| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 3.18 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Microbubbles (MBs) are highly stable air-filled bubbles with mean diameters between 0.1 and
100 μm. As interest in their application in food science grows (e.g. to bring textural or
functionality benefits to food products), it is becoming increasingly important to understand
the mechanisms behind their formation. This thesis addresses the factors influencing the
production of protein-coated microbubbles, using whey protein and egg-white protein
mixtures as surfactants, by a process of emulsification followed by the cross-linking of
protein molecules under high-intensity ultrasound. Five commercially available whey protein
isolates were tested and only one generated microbubbles (Volac®), which led us to produce
our own whey protein concentrate (SPC) from raw milk, by utrafiltration. Yield and size of
the microbubbles were determined for both Volac and SPC mixtures, as a function of various
experimental parameters – pH, protein concentration, incubation temperature and sonication
time – and the best conditions were selected by calculating the amount of air incorporated.
SPC produced more bubbles, which were also more stable, resisting for at least one month at
ambient temperature. Protein composition of the mixtures was determined and compared by
SDS-PAGE and HPLC. Commercial and self-made whey proteins showed some differences
in the amount of the three most predominant proteins in whey (β-LG, α-LAC and BSA) as
well as in glycomacropeptides, which could explain the differences in ability of the proteins to
adsorb at the interface. Finally, scanning electron microscopy gave some insights about the
way whey and egg-white proteins arranged at the interface, analyzed in terms of shell
thickness and surface smoothness.
RESUMO - PRODUÇÃO DE MICROBOLHAS PARA A INDÚSTRIA ALIMENTAR UTILIZANDO PROTEÍNAS DE ORIGEM ANIMAL - Microbolhas (MBs) são bolhas de ar altamente estáveis com diâmetros médios entre 0,1 e 100 μm. À medida que o interesse da sua aplicação em ciência alimentar vai aumentando (e.g. para melhorar a textura ou a funcionalidade dos produtos), torna-se cada vez mais importante perceber os mecanismos responsáveis pela sua formação. Esta tese estuda os factores que influenciam a produção de microbolhas revestidas por proteínas, utilizando como surfactantes misturas de proteínas do soro de leite e da clara de ovo. Esta produção foi levada a cabo por um processo de emulsificação seguido de interligação das moléculas proteicas submetidas a ultrasonificação. Foram testadas um total de cinco misturas de proteínas de soro de leite adquiridas comercialmente e apenas uma (Volac®) gerou microbolhas, pelo que um concentrado de proteínas do soro (SPC) foi obtido através de leite de vaca cru, por um processo de ultrafiltração. Para ambas as misturas, o rendimento e o tamanho das microbolhas foram determinados, em função de variados parâmetros experimentais – pH, concentração de proteína, temperatura de incubação e tempo de sonificação – e as condições ideais foram determinadas calculando o volume de ar incorporado. A mistura SPC produziu um maior número de bolhas, que por sua vez se revelaram mais estáveis, resistindo pelo menos um mês à temperatura ambiente. A composição proteica das misturas foi determinada e comparada por SDS-PAGE e HPLC. As misturas de proteínas do soro adquiridas comercialmente e produzidas por ultrafiltração revelaram algumas diferenças na quantidade das três proteínas predominantes (β-lactoglobulina, α-lactoalbumina e albumina do soro bovino) assim como em glicomacropéptidos, o que poderia explicar diferenças na capacidade de adsorção das proteínas da mistura na interface com o ar. Finalmente, ensaios de microscopia electrónica de varrimento forneceram alguns esclarecimentos acerca da forma como as proteínas se dispõem nas microbolhas, quando analisados em termos de espessura e textura do revestimento proteico.
RESUMO - PRODUÇÃO DE MICROBOLHAS PARA A INDÚSTRIA ALIMENTAR UTILIZANDO PROTEÍNAS DE ORIGEM ANIMAL - Microbolhas (MBs) são bolhas de ar altamente estáveis com diâmetros médios entre 0,1 e 100 μm. À medida que o interesse da sua aplicação em ciência alimentar vai aumentando (e.g. para melhorar a textura ou a funcionalidade dos produtos), torna-se cada vez mais importante perceber os mecanismos responsáveis pela sua formação. Esta tese estuda os factores que influenciam a produção de microbolhas revestidas por proteínas, utilizando como surfactantes misturas de proteínas do soro de leite e da clara de ovo. Esta produção foi levada a cabo por um processo de emulsificação seguido de interligação das moléculas proteicas submetidas a ultrasonificação. Foram testadas um total de cinco misturas de proteínas de soro de leite adquiridas comercialmente e apenas uma (Volac®) gerou microbolhas, pelo que um concentrado de proteínas do soro (SPC) foi obtido através de leite de vaca cru, por um processo de ultrafiltração. Para ambas as misturas, o rendimento e o tamanho das microbolhas foram determinados, em função de variados parâmetros experimentais – pH, concentração de proteína, temperatura de incubação e tempo de sonificação – e as condições ideais foram determinadas calculando o volume de ar incorporado. A mistura SPC produziu um maior número de bolhas, que por sua vez se revelaram mais estáveis, resistindo pelo menos um mês à temperatura ambiente. A composição proteica das misturas foi determinada e comparada por SDS-PAGE e HPLC. As misturas de proteínas do soro adquiridas comercialmente e produzidas por ultrafiltração revelaram algumas diferenças na quantidade das três proteínas predominantes (β-lactoglobulina, α-lactoalbumina e albumina do soro bovino) assim como em glicomacropéptidos, o que poderia explicar diferenças na capacidade de adsorção das proteínas da mistura na interface com o ar. Finalmente, ensaios de microscopia electrónica de varrimento forneceram alguns esclarecimentos acerca da forma como as proteínas se dispõem nas microbolhas, quando analisados em termos de espessura e textura do revestimento proteico.
Description
Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina Veterinária
Keywords
Microbubbles Whey proteins Serum protein concentrate β -lactoglobulin Egg white proteins Sonication Microbolhas Proteínas do soro de leite Concentrado de proteínas do Soro β -lactoglobulina Proteínas da clara de ovo Sonificação
Pedagogical Context
Citation
Leitão, A.D.G. (2013). Production of microbubbles for the food industry using animal protein sources. Dissertação de Mestrado. Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina Veterinária, Lisboa.
Publisher
Universidade de Lisboa. Faculdade de Medicina Veterinária