Estudio del comportamiento reológico de suspensiones de concentrado de proteína de suero desnaturalizadas

MEZA, BE; VERDINI, RA; RUBIOLO, AC

Buenos Aires, Argentina

Congreso; XXII Congreso Interamericano de Ingeniería Química; 2006

Asociación Argentina de Ingenieros Químicos y Confederación Interamericana de Ingeniería Química

El estudio del comportamiento reológico de alimentos es utilizado en el campo del control de calidad, procesamiento y manipulación de los mismos así como también para el desarrollo de nuevos productos.  Los ensayos oscilatorios efectuados dentro del período de viscoelasticidad lineal, tienen especial aplicación ya que se puede evaluar por separado la influencia del comportamiento sólido y fluido en un alimento. Los concentrados de proteína de suero son utilizados como ingredientes para la elaboración de productos con contenido graso reducido, como emulsionantes, espumantes o gelificantes.  Sin embargo, para que su incorporación en algunos alimentos sea efectiva, es necesario que las proteínas presenten cierto grado de desnaturalización. El calentamiento produce el desplegamiento y la posterior formación de agregados que poseen forma asimétrica, mayor tamaño y por lo tanto una fracción volumétrica efectiva más grande que las moléculas de proteína nativas de naturaleza globular, condiciones que permiten modificar el comportamiento reológico de las soluciones que los contienen. En el presente trabajo se estudió el comportamiento reológico de suspensiones de concentrados de proteína de suero (WPC) desnaturalizadas por medio de tratamientos térmicos controlados. Se prepararon suspensiones de proteína al 5 y 9% p/v a partir de un concentrado de WPC al 38.3% p/p. Las suspensiones sin tratamiento térmico presentaron un porcentaje de proteína desnaturalizada (%PD) de 52.  Los tratamientos térmicos se realizaron a dos temperaturas (72.5 y 77.5ºC) durante tiempos que variaron entre 6 y 40 minutos, seleccionados en función de estudios cinéticos preeliminares con el fin de evitar la gelificación y obtener %PD intermedios (60) y máximos (70 y 65 para las suspensiones de 5 y 9% respectivamente).  Por lo tanto cada %PD se obtuvo por dos vías:  un tratamiento suave (baja temperatura-largo tiempo) y un tratamiento enérgico (alta temperatura-corto tiempo). Se realizaron barridos de frecuencia en el rango de 0.01-10 Hz a 20.0±0.5ºC empleando un reómetro con esfuerzo controlado Rheostress 80 (HAAKE Instrument Inc., Paramus, USA).  La geometría utilizada fue cono-plato, en dónde el diámetro y ángulo del cono fueron de 60 mm y 0.04 rad, respectivamente.  Una fina capa de aceite siliconado fue utilizada para prevenir la evaporación durante la medición.  Previamente se determinó la región de viscoelasticidad lineal por medio de ensayos de barrido de esfuerzo. Del análisis de los espectros mecánicos se obtuvieron los valores de tiempo característico (tc).  El mismo se calcula como la inversa de la frecuencia a la cual los módulos viscoso (G’’) y elástico (G’) se igualan.  En este punto, la relación entre la energía disipada como calor y almacenada por ciclo de deformación, calculada como la tangente del ángulo de fase delta (tan delta = G”/G’), es igual a 1. Es decir, que el material se encuentra en la zona en donde su comportamiento es tanto sólido como fluido.  Por consiguiente, se observará una clara tendencia a un comportamiento más fluido a frecuencias por debajo de este punto, o más sólido a frecuencias por encima de este punto.  Los valores de los tiempos característicos son utilizados como criterio para la evaluación y comparación entre productos y tratamientos.  Los tc de las muestras sin tratamiento térmico para las suspensiones de 9% fueron menores que para las de 5%.  Esto indicaría que a mayor concentración inicial de proteína se observa un mayor período de comportamiento viscoso en el rango de frecuencias del espectro mecánico estudiado. En todos los casos, los tc de las suspensiones tratadas térmicamente fueron menores que los de las suspensiones sin tratamiento.  Además, a igual tratamiento térmico, los tc fueron menores para las suspensiones de 9% que para las de 5%.  Cuando se analizaron las muestras tratadas térmicamente por diferentes vías para obtener un %PD de 60, se observó una tendencia decreciente en los tc al aumentar la intensidad del tratamiento térmico (alta temperatura-corto tiempo).  Sin embargo, sólo se observaron diferencias significativas en las suspensiones con una concentración inicial de proteína de 5%.  Del mismo modo se comportaron las muestras tratadas para obtener máximos %PD.  Para una misma temperatura, a diferentes tiempos de tratamiento térmico (lo que equivale a diferentes %PD), no se observaron diferencias significativas en los tc para ninguna de las temperaturas estudiadas.  El comportamiento reológico está relacionado con el tamaño y la cantidad de agregados proteicos formados.  Resulta evidente que a mayor concentración inicial de proteína, mayor cantidad de agregados formados y que los tratamientos térmicos producen un aumento de la concentración de proteína desnaturalizada.  Algunos autores han reportado que el tamaño de los agregados no sería tan dependiente del tiempo de tratamiento térmico como de la temperatura utilizada y que los agregados formados a mayores temperaturas son más grandes.  Esto último explicaría el mayor período de comportamiento viscoso en el rango de frecuencias estudiado al aumentar la intensidad del tratamiento térmico.