Geles de gelatina. Sistemas modelos para alimentos.

CZERNER, M.; PRUDENTE, M.; MARTUCCI, JF.; FASCE, LA.

Congreso; VI Congreso Internacional de ciencia y Tecnología de los Alimentos (CICYTAC 2016); 2016

Los geles basados en biopolímeros pueden ser utilizados como sistemas modelo para el estudio del comportamiento mecánico de alimentos de base gelatinosa ya que son estructural y mecánicamente similares a muchos de estos productos alimenticios. En este trabajo se pretende analizar la relación entre la rigidez, el comportamiento a grandes deformaciones y la tenacidad a la fractura de distintos tipos de geles, con el objetivo de ofrecer una visión más profunda respecto al comportamiento mecánico general de los alimentos en forma de gel. Para ello, se prepararon geles físicos de gelatina con distinta rigidez utilizando como variables: la concentración (10-30% p/p), la fuente de colágeno (bovino/porcino) y la composición del disolvente (0-40% p/p de glicerol). Por otra parte, se obtuvieron geles híbridos mediante una primera etapa de entrecruzamiento químico con butanodiol diglicidil éter seguida por una etapa de formación y estabilización del gel físico. Estos geles resultaron termorreversibles dentro del mismo rango de temperatura que los geles físicos. Se evaluó la capacidad de hinchamiento de los geles y la respuesta mecánica (test de punción, ensayos de compresión uniaxial y de cutting). A partir de estos ensayos, se determinó la fuerza aparente del gel, los parámetros constitutivos del modelo de Ogden de primer orden (módulo de cizallamiento, m, y capacidad de endurecimiento por deformación, a) y la tenacidad a la fractura (Gc). Entre los geles físicos, la resistencia aparente se encontró dentro del rango 1.43 a 7.01 N, mostrando un marcado incremento con la concentración de gelatina y con la incorporación de glicerol, asociado a un aumento en el contenido de triple hélice. Los geles exhibieron valores de m entre 5 y 90 kPa y valores de a entre 3.39 y 4.65. Para una misma composición, los geles de gelatina porcina presentaron mayores valores de m y menores valores de a que los obtenidos a partir de gelatina bovina. Para ambas fuentes de colágeno, a disminuyó con la concentración de gelatina mientras que m presentó un aumento con esta variable de formulación siguiendo la ley de la potencia. La adición de glicerol duplicó los valores de m y llevó a una disminución de los valores de a. Los geles presentaron valores de tenacidad en el rango 7.16-34.8 N/m. Las muestras que exhibieron mayor resistencia aparente del gel y un hinchamiento consistente con una estructura más reticulada mostraron mayores valores de m y Gc, acompañados de una reducción de a. Se observó para estos geles, que m y Gc se relacionan con a, independientemente de la concentración de gelatina, fuente y solvente utilizado. Un incremento en m provoca un incremento lineal en Gc y una disminución exponencial en a. Los geles híbridos presentaron, para niveles de módulo de cizallamiento similar al correspondiente al gel físico, un marcado incremento en su capacidad de endurecimiento por deformación. Las tendencias experimentales obtenidas físicos sugieren que en el rango cuasi-estático el comportamiento mecánico general de los sistemas de geles físicos de gelatina está controlado principalmente por el módulo de corte inicial, que es una medida directa de la rigidez de gel.