Impacto de la incompatibilidad/compatibilidad termodinámica entre proteína del lactosuero e hidroxipropilmetilcelulosa en las propiedades físico-químicas de las mezclas

• Autores: Jara, Federico Luis
• Año de publicación: 2011
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Pilosof, Ana María Renata; Pérez, Oscar Edgardo
• Materia: PROTEINA DEL SUERO LACTEO; HIDROXIPROPILMETILCELULOSAS; INCOMPATIBILIDAD/COMPATIBILIDAD TERMODINAMICA; TRANSICIONES; GELES; INTERFASES; WHEY PROTEIN; HYDROXYPROPYLMETHYLCELLULOSE; THERMODYNAMIC INCOMPATIBILITY/COMPATIBILITY; THERMAL; GELS; INTERFACES
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El objetivo de este trabajo fue estudiar el impacto de la incompatibilidad/compatibilidad termodinámica entre las proteínas del lactosuero y diferentes hidroxipropilmetilcelulosas, sobre las transiciones térmicas de las mezclas deshidratadas de dichos biopolímeros, la formación de los geles mixtos, las propiedades de las películas interfaciales mixtas, y el fraccionamiento de las proteínas lactoséricas. En todas las experiencias se caracterizó, previamente, el comportamiento de los componentes solos. Los resultados demostraron que los sistemas ternarios WPC/HPMC/agua se comportan como una emulsión agua-en-agua, donde la micro-estructura de la misma está determinada por la relación de volúmenes entre las fases segregadas. En el caso de las transiciones térmicas se observó que las mezclas compatibles (sin separación de fases) presentaron una única temperatura de transición vítrea (Tg) que se ajustó con modelos previamente descriptos en literatura. Por el contrario, las mezclas acuosas que presentan una separación total (incompatibilidad) o parcial de las fases (compatibilidad limitada), la Tg quedó determinada por la morfología y el grado de segregación de las fases. Así mismo, se encontró que dicha micro-estructura define tanto el comportamiento reológico (carácter sólido, G’; viscoelasticidad relativa, tan δ) como las características macroestructurales (dureza) de los geles mixtos los cuales están determinados por el componente (WPC o HPMC) que constituye la fase continua. Sin embargo, la temperatura de gelificación (Tgel), al igual que la temperatura de transición vítrea (Tg), quedó determinada por la morfología y el grado de separación de fases. Por otra parte, las mezclas de proteínas del lactosuero (β-lactoglobulina) e hidroxipropilmetilcelulosas (E50LV) en condiciones de limitada compatibilidad termodinámica y concentraciones que permiten la saturación de la interfase por ambos biopolímeros, presentaron un comportamiento competitivo en la interfase aire-agua, modulado por el pH. Debido a su mayor carácter tensioactivo y buenas propiedades formadoras de películas, la HPMC dominó tanto la presión superficial como las propiedades reologicas de las películas interfaciales. Finalmente, se demostró la capacidad de los “sistemas acuosos de dos fases” (ATPS, Aqueous Two-Phase Systems) constituidos por WPC/HPMC, para fraccionar las proteínas lactoséricas de bajo PM (α-lactalbúmina y β-lactoglobulina). En términos generales, este trabajo aporta al conocimiento del entendimiento de las interacciones entre proteínas y polisacáridos y su posible aplicación tanto en el campo científico como en el tecnológico.
The aim of this work was to study the impact of the thermodynamic incompatibility/compatibility between whey proteins and different hydroxypropylmethylcelluloses on the thermal transitions of their dry-blends, the formation of mixed gels, the properties of interfacial mixed films, and whey protein fractionation. In all the experiments the behavior of the single components was previously characterized. The results showed that the ternary systems WPC/HPMC/water behave like a water-in-water emulsion, where their micro-structure is determined by the volume ratio between the segregated phases. In the case of thermal transitions it was observed that compatible mixtures (without phase separation) showed a single glass transition temperature (Tg) that was fitted with models previously described in literature. On the contrary, in full (incompatibility) or partial (limited compatibility) phase separated aqueous mixtures, the Tg was determined by morphology and the extent of phase segregation. Moreover, it was found that the micro-structure defines both the rheological behavior (solid character, G'; relative viscoelasticity, tan δ) and macrostructural characteristics (hardness) of mixed gels are determined by the component (WPC or HPMC) which contitutes the continuous phase. However, the gelation temperature (Tgel), as well as the glass transition temperature (Tg) were determined by morphology and the degree of phase separation. Furthermore, mixtures of whey proteins (β-lactoglobulin) and hydroxypropylmethylcellulose (E50LV) in conditions of limited thermodynamic compatibility and concentrations that allow saturation of the interface for both biopolymers, showed a competitive behavior at the air-water, which was modulated by pH. Because of their greater surfactant character and good film forming properties, the HPMC dominated both surface pressure and the rheology of interfacial films. Finally, it was demonstrated the ability of WPC/HPMC aqueous two-phase systems (ATPS) to fractionate low molecular weight (α-lactalbumin and β-lactoglobulin) whey proteins. In general, this work contributes to the knowledge of understanding the interactions between proteins and polysaccharides, and their possible applications in the field of science and technology.
Fil: Jara, Federico Luis. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.