oil Chemists' Society, v. 71, p. 307-312, 1994.
MORILLON, V.; DEBEAUFORT, F.; BLOND, G.; CAPELLE, M.; VOILLEY, A. Factors affecting the moisture permeablity of lipid-based edible films: a review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, v. 42, p. 67–89, 2002.
OFORI-KWAKYE, K.; FELL, J.T. Leaching of pectin from mixed films containing pectin, chitosan and HPMC intended for biphasic drug delivery. International Journal of
OUTTARA, B.; CANH, L.T.; VACHON, C.; MATEESCU, M.A.; LACROIX, M. Use of gama-irradiation cross-linking to improve the water vapor permeability and the chemical stability of milk protein films. Radiation Physics and Chemistry, v. 63, p. 821-825, 2002.
PARRIS, N.; COFFIN, D.; JOUBRON, R.; PESSEN, H. Composition factors affecting the water vapour permeability and tensile properties of hydrophilic films. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 43, p. 1432-1435, 1995.
PHAN, T.D.; PÉROVAL, C.; DEBEUFORT, F.; DESPRÉ,D.; COURTHAUDON, J.L.; VOILLEY, A. Arabinoxylan-Lipids-based edible films and coatings: 2. Influence of sucroester nature on the emulsion structure and film properties. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 50, p. 266-272, 2002.
POST-BEITTENMILLER, D. Biochemistry and molecular biology of wax production in plants. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, v. 47, p. 405-430, 1996.
PRANOTO, Y.; LEE, C.M.; PARK, H.J. Characterizations of fish gelatin films added with gellan and k-carrageenan. Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie, v. 40, p. 766-774, 2007.
RODRÍGUEZ, M.; OSES, J.; ZIANI, K.; MATE, J.I. Combined effect of plasticizers and surfactants on the physical properties of starch based edible films. Food Research International, v. 39, p. 840-846, 2006.
ROSEN, M.J. Surfactants and Interfacial Phenomena. New York: Wiley, 1989. 431p.
SCHMITT, C.; SANCHEZ, C.; DESOBRY-BANON, S.; HARDY, I. Structure and techno-functional properties of protein-polysaccharide complexes: a review. Critical Review and Food Science and Nutrition, v. 38, p. 689-753, 1999.
TAIZ, L.; ZEIGER, E. Plant Physiology. Sunderland: Sinawer Associates, Inc., 2002. 690p.
TANADA-PALMU, P.S.; GROSSO, C.R.F. Wheat gluten composite and bilayer edible films: Effect of lipid addition. Res. Adv. in Agricultural and Food Chemistry, v. 3, p. 53-60, 2002.
TEPFER, M.; TAYLOR, E. P. The permeability of plant cell walls as measured by gel filtration chromatography. Science, v. 213, p. 761-763, 1981.
THAKUR, B. R.; SINGH, R. K.; HANDA, A. K. Chemistry and uses of pectin – A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, v. 37, p. 47-73, 1997.
TURHAN, K.N.; ŞAHBAZ, F. Water vapor permeability, tensile properties and solubility of methylcellulose-based edible films. Journal of Food Engineering, v. 61, p. 459-466, 2004.
TURGEON, S.L.; BEAULIEU, M. Improvement and modification of whey protein gel texture using polysaccharides. Food Hydrocolloids, v. 15, p. 583-591, 2001.
Introdução e Objetivos
VILLALOBOS, R.; HERNÁNDEZ-MUÑOZ, P.; CHIRALT, A. Effect of surfactants on water sorption and barrier properties of hydroxypropyl methylcellulose films. Food Hydrocolloids, v. 20, p. 502-509, 2006.
WANG, B.; JIA, D.-Y.; RUAN, S.-Q.; QIN, S. Structure and properties of collagen-konjac glucomannan-sodium alginate blend films. Journal of Applied Polymer Science, v. 106, p. 327-332, 2007.
XIAO, C.; GAO, S.; ZHANG, L. Blend films from konjac glucomannan and sodium alginate solutions and their preservative effect. Journal of Applied Polymer Science, v. 77, p. 617-626, 2000.
XIAO, C.; LU, Y.; LIU, H.; ZHANG, L. Preparation and characterization of konjac glucomannan and sodium carboxymethylcellulose blend films. Journal of Applied Polymer Science, v. 80, p. 26-31, 2001a.
XIAO, C.; LU, Y.; GAO, S.; ZHANG, L. Characterization of konjac glucomannan-gelatin blend films. Journal of Applied Polymer Science, v. 79, p. 1596-1602, 2001b.
YUE, C.L.; DAVE’,V.; KAPLAN, D.L.; MCCATHY,S.P. Advanced materials from renewable resources: konjac/pullulan blends. Polymer Preprints, v. 36, p. 416-423, 1995.
YOO, M.-H.; LEE, H.-G.; LIM, S.-T. Physical properties of the films prepared with glucomannan extracted from Amorphophallus konjac. Korean Journal of Food Science and Technology, v. 29, p. 255–260, 1997.
ZALESKA, H.; RING, S.; TOMASIK, P. Apple pectin complexes with whey protein isolate. Food Hydrocolloids, v. 14, p. 377-382, 2000.
ZECHER, D.; GERRISH, T. Cellulose derivatives. In: A. Imeson (Ed.) Thickening and Gelling Agents for Food. London: Blackie Academic & Professional, 1997. P. 60-85.
ZHANG, Y.-Q.; XIE, B.-J.; GAN, X. Advance in the applications of konjac glucomannan and its derivates. Carbohydrate polymers, v. 60, p. 27-31, 2005.
Revisão Bibliográfica
2.1. ESTRATÉGIAS PARA MELHORAR O DESEMPENHO DOS FILMES
Os filmes comestíveis e/ou biodegradáveis são produzidos basicamente a partir de polissacarídeos ou proteínas capazes de produzir matrizes contínuas e coesas. Os filmes produzidos a partir destes biopolímeros são barreiras efetivas contra o oxigênio, dióxido de carbono, aromas e lipídios. Contudo, as características mecânicas e de permeabilidade ao vapor de água são inferiores àqueles filmes obtidos a partir de polímeros sintéticos, limitando sua aplicação como materiais de embalagem. Por isso, vários estudos têm sido conduzidos na tentativa de melhorar estas propriedades. Assim, por exemplo, as propriedades mecânicas e de barreira dos filmes protéicos foram melhoradas pela introdução de ligações cruzadas através de tratamentos físicos (OUTTARA et al., 2002), químicos (GHORPADE et al., 1995; SAKANAKA, 2002) ou enzimáticos (YOSHIDA, 2002; CARVALHO; GROSSO, 2004). Carvalho e Grosso (2004) mostraram que o tratamento enzimático com transglutaminase foi eficiente em diminuir a permeabilidade ao vapor de água do filme de gelatina, contudo as suas propriedades mecânicas não foram modificadas. Por outro lado, os valores de força na ruptura e elongação dos filmes de αs1-caseína, tratados com transglutaminase, foram aproximadamente duas vezes mais altos, quando comparados aos filmes sem tratamento enzimático (MOTOKI et al., 1987).
Propriedades funcionais mais efetivas podem ser atingidas através da mistura de polissacarídeos, de polissacarídeos e proteínas, ou de polissacarídeos, proteínas e lipídios. Por outro lado, filmes com propriedades desejáveis poderiam também ser produzidos mimetizando a composição da parede celular composta de proteínas e polissacarídeos, e mimetizando a composição do filme fino de lipídios polimerizados associados à parede celular das partes aéreas de plantas vasculares e alguns briófitos.
2.2. FILMES À BASE DE MISTURAS DE POLISSACARÍDEOS
Os polissacarídeos têm sido amplamente investigados por suas propriedades formadoras de filmes. Devido à sua natureza hidrofílica, apresentam baixa barreira ao vapor de água. Enquanto que as suas propriedades mecânicas podem ser semelhantes ou superiores aos filmes sintéticos (Tabela 2.1).
Tabela 2.1. Propriedades mecânicas e de permeabilidade ao vapor de água dos filmes de polissacarídeos. Filmes Tensão na ruptura (MPa) Elongação (%) Permeabilidade ao vapor de água (g mm/m2 h kPa) U.R. 1 (%) Referências
Metilcelulose 33 14 0,184 0-52 Turhan e Şahbaz (2004)
Metilcelulose A15 LV 71,2 7,3 0,312 0-52 Donhowe e Fennema (1993)
Pectina HM :glicerol (5:2,14) 17 2,5 1,56 0-95 Liu et al. (2007)
Glucomanana de Konjac 80 33,3 n.r. Ye et al. (2006)
Glucomanana de Konjac 10 7.6 n.r. Xiao et al. (2001b)
Quitosana 66,4 32 n.r. Ye et al. (2006)
Arabinoxilanos 26,5 7,4 0,635 22-84 Péroval et al. (2002)
HPMC n.r. n.r. 0,358 22-84 Phan et al. (2002a)
Carboximetilcelulose de sódio
12 6,6 n.r. Xiao et al. (2001a)
Celofane 114* 20* 0,248 22-84 Péroval et al. (2002)
Polietileno de baixa densidade
13-28** 100-965** 0,0072 22-84 Péroval et al. (2002)
1 gradiente de Umidade Relativa utilizado no teste. *Aydt et al. (1991), **Park et al. (1993) os autores extraíram os dados de
Revisão Bibliográfica
A mistura de diferentes polissacarídeos na elaboração de filmes é utilizada no intuito de melhorar as propriedades dos filmes produzidos a partir dos componentes individuais. Na Tabela 2.2 são apresentadas as propriedades mecânicas dos filmes produzidos a partir de misturas de glucomanana, alginato de sódio, quitosana, carboximetilcelulose de sódio e amido. A tensão na ruptura dos filmes produzidos a partir das misturas foi superior aos valores obtidos para os componentes individuais, quando um dos componentes foi utilizado em menor proporção. Já os valores de elongação apresentaram poucas diferenças significativas.
Phan et al. (2009) produziram filmes à base de misturas binárias de agar (AG), amido de cassava (CAS) e arabinoxilanos (AX). Embora a superfície dos filmes seja visualmente homogênea, as observações da seção transversal com microscópio eletrônico de varredura revelaram separação de fases e estrutura heterogênea, respectivamente, para os filmes AG/CAS e AG/AX, onde a estrutura do filme CAS/AX mostrou-se homogênea. A permeabilidade ao vapor de água dos filmes à base de AG foi significativamente reduzida com a incorporação de uma pequena proporção de AX, em todos os gradientes de umidade relativa avaliados. As propriedades mecânicas dos filmes à base de amido foram melhoradas na presença de agar. Contudo, as propriedades mecânicas dos filmes à base de agar foram diminuídas com a adição de amido ou arabinoxilano.
Chen e Lai (2008) mostraram que a adição de pequenas quantidades (0,0 - 0,3%) de goma da folha hsian-Tsdao permitiu incrementar a permeabilidade ao vapor de água, a resistência mecânica e elongação dos filmes à base de amido de tapioca. Por outro lado, a adição de nanocristais de amido nos filmes de pululano permitiu uma melhora das propriedades mecânicas dos filmes para umidades relativas altas (KRISTO; BILIADERIS, 2006). Rutiaga et al. (2005) elaboraram filmes a partir de blendas de biopolímeros de cargas opostas tais como quitosana-amido aniônico e pectina-amido catiônico. Os filmes produzidos a partir da mistura quitosana/amido aniônico apresentaram propriedades mecânicas superiores quando comparados aos da mistura pectina/amido catiônico. Segundo os autores, as ligações iônicas formadas entre o amido aniônico e a quitosana carregada positivamente foram mais estáveis e fortes.
Tabela 2.2. Propriedades mecânicas dos filmes produzidos a partir de misturas de polissacarídeos. Filmes Tensão na ruptura (MPa) Elongação (%) Referências Mistura G/Q (80/20) 88,1 33,3 Ye et al. (2006) Glucomanana (G) 80,0 33,3 Quitosana (Q) 66,4 32,0 Mistura G'/Q' (80/20) 102,0 26,7 Li et al. (2006) Glucomanana (G') 88,1 26,6 Quitosana (Q') 61,0 26,7
Mistura G''/CMC (90/10) 29,8 8,1 Xiao et al. (2001a)
Glucomanana (G'') 10,0 7,6
Carboximetilcelulose de sódio (CMC) 12,0 6,6
Mistura GC/AG (80/20) 64,0 7,0 Xiao et al. (2000b)
Glucomanana carboximetilada (GC) 42,0 4,4
Alginato de sódio (AG) 41,8 5,9
Mistura Q''/A (34/n.r.)1 37,5 23,8 Mathew et al. (2006)
Quitosana (Q'')1 34,0 28,0
Amido (A)1 n.r. n.r.
1
Glicerol (25%); todas as glucomananas provem do tubérculo konjac; n.r., não reportado.
2.3. FILMES À BASE DE MISTURAS DE PROTEÍNA E POLISSACARÍDEOS
Filmes produzidos a partir de misturas contendo polissacarídeos e proteínas têm mostrado propriedades funcionais mais efetivas que os filmes contendo proteínas ou polissacarídeos separadamente. Na Tabela 2.3 podemos observar que a adição de goma gelana ou k-carragena melhorou as propriedades mecânicas e de permeabilidade ao vapor de água dos filmes de gelatina de peixe. As propriedades dos filmes de pectina também melhoraram em função da adição de gelatina ou proteína de farinha de soja, onde a gelatina mostrou-se mais efetivo. Na elaboração de filmes à base de misturas binárias de caseinato de sódio e isolado protéico de soro de leite, tanto o alginato de sódio como o amido de batata melhoraram as propriedades dos filmes, onde o alginato mostrou-se mais efetivo.
Tabela 2.3. Propriedades mecânicas e de permeabilidade ao vapor de água de filmes produzidos a partir de misturas de gelatina e polissacarídeos. Filmes Tensão na ruptura (MPa) Elongação (%) Permeabilidade ao vapor de água (g mm/m2 h kPa) U.R. (%) Referências
Gelatina de peixe 101,23 5,08 2,40 0-50 Pranoto et al. (2007)
Gelatina - Gelana (2g /100g) 104,39 6,24 1,75 0-50 Pranoto et al. (2007)
Gelatina – k carragena (2g/100g) 104,48 6,81 2,17 0-50 Pranoto et al. (2007)
Pectina 17,0 2,5 0,563 0-95 Liu et al. (2007)
Pectina – gelatina (10g/100g) 43,5 3,0 0,366 0-95 Liu et al. (2007)
Pectina – proteína de farinha de soja (10g/100g)
24 2,9 0,488 0-95 Liu et al. (2007)
CC/WPI (G) 53,9 * 4,41* ~0,135 0-56 Cieśla et al. (2006)
CC/WPI (G) – amido de batata (5 g/100g) 52,3* 4,0 * ~ 0,106 0-56 Cieśla et al. (2006) CC/WPI (G) – alginato de sódio (5g/100 g) 60,1* 4,0* ~ 0,090 0-56 Cieśla et al. (2006)
CC – caseinato de cálcio; WPI – isolado protéico de soro de leite; G – glicerol; (*) os autores utilizaram outro método de determinação das propriedades mecânicas, e os valores de tensão na ruptura, e elongação são expressos em termos de resistência à punção (N/mm) e deformação (mm), respectivamente.
Materiais à base de leite como caseinato de sódio, soro de leite e leite em pó desengordurado foram incorporados dentro de filmes de polissacarídeos ácidos que incluíram alginato e pectina de baixo e alto grau de metoxilação, em um estudo conduzido por Parris et al. (1995), no intuito de melhorar a permeabilidade ao vapor de água dos filmes (PVA) à base dos polissacarídeos. Todos os produtos láteos reduziram significativamente a PVA dos filmes de polissacarídeos em aproxidamente 35%, embora não fossem encontradas diferenças entre os valores de PVA para os filmes contendo os diferentes materiais. Segundo Parris et al. (1995) os complexos eletrostáticos formados entre os polissacarídeos ácidos e as proteínas podem ter contribuído com a melhora das propriedades dos filmes.
2.3.1. Interações entre polissacarídeos e proteínas
As interações que ocorrem entre proteínas e polissacarídeos são interessantes para melhorar algumas características funcionais das proteínas. Em solução, as proteínas podem atrair ou repelir os polissacarídeos dependendo da sua origem, do pH, da força iônica, da temperatura, da concentração ou do cisalhamento a que são submetidas (DELBEN; STEFANCICH, 1997). Assim, quando dois polímeros diferentes são misturados eles podem formar sistemas de uma ou duas fases (Figura 2.1). No sistema de uma fase, os dois polímeros podem existir como moléculas individuais ou como complexos solúveis que são eventualmente distribuídos através do sistema inteiro. No sistema de duas fases, a solução se separa em duas fases distintas que tem composições biopolímericas diferentes (McCLEMENTS, 2006). A separação pode ocorrer através de dois mecanismos físico-químicos diferentes: separação segregativa e associativa, mecanismos que resultam da incompatibilidade ou complexação dos biopolímeros (McCLEMENTS, 2006; GILSENAN et al., 2003).
Incompatibilidade como um fenômeno geral é o resultado da inibição da formação de complexos proteína-polissacarídeo e depende de fatores moleculares e das condições do meio no qual os complexos são formados (EINHORN-STOLL et al., 2001). Termodinamicamente, a incompatibilidade ocorre entre polímeros de forma e estrutura diferentes cujas interações são entalpicamente desfavoráveis (GILSENAN et al.., 2003). Quando não há interações específicas entre os biopolímeros eles não podem ocupar o mesmo volume, isto significa que tais biopolímeros em solução mostram uma preferência a serem cercados pelo seu próprio tipo, aumentando a concentração dos biopolímeros
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nas diferentes fases (ZASYPKIN et al., 1997; TURGEON et al., 2003). A separação de fases resulta em duas fases aquosas, imiscíveis, uma rica em proteína e outra rica em polissacarídeos (Figura 2.1). As interações repulsivas são sempre não específicas e são essencialmente produzidas pelo efeito do volume excluído e as interações eletrostáticas. Estas interações fracas existem quando o pH da solução é mais alto que o pI da proteína (GIRARD et al., 2002).
Figura 2.1. Representação esquemática dos tipos de arranjos estruturais que podem ocorrer quando proteínas e polissacarídeos são misturados. Fonte: Adaptado de McClements (2006).
Proteínas e polissacarídeos neutros mostram incompatibilidade, contudo, eles podem formar complexos fracos em força iônica baixa e em pHs diferentes do pI da proteína. A natureza destes complexos ainda não é completamente entendida. Estes complexos não são estáveis em força iônica moderadamente alta nem na presença de uréia. Nesta conexão, os complexos parecem de perto com os complexos de proteína-polissacarídeo aniônicos. Esta similaridade é surpreendente sendo que os
polissacarídeo neutro-proteína são formados devido às atrações entre dipolos locais dos polissacarídeos e grupos carregados de macro-íons da proteína, ou devido à formação de bases instáveis de Shiff com a participação de grupos aldeídos dos polissacarídeos e grupos ε-amina da proteína (GRINBERG; TOLSTUGUZOV, 1997).
Também foi mostrado que a incompatibilidade entre proteínas e polissacarídeos neutros diminui com aumento do pH. Valores de pH acima do ponto isoelétrico intensificariam a repulsão eletrostática das moléculas de proteína carregadas prevenindo sua auto-associação. Pode ser assumido que esta dependência da incompatibilidade em função do pH reflete o incremento nas interações dipolo-carga das macromoléculas e a formação de complexos polissacarídeo neutro-proteína (GRINBERG; TOLSTUGUZOV, 1997).
A complexação resulta de uma forte atração entre os polímeros conduzindo à formação de duas fases sendo que uma das fases contém os dois polímeros e a outra fase contem apenas o solvente (sem os polímeros) (Figura 2.1). Normalmente, as interações envolvidas são do tipo eletrostático entre poliânions (tais como os polissacarídeos carregados negativamente) e policátions (tais como as proteínas abaixo do seu ponto isoelétrico) (GILSENAN et al., 2003). Contudo, existem outras interações de baixa energia não específicas tais como ligações de hidrogênio e interações hidrofóbicas, também, significativas na estabilização da interação (TURGEON et al., 2003).
TURGEON et al. (2003) verificaram que complexos de proteína de soro de leite/xantana induzidos eletrostaticamente poderiam ser estabilizados através de aquecimento moderado, indicando um papel possível das interações hidrofóbicas. Experimentalmente, também foi observado que o pH de coacervação da mistura beta-actoglobulina e pectina de alto grau de metoxilação diminui de 5 a 4,5 adicionando-se uréia à mistura (GIRARD et al., 2002). A influência de uréia nos complexos indica a importância das ligações de hidrogênio na formação dos complexos. Segundo Girard et al. (2002) as ligações de hidrogênio estariam envolvidas especialmente quando o pH é mais alto do que o pI da proteína, isto para pectinas de alto grau de metoxilação que tem um caráter aniônico fraco. Os grupos éster de pectina podem formar ligações de hidrogênio com os grupos hidroxila, amida, fenil e carboxíla da beta–lactoglobulina; por isso em pHs mais altos que o pI da gelatina, a interação entre pectina e beta– lactoglobulina aumenta com o grau de esterificação da pectina (GIRARD et al., 2002).
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Estas observações deveriam ser consideradas no intuito de avaliar os efeitos de interações não-coulômbicas (não eletrostáticas) sobre a associação de polissacarídeos e proteínas.
No nível molecular, tem sido observada mudança conformacional de proteínas como legumina do grão de fava e beta-lactoglobulina após interação com quitosana e goma acácia, respectivamente (TURGEON et al., 2003). Contudo, estados inalterados da proteína também são observados em outros sistemas. Estas mudanças conformacionais podem ser avaliadas por dicroísmo circular ou microcalorimetria.
No nível estrutural, o coacervado de beta-lactoglobulina/goma acácia aparece como uma esponja exibindo numerosas (vacúolos) inclusões esféricas de água (SCHMITT et al., 2001). Uma provável explicação seria que o coacervado está organizado em bi ou multicamadas exibindo uma polaridade hidrofílica/hidrofílica. Um trabalho posterior atribuiu a presença de vacúolos ou vesículas à goma acácia que não estava sendo neutralizada electrostáticamente pela beta-lactoglobulina, e por isso a água teria sido retida resultando no aparecimento destas estruturas (SÁNCHEZ et al., 2002). A neutralização completa conduziria a rearranjos dentro dos coacervados e ao desaparecimento dos vacúolos. Outras pesquisas revisadas por Turgeon et al. (2003) também mostraram coacervados com uma morfologia como esponja.
Devido à separação de fases, podem ser distinguidos alguns sistemas na área de gelificação: duas fases liquidas, uma fase gelificante e uma fase líquida (que poderia ser a fase dispersada ou a fase continua) ou duas fases gelificantes (TURGEON et al., 2003). As propriedades mecânicas de cada fase afetam fortemente o comportamento dos géis mistos. A fase dispersada pode ser identificada como reologicamente ativa sendo que a forma, tamanho e número de inclusões afetarão diretamente as propriedades mecânicas dos géis. Quando um dos polímeros é capaz de formar um gel, isto inibe o processo de separação de fases em um ponto específico que permite estudar a estrutura obtida. Considerando que as proteínas e a maioria dos polissacarídeos são compostos carregados eletricamente, o pH e íons afetarão diretamente o processo de separação de fase e conseqüentemente sua estrutura. A presença de íons específicos também podem controlar a desnaturação protéica e agregação tanto como induzir a gelificação da proteína. As razões de aquecimento e esfriamento também são parâmetros de controle
