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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Papel da lecitina no desenvolvimento de oleogéis : efeito da fase orgânica e estudo de sistemas híbridos = Role of lecithin in oleogel formation: effect of organic phase and study of hybrid systems
Title Alternative: Role of lecithin in oleogel formation : effect of organic phase and study of hybrid systems
Author: Okuro, Paula Kiyomi, 1987-
Advisor: Cunha, Rosiane Lopes da, 1967-
Abstract: Resumo: A problemática abordada consiste na proposta de vias alternativas para estruturação convencional de óleos, a qual envolve a formação de redes coloidais cristalinas com altos teores de ácidos graxos trans e/ou saturados. Os oleogéis emergem como alternativa, pois são capazes de promover gelificação de um solvente líquido pela formação de uma rede tridimensional. Para formação de oleogéis à base de fosfolipídios biológicos (lecitinas), em particular a fosfatidilcolina, o hexadecano e triacilgliceróis de cadeia média e longa foram avaliados. Dentre estes somente o hexadecano levou à formação de géis de lecitina. A caracterização da nano e microestrutura, bem como a reológica em condições isotérmicas e não isotérmicas foram investigadas. Os efeitos da concentração de lecitina e inclusão de água ou ácido cítrico (primers) para a modificação do sistema foram avaliados no intuito de melhorar a resposta da força-gel. O entendimento das variáveis envolvidas na formação do gel em sistema modelo foi buscado para que fosse possível a posterior produção de oleogéis com componentes de grau alimentício. Desta maneira, foram propostos sistemas híbridos na presença da lecitina. Foram avaliadas tanto a combinação com ß-sitosterol e 'gama'-orizanol como a interação deste fosfolipídio com diferentes ceras. A mistura lecitina com os fitoesteróis foi investigada por espalhamento de raios-X, microscopia, calorimetria diferencial de varredura, ensaios reológicos e de compressão uniaxial. As unidades estruturais foram se modificando em função da adição de lecitina bem como do tipo de solvente. Comportamentos térmico e mecânico também foram influenciados pela presença da lecitina, que levou à redução da temperatura de fusão, maior tempo necessário para cristalização e aparente redução da dureza do oleogel. Como hipótese propõe-se que a lecitina disputaria sítios de ligação envolvidos na formação dos complexos entre o ß-sitosterol e o 'gama'-orizanol, suprimindo a formação das típicas estruturas fibrilares. No entanto, ainda na busca por um sistema sinérgico envolvendo lecitina, uma varredura com diferentes tipos de cera foi realizada. A cera de frutas, que se destaca por sua singular composição (predominante em ácidos e álcoois graxos), mostrou-se promissora na estruturação de óleos juntamente com a lecitina. Novamente a presença da lecitina afetou o comportamento térmico promovendo um atraso tanto na cristalização da cera como aumentando o tempo requerido para gelificação, além da melhora das propriedades mecânicas (módulo elástico; tixotropia, capacidade de retenção de óleo), em determinadas razões entre os componentes. A lecitina mostrou-se ainda capaz de afetar o hábito cristalino (tamanho e forma) desta cera. Em suma, o trabalho teve inicialmente uma abordagem fundamental para entender a lecitina como agente estruturante, que adiante se corroborou com o estudo de sistemas mais complexos em combinação com outros componentes igualmente vinculados a questão de funcionalidade nutricional e tecnológica. Foram relatados comportamentos dissimilares deste fosfolipídio, ora conferindo maior elasticidade, ora contribuindo com a dureza, como resultado do específico balanço de solubilidade que conduz ao êxito ou não da formação de sistemas gelificados. Desvendar o papel da lecitina, seja como estruturante principal ou secundário, traz a perspectiva em se trabalhar com a engenharia de ingredientes de forma racional e sustentáve

Abstract: The proposal of alternative routes for the conventional oil structuring represents an important topic, since conventional routes involve the formation of crystalline colloidal networks that usually are comprised of high levels of saturated and/or trans fatty acids. Oleogels are proposed as alternative because they promote gelation of liquid solvents through 3D network formation. Biological phospholipids (also called lecithins), in particular phosphatidylcholine, were evaluated with different solvents (hexadecane and medium and long chain triacylglycerol) to form oleogels. It was verified that among the studied solvents only hexadecane led to gel formation. The characterization of nano and microstructure and rheological (isothermal and non-isothermal conditions) were investigated. The effect of lecithin concentration and inclusion of water or citric acid (primers) to modify the system were also evaluated in order to optimize the mechanical properties of the gel. The understanding of the variables involved in oleogel formation in a model system was sought so that the production of oleogels with food grade components would be possible from this first stage. Therefore, hybrid systems in the presence of lecithin with other oleogelator(s) were proposed. The combination between lecithin and sterol(ester)s was investigated by small angle X-ray scattering, microscopy, differential scanning calorimetry, rheological and uniaxial compression tests. At nanoscale it was possible to observe that the building blocks were modified according to the addition of lecithin as well as the solvent type. Thermal and mechanical behaviours were also influenced by the presence of lecithin which led to the reduction of the melting temperature, a longer time required for crystallization and the apparent reduction of gel hardness. From these results we hypothesized that lecithin would dispute binding sites involved in the formation of complexes between ß-sitosterol and 'gama'-oryzanol, suppressing the formation of the typical fibrillar structures. However, still in the search for a synergistic system involving lecithin, a scanning with different types of waxes was performed. Among the waxes tested, fruit wax, which stands out for its unique composition (fatty acids and alcohols), showed promising results in oil structuring in combination with lecithin. The presence of lecithin affected the thermal behavior promoting a delay in the crystallization and gelation. An improvement in the mechanical properties (higher elastic modulus, tixotropy and oil binding capacity) at certain ratios between the components was observed when compared with the systems formed only with the wax. Moreover, lecithin affected the crystalline habit (size and shape) of fruit wax. In summary, this study initially had a fundamental approach based on understanding of lecithin as a main oleogelator, and a further investigation of more complex systems focusing in lecithin combined with other components also linked to nutritional and technological functionalities. Dissimilar behaviours of phospholipid either conferring greater plasticity or contributing to the hardness were reported as a result of the specific solubility balance of the system that leads to the success or failure to form gel. Unravelling the role of lecithin as a main or co-oleogelator brings the perspective of working with the engineering of ingredients in a rational and sustainable way
Subject: Viscoelasticidade
Estruturação de óleos
Fitosterois
Ceras
Language: Multilíngua
Editor: [s.n.]
Citation: OKURO, Paula Kiyomi. Papel da lecitina no desenvolvimento de oleogéis: efeito da fase orgânica e estudo de sistemas híbridos = Role of lecithin in oleogel formation: effect of organic phase and study of hybrid systems. 2018. 1 recurso online (194 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Campinas, SP.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

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