Estabilizantes para que serve?
Estabilizante é um termo muito amplo que pode ser aplicado em diversos
conceitos dentro das indústrias alimentícias. Os principais estabilizantes de
uso industrial incluem os alginatos, as carragenas, as caseínas, a carboximetilcelulose
sódica (CMC), e as gomas xantana, guar e jataí.
Estabilizantes – Definição.
Estabilizantes são aditivos alimentares que asseguram as características
físicas de emulsões e suspensões, sendo usualmente aplicados em conservas,
doces, sobremesas, lacticínios, sopas, caldos concentrados, panificação,
massas, alimentos processados, biscoitos, sorvetes, achocolatados e sucos.
Ao manter as propriedades físicas dos alimentos, os estabilizantes
mantêm a homogeneidade dos produtos, impedindo a separação dos diferentes
ingredientes que compõem sua fórmula.
Frequentemente são mono e diglicerídeos, produzidos a partir de óleos
vegetais, como a lecitina de soja.
Os estabilizantes possuem muitas funções nos alimentos. São substâncias
que também facilitam a dissolução, aumentam a viscosidade dos ingredientes,
ajudam a evitar a formação de cristais que afetariam a textura (melhorando a
mesma) e mantêm a aparência homogênea do produto.
A grande maioria é formada por polissacarídeos ou, ainda, por proteínas.
A formação e estabilização de espuma, em vários produtos, também é um efeito
deste aditivo.
Dificilmente são utilizados domesticamente, sendo mais requisitados para
a produção industrial de sorvetes, iogurtes e chocolates.
Os estabilizantes são geralmente carboidratos grandes. Eles formam uma
estrutura capaz de manter juntas substâncias menores nos alimentos, formando um
produto mais estável. Este é o maior grupo de aditivos, muitos dos quais são
substâncias naturais.
Alteram ou controlam a consistência de um produto durante o resfriamento
ou aquecimento, ou no armazenamento. Elementos de crescimento são utilizados
para dar uma textura esponjosa aos bolos e outros produtos semelhantes e
incluem o bicarbonato de sódio, o ácido tartárico e o fermento em pó (uma
mistura de bicarbonato de sódio e ácido pirofosfórico).
Tipos de estabilizantes
disponíveis.
Os estabilizantes mais utilizados na indústria alimentícia incluem os
alginatos, as carragenas, as caseínas, a carboximetilcelulose sódica (CMC), e
as gomas xantana, guar e jataí.
Os alginatos.
O alginato foi descoberto em 1883, pelo químico inglês E. C. C.
Stanford, que através da digestão de folhas de determinadas algas marrons com
carbonato sódico, obteve uma massa gelatinosa, que evaporada, apresentava
aspecto semelhante ao da goma tragacanto.
Essa nova substância foi chamada de algina, derivado de alga. Esse termo
foi usado em princípio para designar a substância in situ na planta, enquanto
que aos produtos industriais obtidos posteriormente foram dados outros usos,
como ácido algínico, alginatos solúveis, compostos algínicos em geral.
A produção comercial de alginatos teve início em 1929 e, em 1934, teve
início a produção em escala limitada na Grã Bretanha e, mais tarde, durante a
Segunda Guerra Mundial, surgiu a indústria de alginatos na Noruega, França e
Japão.
A variedade de compostos algínicos disponíveis atualmente é o resultado
de um intensivo trabalho de pesquisa, desenvolvimento, marketing e serviços,
durante cerca de 30 anos nos principais países produtores.
As algas marrons da família das feofíceas constituem a principal
matéria-prima para produção de alginato, que é um componente da parede celular
de tais organismos, formando um complexo insolúvel de ácido algínico e seus
sais de cálcio, magnésio e de metais alcalinos em várias proporções.
As algas marrons crescem em todas as regiões de águas frias do mundo,
nos hemisférios Norte e Sul. Da mesma forma que ocorre com as plantas e árvores
terrestres, existe uma enorme variedade de espécies que variam em tamanho,
forma, porcentagem e qualidade do alginato que produzem.
As espécies dos gêneros Lessonia (Nigrescens, Flavicans, Trabeculata),
Macrocystis Pyrifera, Durvillea Antártica, Laminaria (Digitata, Saccharina e
Cloustoni), Ascophyllum, Fucus, etc., são adequadas para uso comercial. Correspondem
a organismos de grandes tamanhos, conhecidas também como Macroalgas ou Kelp,
alcançando de 1 a 2,5 metros de comprimento (espécies dos gêneros Lessonia,
Laminaria, etc.) e algumas de até 8 metros ou mais, do gênero Macrocystis.
Essas algas marinhas, de natureza subantártica (temperatura da água entre 13º e
20ºC), vivem e crescem constantemente na zona costeira inter e subcorrente
(entre e abaixo do nível das mares, respectivamente), até 20 ou 30 metros de
profundidade.
São organismos fotossintéticos que, contudo, não catalogados como
plantas reais, têm altas taxas de crescimento e de renovação anual, tornando-se
um recurso natural renovável de grande importância.
Os alginatos disponíveis no mercado são comercializados, na maioria, em
forma de sais hidrossolúveis, livres de celulose, branqueados e purificados,
incluindo-se entre eles o ácido algínico E400, o alginato de sódio E401, o
alginato de potássio E402, o alginato de amônio E403, o alginato de cálcio
E404, e o alginato de propileno glicol E405.
Também se produzem compostos combinados, como o alginato de
amônio-cálcio, e o alginato de sódio-cálcio.
Alguns destes compostos, principalmente o ácido algínico e seus sais de
sódio, cálcio e potássio, se apresentam em três qualidades diferentes,
determinadas pelos processos de purificação e branqueamento que sofrem os
produtos durante sua produção.
Estas qualidades correspondem a qualidade alimentícia, produtos
completamente livres de celulose, de coloração branca ou ligeiramente amarela;
qualidade farmacêutica, produtos brancos, totalmente livres de celulose; e
qualidade técnica, produtos usualmente livres de celulose, com cores variáveis
do branco, ao amarelo e ao marrom.
A importância dos alginatos como insumo para as indústrias alimentícia,
farmacêutica e química é devido as suas propriedades hidrocolóides, ou seja,
sua capacidade de hidratar-se em água quente ou fria para formar soluções
viscosas, dispersões ou géis.
Os alginatos são únicos quanto as suas propriedades espessantes,
estabilizantes, gelificantes e formadoras de películas, resultando em uma ampla
gama de aplicações.
O grau de polimerização (GP) de um alginato é a medida de peso molecular
médio de suas moléculas e corresponde ao número de unidades de ácido urônico na
cadeia polimérica.
A viscosidade das soluções de alginato se relaciona diretamente com o
grau de polimerização e o peso molecular, enquanto que a perda de viscosidade
das mesmas, produzida normalmente durante o armazenamento, é a medida da
extensão do processo de depolimerização do alginato.
Comercialmente se produzem alginatos (principalmente alginato de sódio)
de baixa, média e alta viscosidade (soluções aquosas de 1%), que apresentam
pequenas diferenças quanto a estabilidade; com algumas exceções, a regra geral
é que os compostos com elevado grau de polimerização são menos estáveis do que
aqueles com baixo grau de polimerização.
O ácido algínico é o menos estável dos produtos; materiais com alto grau
de polimerização em que as longas cadeias podem ser degradados em unidades
menores, em poucos meses em temperatura ambiente. No entanto, os compostos de cadeia
curta são estáveis.
Apesar das diferenças mencionadas de qualidade para estabilidade, todo
composto algínico comercial deve ser armazenado em local fresco, a temperatura
de 25ºC ou menos, pois a elevação da mesma pode causar significativa despolimerização,
afetando as propriedades comercialmente úteis, como viscosidade e força dos
géis.
A área de armazenamento também deve possuir um meio de controle da
umidade ambiente, a fim de que os produtos não excedam seu conteúdo usual de
umidade (10% a 13%), o que aumenta a despolimerização.
Os alginatos têm suas propriedades afetadas tanto por fatores físicos
como químicos. A quantidade de alginatos dissolvidos em água é limitada pela
natureza física das soluções, mais do que pela solubilidade do composto em si.
Para aumentar a concentração de alginatos, a solução passa do estado de
líquido viscoso a uma pasta espessa, ponto no qual se torna muito difícil
dispersar os alginatos restantes.
A solubilização dos compostos de alginato é afetada tanto pelo tamanho
como pela forma das partículas. Usualmente, é preferível um material refinado e
bruto, cujas partículas são mais fáceis de dispersar e suspender, embora possua
baixa velocidade de hidratação.
As partículas finas se dissolvem mais rapidamente, porém existe maior
risco de aglomeração; esse efeito pode ser diminuído diluindo-se o alginato na
presença de outro pó, como o açúcar, por exemplo.
A solubilização destes produtos em água é difícil, se realizada na
presença de compostos que competem com as moléculas de alginato pela água
necessária para sua hidratação.
Assim, a presença de açúcares, amido ou proteínas na água reduz a
proporção de hidratação, requerendo maior tempo de mistura. Os sais de cátion
monovalentes (como o NaCI) possuem efeito similar em concentrações próximas de
0,5%. O melhor é agregar todas as substâncias após o alginato ser hidratado e
dissolvido.
A presença de pequenas quantidades de cátions polivalentes inibe a
hidratação dos alginatos e proporções elevadas dos mesmos causam sua precipitação.
O alginato sódico resulta da difícil dissolução em águas rígidas e leite,
devido ao fato de ambas conterem íons de cálcio; estes devem ser primeiro
sequestrados com um agente complexante, como o hexametafosfato de sódio ou o
ácido etlilenodiaminotetracético (EDTA).
Em geral, os alginatos são insolúveis em solventes miscíveis com água,
tais como alcoóis e cetonas. As soluções aquosas (1%) da maioria dos alginatos
toleram a adição de 10% a 20% de tais solventes; contudo, proporções maiores
impedem uma correta hidratação das moléculas.
A viscosidade é a principal propriedade das soluções de alginato e,
junto com a sua reatividade frente ao cálcio, gera as características únicas
desses compostos como espessantes, estabilizantes, gelificantes, etc.
Nas concentrações utilizadas na maioria das aplicações, as soluções de
alginato possuem comportamento pseudoplástico; a viscosidade decresce ao
aumentar o grau de cisalhamento (por agitação ou bombeamento).
Esse efeito é reversível, exceto a níveis de cisalhamento muito
elevados, sendo mais marcante nas soluções de alginatos de alto peso molecular
e nas de alginato sódico que contêm íons de cálcio.
Algumas destas soluções podem apresentar, inclusive, um comportamento
tixotrópico, no qual a viscosidade varia com o tempo a uma velocidade de
agitação constante.
Esta propriedade das soluções de alginatos podem ser muito variáveis e
estão relacionadas ao peso molecular, concentração, pH, temperatura e força
iônica.
Quanto maior o peso molecular do alginato, mais viscosas são suas
soluções. O peso molecular dos compostos de alginatos (grau de polimerização)
pode ser controlado variando as condições de extração e fabricação.
Geralmente, são disponíveis produtos com grau de polimerização entre 100
e 1.000 unidades, que originam viscosidades entre 10 e 1.000 mPa (soluções de
1%).
Os alginatos comerciais podem ser obtidos em diferentes graus de
viscosidade (alta, média e baixa), o que pode ser controlado variando as
concentrações empregadas dentro de um intervalo mais ou menos estreito.
A viscosidade das soluções de alginato de sódio é quase independente de
pH no intervalo entre 5 e 10, apresentando valor ligeiramente maior de
neutralidade (pH 6 a 8), devido a efeitos repulsivos dos grupos carboxila
carregados negativamente, que mantém entendidas as cadeias de polímeros e
incrementam sua capacidade de união de moléculas de água.
Abaixo de pH 4,5, a viscosidade tende a aumentar pela diminuição da
solubilidade do ácido algínico livre, o qual precipita na forma de gel a um pH
de 3 a 3,5.
As soluções de alginatos se comportam da mesma forma que outros fluidos
na dependência da viscosidade com a temperatura, ou seja, de acordo com
determinado intervalo, a viscosidade de tais soluções decresce aproximadamente
2,5% para cada grau de aumento da temperatura.
O processo é reversível, podendo a solução voltar a sua viscosidade
inicial por esfriamento. Contudo, se as soluções de alginatos se mantiverem a
temperaturas elevadas (50ºC) durante períodos prolongados, a viscosidade
decresce irreversivelmente devido a um processo de despolimerização; esse comportamento
deve ser levado em conta durante o armazenamento dos produtos obtidos
industrialmente.
A viscosidade das soluções de alginato de sódio decresce levemente com a
adição de sais de cátions monovalentes. Como é frequente com outros
polieletrólitos, o polímero em solução tende a contrair-se ao aumentar a força
iônica da mesma. Esse efeito é máximo em concentrações salinas próximas de 0,1
N.
Um efeito oposto é obtido ao agregar nas soluções de alginato íons de
metais polivalentes, sendo o cálcio particularmente importante; a viscosidade
aumenta ao aumentar a concentração dos mesmos, processo que é acompanhado de
mudanças tixotrópicas.
As carragenas. A carragena é um hidrocolóide extraído de algas marinhas
das espécies Gigartina, Hypnea, Eucheuma, Clondrus e Iridaea. É utilizada em
diversas aplicações na indústria alimentícia como espessante, gelificante,
agente de suspensão e estabilizante, tanto em sistemas aquosos como em sistemas
lácteos.
A carragena é um ingrediente multifuncional e se comporta de maneira
diferente na água e no leite. Na água, se apresenta tipicamente como um
hidrocolóide com propriedades espessantes e gelificantes. No leite, possui a
propriedade de reagir com as proteínas e prover funções estabilizantes.
A carragena possui a habilidade exclusiva de formar uma ampla variedade
de texturas de gel a temperatura ambiente, tais como gel firme ou elástico,
transparente ou turvo, forte ou débil, termorreversível ou estável ao calor,
alta ou baixa temperatura de fusão/gelificação.
Pode ser utilizado também como agente de suspensão, retenção de água,
gelificação, emulsificação e estabilização em outras diversas aplicações
industriais.
A carragena é obtida de diversos gêneros e espécies de algas marinhas da
classe Rodophyta. O conteúdo de carragena nas algas varia de 30% a 60% do peso
seco, dependendo da espécie da alga e das condições marinhas, tais como
luminosidade, nutrientes, temperatura e oxigenação da água. Algas de diferentes
espécies e fontes produzem carragenas de diferentes tipos: kappa, iota e
lambda.
Algumas espécies de algas podem produzir carragenas de composição mista,
como kappa/iota, kappa/lambda ou iota/lambda. As espécies produtoras de
carragena tipo kappa são a Hypnea Musciformis, a Gigartina Stellata, a Eucheuma
Cottonii, a Chondrus Crispus e a Iridaea. As espécies produtoras de carragena
tipo iota são a Gigartina e a Eucheuma Spinosum.
As espécies produtoras de
carragena tipo lambda são, em geral, o gênero Gigartina.
A carragena está localizada na parede das células e na matriz
intracelular dos tecidos das algas. É um polissacarídeo de alto peso molecular,
contendo de 15% a 40% de éster sulfato formado por unidades alteradas de
D-galactose e 3-6-anidro-galactose, unidas por ligações α-1,3 e
β-1,4-glucosídica.
A posição e o número de grupos éster sulfato, assim como o conteúdo de
3,6-anidro-galactose determinam as diferenças primárias entre os tipos de
carragena kappa, iota e lambda.
Níveis mais altos de éster sulfato implicam em menor força de
gelificação e baixa temperatura de solubilização. A carragena tipo kappa contém
de 25% a 30% de éster sulfato e de 28% a 35% de 3,6-anidro-galactose.
A carragena tipo iota contem de 28% a 35% de éster sulfato e de 25% a
30% de 3,6-anidro-galactose. A carragena tipo lambda contém de 32% a 39% de
éster sulfato e não contém 3,6-anidro-galactose.
As aplicações das carragena estão concentradas na indústria alimentícia
e podem ser divididas em sistemas lácteos, aquosos e bebidas. Entretanto,
existem atualmente outras aplicações para uma grande variedade de aplicações
industriais.
A carragena possui diversas funções de acordo com sua aplicação:
gelificação, espessamento, estabilização de emulsões, estabilização de
proteínas, suspensão de partículas, controle de fluidez e retenção de água.
Em produtos lácteos, é utilizada em sorvetes, achocolatados, flans,
pudins, creme de leite, iogurtes, sobremesas cremosas, queijos, sobremesas em
pó e leite de coco.
Em doces e confeitos, sua aplicação inclui sobremesas tipo gelatina,
geléias, doces em pasta, confeitos e merengues.
Nos produtos cárneos, a carragena é aplicada em presunto, mortadela,
hambúrguer, patês, aves e carnes processadas.
Nas bebidas, é aplicada para clarificação e refinação de sucos,
cervejas, vinhos e vinagres, achocolatados, xaropes, suco de frutas em pó e
diet shakes.
Em panificação é utilizada para cobertura de bolos, recheio de tortas e
massas de pão.
A carragena é utilizada, também, em molhos para salada, sopas em pó,
mostarda, molhos brancos e molhos para massas.
As caseínas. A caseína pode ser definida como uma proteína micelar
precipitada por acidificação do leite desnatado a pH 4,6 e a temperatura de
20°C, sendo classificada como fosfoproteína, devido à presença de fósforo.
A caseína tem atividade anfipática por possuir regiões hidrofóbicas e
hidrofílicas. A conformação das moléculas expõe consideravelmente os resíduos
hidrofóbicos, o que resulta em forte associação entre as caseínas e as torna
insolúveis em água.
A caseína possui sequências fosforiladas através das quais pode
interagir com fosfato de cálcio, o que a torna capaz de sequestrar fosfato de
cálcio, formando minúsculos agrupamentos de íons circundados por uma camada de
proteína.
Além da função nutricional, a caseína é o meio pelo qual grande
quantidade de cálcio pode passar pelo epitélio mamário sem provocar problemas
de calcificação. Esta função impõe limites à sequência primária da proteína,
influenciando sua conformação em solução e sua organização com o fosfato de
cálcio.
O termo micela tem sido usado para designar a mistura complexa de
proteínas dispersas do leite na forma de partículas coloidais aproximadamente
esféricas. Cerca de 80% a 90% de toda caseína está nessa forma.
Micelas de caseína são agregadas relativamente grandes desta proteína,
possuindo aproximadamente 7% de fosfato de cálcio e pequenas quantidades de
citrato. Uma micela típica tem raio de 100 nm e massa de 109 Da, contendo
aproximadamente 800 núcleos de fosfato de cálcio por micela. Cada núcleo tem 61
kDa de massa e 2,4 nm de raio.
A principal força de formação das micelas em solução aquosa é o efeito
hidrofóbico, assim, todos os fatores que promovem interações hidrofóbicas, como
aumento da temperatura e adição de alguns sais, facilitam a organização das
caseínas em micelas.
A natureza e a estrutura das micelas de caseína têm sido extensivamente
estudadas, mas sua exata estrutura ainda permanece em debate. A maioria dos
modelos propostos enquadra-se em uma de três categorias gerais: (1) modelo
núcleo-córtex, baseado originalmente em estudos da solubilidade da caseína em
soluções com Ca2+, (2) modelo das submicelas, baseado na influência do
tratamento com ureia e oxalato sobre a ruptura das micelas de caseína, e (3)
modelo de estrutura interna, baseado nas propriedades de cada componente
isoladamente, causando ou direcionando a formação da estrutura interna das
micelas de caseína.
O leite de vaca contém quatro tipos de caseína, αs1, αs2, β e κ-caseína,
na proporção 4:1:4:1, as quais são constituídas por 199, 207, 209 e 169
resíduos de aminoácidos, com pesos moleculares de 23, 25, 24 e 19 kDa,
respectivamente.
A cadeia polipeptídica da caseína αs1 está formada por duas regiões
hidrofóbicas separadas por uma zona polar. Todos os grupos fosfatos, menos um,
estão no segmento polar 45-89 e 17 resíduos de prolina se distribuem nos
segmentos hidrofóbicos. Portanto, esta proteína pode ser considerada como uma
cadeia polipeptídica frouxa e flexível.
A caseína αs1 precipita com níveis de cálcio muito baixos. A caseína αs2
possui uma estrutura bipolar com cargas negativas concentradas perto da
extremidade N-terminal e positivas na porção C-terminal. É mais sensível à
precipitação pelo Ca2+ que a caseína αs1.
A κ-caseína é uma fosfoproteína sensível ao Ca2+, possuindo cinco
serinas fosforiladas e 35 resíduos de prolina. É uma proteína anfipática com
uma região hidrofílica na porção N-terminal e uma região C-terminal hidrofóbica
com carga quase zero. Nos sítios de ligação com o cálcio,
os resíduos de serina-fosfato têm carga -2 na ausência de cálcio. Uma
característica da β-caseína é sua dependência da temperatura, formando grandes
polímeros a 20ºC, mas não a 4ºC. A adsorção de β-caseína aos núcleos de fosfato
de cálcio limita o crescimento desses.
A β-caseína ligada ao núcleo de fosfato de cálcio atua como uma ponte de
ligação a outras caseínas. Por ser mais fosforilada que a κ-caseína, a β-caseína
é mais sensível a altas concentrações de sais de cálcio, embora seja menos
sensível a precipitação com cálcio do que as caseínas α.
Diferentemente das outras caseínas, a κ-caseína é uma glicoproteína e
possui apenas um grupo fosfoserina, sendo, portanto, estável na presença de
íons de cálcio e assumindo importante papel na estabilidade da micela de
caseína.
O fosfato de cálcio atua como um agente cementante, mas se não houver
κ-caseína, a agregação continuará até à formação de um gel ou de um precipitado.
A κ-caseína se localiza na superfície da micela, com a zona hidrofóbica
da molécula ligada à micela, enquanto a porção hidrofílica forma uma capa de
filamentos altamente hidratados que se projetam na fase aquosa. Os filamentos
de κ-caseína são os responsáveis pela estabilidade estérica das micelas de
caseína.
Estudos recentes demonstraram que o peptídeo N-terminal da κ-caseína
apresenta uma irregular estrutura helicoidal que pode contribuir para a
estabilidade da caseína.
A estabilidade da micela de caseína depende da presença da κ-caseína na
sua superfície, a qual se constitui na fração hidrofílica da caseína, que reage
com a água e impede a agregação das micelas.
A estabilidade estérica gerada pela relativamente esparsa camada externa
de κ-caseína em forma de escova é o fator estabilizante mais importante.
A hidrólise enzimática da κ-caseína, temperatura, pH, excesso de Ca2+ e
adição de etanol estão entre os principais fatores que afetam a estabilidade
coloidal das micelas de caseína.
A hidrólise enzimática da κ-caseína reduz a estabilização estérica das
micelas, bem como a repulsão eletrostática intermicelar, resultando na
coagulação do leite.
Em um primeiro estágio, a quimosina cliva a ligação entre os aminoácidos
105 (fenilalanina) e 106 (metionina) da cadeia peptídica da κ-caseína,
eliminando sua capacidade estabilizante e gerando como produtos uma porção
hidrofóbica, para-κ-caseína, e uma hidrofílica chamada glicomacropeptídeo, ou
mais apropriadamente, caseínomacropeptídeo.
No segundo estágio, as micelas se agregam devido à perda da repulsão
estérica da κ-caseína.
Os leites mastíticos apresentam grande quantidade de células somáticas.
Os lisossomos dessas células contêm enzimas proteolíticas, dentre as quais a
catepsina D, que pode produzir para-κ-caseína e caseínomacropeptídeo a partir
de κ-caseína e, em altas concentrações, pode coagular o leite.
Os microorganismos psicrotróficos, ao se multiplicarem no leite
armazenado em baixas temperaturas, produzem enzimas proteolíticas
termoestáveis, a maioria das quais tem ação sobre a κ-caseína, resultando na
desestabilização das micelas e coagulação do leite.
A 4ºC ou 5ºC, a interação hidrofóbica fica fraca e parte das caseínas,
em especial, a β-caseína inicia a dissociação das micelas. A hidratação
aumenta, já que as cadeias de β-caseína projetam-se da superfície micelar e uma
pequena parte do fosfato de cálcio se dissolve.
Estas trocas são responsáveis pela ligeira desintegração das micelas. A
0ºC a agregação micelar é difícil de acontecer. Em altas temperaturas a
quantidade de fosfato de cálcio associado às micelas aumenta e ocorre
dissociação da κ-caseína, diminuindo a estabilidade.
Micelas de caseína de maior tamanho são menos resistentes ao aquecimento
do que micelas de menor diâmetro, devido ao menor conteúdo de κ-caseína, o que
as torna mais susceptíveis ao Ca2+. O maior grau de glicosilação da κ-caseína
nas micelas de maior tamanho em relação às micelas menores também favorece a
formação do complexo κ-caseína – β-caseína.
A acidificação reduz a carga e a hidratação das proteínas. As ligações
que mantêm as micelas de caseína juntas são mais fracas e escassas a pH 5,2 ou
5,3.
A pH inferior, com o aumento da atração eletrostática entre as moléculas
de caseína, as micelas mantêm-se mais fortemente juntas; a pH superior uma
quantidade crescente de fosfato de cálcio coloidal faz o mesmo.
O leite mastítico e do final da lactação têm três vezes mais
probabilidade de ser instáveis do que leites de vacas no início ou meio da
lactação. O fator responsável por este efeito é o aumento no pH do leite,
devido à maior permeabilidade do epitélio mamário a pequenas partículas e íons.
A adição de etanol a uma solução aquosa diminui a constante dielétrica
do solvente, favorecendo as interações eletrostáticas.
A adição de etanol ao leite induz várias alterações nas micelas de
caseína: (1) colapso da região C-terminal proeminente da κ-caseína, levando à
redução da repulsão estérica intermicelar e do potencial hidrodinâmico das
micelas; (2) o pKa dos resíduos de glutamato e aspartato é aumentado, enquanto
os resíduos alcalinos lisina, arginina e histidina não são afetados, o que leva
à diminuição da carga negativa na superfície das micelas; (3) redução na
solubilidade do cálcio e do fosfato associado às micelas de caseína. O colapso
da camada de κ-caseína, a redução na carga micelar e a precipitação do fosfato
de cálcio colaboram para a redução da estabilidade micelar da κ-caseína.
Estudos demonstraram que um polimorfismo na expressão do gene da
κ-caseína afeta a estabilidade do leite ao etanol. Leite obtido de vacas que
apresentam predominância na expressão do alelo B do gene da κ-caseína em
relação ao alelo A precipitou frente a concentrações de etanol
significativamente maiores que as requeridas para precipitar
leite de vacas com expressão similar para os alelos A e B.
O aumento da força iônica ou a forte ligação de íons específicos a
grupos carregados da proteína pode diminuir a repulsão eletrostática e
favorecer a autoassociação das proteínas. O excesso de Ca2+ é comparável ao
salting out, ou seja, quando ocorre excesso de sais diminui a solubilidade das
proteínas em água.
O excesso de sais domina as cargas do solvente (água), diminuindo,
consequentemente, o número de cargas disponíveis para se ligarem ao soluto
(proteína). Desta forma, aumenta a interação soluto/soluto, ocorrendo à
precipitação das proteínas.
A concentração de citrato afeta o conteúdo de cálcio solúvel e a
estabilidade do leite. O citrato sequestra o cálcio iônico, reduzindo o cálcio
disponível para unir-se com a caseína e estabilizando as micelas, evitando sua
agregação.
A carboximetilcelulose (CMC). A CMC surge a partir de celulose e
monocloroacetato de sódio. Além de ser aquassolúvel, suas soluções apresentam
viscosidade em elevadas faixas de valor do pH. Funcionam em grande escala como
estabilizantes em sorvetes, proporcionando boa textura e corpo com boas
propriedades de fusão. Em alimentos dietéticos são empregados como “agentes de
corpo”.
As gomas xantana, guar e jataí. A goma xantana é um polissacarídeo
sintetizado por uma bactéria fitopatogênica do gênero Xanthomonas, tem extrema
importância comercial. Esse polímero tem sido o mais utilizado em alimentos, no
Brasil e no mundo.
Foi aprovado pelo FDA (Food and Drug Administration) em 1969, sendo
aplicado a inúmeros produtos em diferentes segmentos industriais, entre eles,
alimentos, fármacos, cosméticos, químico e petroquímico, o que se deve
principalmente a suas propriedades reológicas, que permitem a formação de
soluções viscosas a baixas concentrações (0,05-1,0%), e estabilidade em ampla faixa
de pH e temperatura.
O processo de produção da goma consiste nas etapas de obtenção do
pré-inóculo, inóculo, fermentação, pasteurização, remoção das células,
precipitação, separação e secagem da goma.
O crescimento dos microrganismos e a produção da goma xantana são
influenciados por fatores tais como o tipo de reator, o modo de operação
(batelada ou contínuo), composição do meio, e as condições da cultura
(temperatura, pH e concentração de oxigênio dissolvido).
Devido à grande aplicação da goma xantana e ao seu amplo mercado
mundial, várias pesquisas vêm sendo feitas para otimizar a produção através da
seleção de novas linhagens, da adequação das condições ótimas de crescimento
celular, produção, recuperação e purificação desse polissacarídeo.
A goma xantana é um polissacarídeo de elevado interesse industrial,
principalmente para as indústrias de alimentos, farmacêuticas e de petróleo. O
interesse deve-se às suas propriedades físico-químicas, que superam todas as
dos outros polissacarídeos disponíveis no mercado.
Dentre estas propriedades destacam-se a sua elevada viscosidade em
baixas concentrações, bem como sua estabilidade em ampla faixa de temperatura e
de pH, mesmo na presença de sais.
A goma xantana é altamente estável em ampla faixa de pH, sendo afetada
apenas com valores de pH >11 e < 2.5. Essa estabilidade depende da
concentração: quanto maior a concentração, maior a estabilidade da solução.
A goma xantana é também estável em ampla faixa de temperatura (10ºC a
90ºC) e a viscosidade é pouco afetada na presença de sais. Após a esterilização
(120ºC/30 minutos) de produtos alimentícios contendo diferentes gomas, apenas
10% da viscosidade é perdida em produtos que contêm a goma xantana, redução
inferior a observada nos produtos que contêm outros hidrocolóides, como a goma
guar, alginato e carboximetilcelulose.
Uma importante propriedade da solução de goma xantana é a interação com
galactomananas, tais como gomas locusta e guar. A adição de alguma dessas
galactomananas numa solução de goma xantana a temperatura ambiente causa
sinergismo, aumentando a viscosidade.
A goma xantana tem sido usada em uma extensa variedade de alimentos, por
apresentar importantes propriedades, como: espessante de soluções aquosas,
agente dispersante, estabilizadora de emulsões e suspensões, estabilizadora da
temperatura do meio, propriedades reológicas e pseudoplásticas e
compatibilidade com ingredientes alimentícios.
Quando utilizada em baixas concentrações, gera estabilidade na
estocagem, capacidade de resistência à água e apelo estético.
A goma xantana foi liberada pela FDA (Food and Drug Administration) em
1969, permitindo o uso da goma xantana na produção de alimentos FDA.
O Comitê de Peritos das Organizações das Nações Unidas para Alimentação
e Agricultura/
Organização Mundial da Saúde (FAO/WHO, 1990) declarou a aceitabilidade
de ingestão diária da goma xantana (ADI). Além disso, muitos outros países têm
aprovado a goma xantana para diversos usos alimentares.
A goma xantana é bastante utilizada como estabilizante para alimentos,
como cremes, sucos artificiais, molhos para saladas, carne, frango ou peixe,
assim como para xaropes e coberturas para sorvetes e sobremesas.
Ainda apresenta compatibilidade com a maioria dos colóides usados em
alimentos, incluindo o amido, fato que a torna ideal para a preparação de pães
e outros produtos para panificação.
Um estudo realizado sobre o papel dos hidrocolóides na cremosidade de
emulsões óleo em água mostra que a presença de goma xantana em concentrações
muito baixas (< 0,075%) aumenta a cremosidade desse tipo de emulsão.
A goma xantana é usada na agricultura em suspensões, como agente
estabilizante para herbicidas, pesticidas, fertilizantes e fungicidas.
A alta viscosidade das soluções e a solubilidade em água do biopolímero
têm assegurado importantes
aplicações para a goma xantana na indústria de petróleo, onde é
habitualmente usada em processo de perfurações para recuperação de óleo.
A goma xantana é, assim como muitas gomas (exceto o amido), não
digerível em humanos, e serve para baixar o conteúdo calórico de alimentos e
melhorar sua passagem através do trato gastrintestinal. O valor calórico da
goma xantana é aproximadamente 0,6 kcal/g.
Já a goma guar é retirada do endosperma do feijão do tipo guar,
Cyamopsis. Sua principal propriedade é a capacidade de se hidratar rapidamente
em água fria e atingir alta viscosidade. É usada como espessante de sopas,
alimentos pobres em calorias e para aumentar o poder geleificante de outros
espessantes.
É cultivado nos Estados Unidos, na Índia e no Paquistão. O resíduo de
sua semente, depois de extraída a goma, é bastante valioso para a utilização em
rações animais.
Além dessas vantagens, a goma guar é de baixo custo além de ser um bom
espessante e estabilizante. Sua formação é constituída por moléculas de manose
e galactose na proporção de 2:1. Dissolve-se em água fria e geleifica quando em
contato com borato.
A goma pode ser empregada em bebidas como estabilizantes, ou ainda, em
sorvetes, pudins e coberturas para saladas, como espessante.
Possui alto peso molecular, sendo formada de cadeia linear de manose
(β-1,4) com resíduos de galactose como cadeias laterais, na proporção de uma
unidade de galactose para duas de manose.
Quanto maior a relação molar galactose/manose, maior a solubilidade em
água fria. A cadeia pode ser reduzida por processos de despolimerização
(hidrólise, oxidação enzimática, degradação térmica), originando produtos com
diferentes propriedades para aplicações específicas. O peso molecular é da
ordem de 1.500.000 a 2.500.000.
Não forma gel, mas atua como espessante e estabilizante. Forma
dispersões altamente viscosas quando hidratada em água fria. Suas soluções
apresentam propriedades pseudoplásticas (não newtonianas), não tixotrópicas.
A viscosidade de suas soluções aumenta exponencialmente com o aumento da
concentração da goma em água fria, sendo influenciada por temperatura, pH,
tempo, grau de agitação (cisalhamento), tamanho da partícula da goma e presença
de sais e outros sólidos.
É instável a pH muito baixo. A baixas concentrações confere cremosidade.
Sob condições normais exibe excelentes propriedades gelo-degelo.
A goma guar é compatível com outras gomas, amidos, hidrocolóides e
agentes geleificantes, aos quais pode ser associada para enriquecer a sensação
tátil bucal, textura e para modificar e controlar o comportamento da água em
alimentos.
É indicada para uso no preparo de sorvetes, cremes, produtos à base de
queijo, molhos, sopas e produtos de panificação. Em combinação com outros
hidrocolóides, como goma carragena ou goma jataí, é utilizada para prevenir a
formação de cristais durante ciclos de congelamento/descongelamento, conferindo
estrutura cremosa e macia ao produto.
Em produtos com baixo teor de glúten proporciona massa com excelentes
propriedades de filme.
Comercialmente é disponível em faixas de viscosidade de 3.000 a 6.000
cps para soluções a 1%, em várias granulometrias e velocidades de hidratação.
Por fim, a goma jataí, proveniente do feijão de alfarroba,
característico da região do Mediterrâneo, é formada por manoses e galactoses na
proporção de 4:1. Sua aplicação tem a finalidade de melhorar a textura de
certos alimentos como bolos e biscoitos, espessar coberturas para saladas,
melhorar características de congelamento e fusão de sorvetes, na palatabilidade
dos géis de carragena e para diminuir a dureza e a temperatura de fusão do gel.
A goma jataí é insolúvel em água fria e fornece máxima viscosidade após
aquecimento a 95°C e posterior resfriamento. Isoladamente não forma gel, mas
pode fazê-lo com xantana e carragena tipo Kappa.
Atua como espessante, estabilizante de emulsões e inibidor de sinérese.
Devido ao caráter neutro é estável em pH de 3,5 a 11.
Pode ser usada para elaboração de molhos, sopas, cremes, sorvetes,
produtos cárneos, enlatados e queijos.
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