DISSERTAÇÃO DE MESTRADO · 2019-02-07 · Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Rio...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
CARACTERIZAÇÃO TÉRMICA DE SORO DE LEITE CAPRINO E
BOVINO ATRAVÉS DE CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE
VARREDURA (DSC) E ANÁLISES TERMOGRAVIMÉTRICAS (TGA)
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques
Orientadora: Profa. Dra. Camila Gambini Pereira
Natal/RN
Novembro/2018
Isabelly Paula De Sousa Azevedo Henriques
CARACTERIZAÇÃO TÉRMICA DE SORO DE LEITE CAPRINO E
BOVINO ATRAVÉS DE CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE
VARREDURA (DSC) E ANÁLISES TERMOGRAVIMÉTRICAS (TGA)
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa
de Pós-Graduação em Engenharia Química da
Universidade Federal do Rio Grande do Norte,
como parte dos requisitos necessários para a
obtenção do Título de Mestre em Engenharia
Química, sob a orientação da Profa. Dra. Camila
Gambini Pereira.
Natal/RN
Novembro/2018
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN
Sistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede
Henriques, Isabelly Paula de Sousa Azevedo.
Caracterização térmica de soro de leite caprino e bovino
através de calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análises
termogravimétricas (TGA) / Isabelly Paula de Sousa Azevedo
Henriques. - 2018.
111 f.: il.
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande do
Norte, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Química. Natal, RN, 2018.
Orientadora: Profa. Dra. Camila Gambini Pereira.
1. Soro de leite - Dissertação. 2. Beta-lactoblogulina -
Dissertação. 3. Alfa-lactalbumina - Dissertação. 4. DSC -
Dissertação. 5. TGA - Dissertação. I. Pereira, Camila Gambini.
II. Título.
RN/UF/BCZM CDU 637.12(043.3)
Elaborado por FERNANDA DE MEDEIROS FERREIRA AQUINO - CRB-15/301
HENRIQUES, Isabelly Paula de Sousa Azevedo – Caracterização térmica de soro de leite
caprino e bovino através de calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análises
termogravimétricas (TGA). 2018. 111 p. Dissertação de Mestrado, UFRN, Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Química. Área de Concentração: Engenharia Química. Linha de
Pesquisa: Termodinâmica. Natal/RN, Brasil.
Orientadora: Profa. Dra. Camila Gambini Pereira
Resumo: O soro de leite é um subproduto da indústria de laticínios que possui excelentes
propriedades nutricionais, funcionais e fisiológicas, associadas a um elevado teor proteico. No
entanto, para que seja comercializado é necessário um tratamento complexo, limitando o seu
aproveitamento, especialmente para pequenos agricultores. Como consequência, o soro de leite
algumas vezes é descartado de modo inadequado no meio ambiente, causando problemas
ambientais. A α-lactalbumina (α-La) e a β-lactoglobulina (β-Lg) são as proteínas mais abundantes
no soro, suas características possibilitam a aplicação em produtos alimentícios, principalmente,
com o intuito de elevar o valor nutricional e promover características funcionais. Apesar de
estarem presentes em quase todos os soros de animais ruminantes, podem apresentar variantes
de uma espécie para outra, conferindo diferentes características de acordo com a espécie animal.
O estudo da análise térmica de proteínas é de fundamental importância em razão da influência da
temperatura no comportamento das proteínas e em suas propriedades. As técnicas de análise
termogravimétrica (TGA) e calorimetria diferencial de varredura (DSC) são algumas das mais
utilizadas no estudo térmico. Dessa forma, o objetivo do presente estudo foi realizar a análise
comparativa dos soros de origem caprina e bovina in natura, com ênfase na caracterização
térmica proteínas α-La e β-Lg, provenientes do soro de leite caprino e bovino in-natura. Para tal,
foram realizadas análises de caracterização físico-química e de análises térmicas do soro de leite
caprino e bovino in natura. A análise térmica foi conduzida utilizando um aparato de análises
simultâneo de TGA/DTG e DSC com amostras de soro e soluções de proteína padrão. Os
resultados obtidos nesse estudo demonstraram que as amostras de soro de leite de diferentes
origens possuem comportamento térmico parecido, com a existência de um processo endotérmico
acompanhado por um processo exotérmico, com valores de T1, T2 e ∆H2 próximos, 83,4±0,7℃,
106,3±0,7℃ e 62±2 J/g para o soro caprino, respectivamente; e 82±3℃, 107±1℃ e 65±4 J/g para
o soro bovino, respectivamente; e ∆H1 de 144±3 J/g e 151±3 J/g, para o soro caprino e bovino,
respectivamente. O soro de leite caprino sem congelamento apresentou maiores valores de T1, T2
e ∆H1 quando comparado ao do soro de leite com congelamento de, 89±2 ℃, 108 ±1℃ e 149±28
J/g, respectivamente.
Palavras-chave: Soro de leite, β-lactoglobulina, α-lactalbumina, DSC, TGA.
HENRIQUES, Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques– Thermal characterization of
goat and bovine whey protein by differential scanning calorimetry (DSC) and
thermogravimetric analysis (TGA). 2018. 111 p. Post-graduation program of Chemical
Engineering, Federal University of Rio Grande do Norte. Area of Concentration: Chemical
Engineering. Line of Research: Thermodynamics. Natal/RN, Brazil.
Advisor: Profa. Dra. Camila Gambini Pereira
ABSTRACT
Whey is a by-product of the dairy industry which has excellent nutritional, functional and
physiological properties, associated with a high protein content. However, for it to be
industrialized, it is necessary a complex treatment, limiting its use, especially for small farmers.
As a consequence, whey is sometimes disposed inappropriately in the environment, causing
environmental problems. β-lactoglobulin (β-Lg) and α -Lactalbumin (α-La) are the most
abundant proteins in whey, their characteristics make possible their application in food products,
mainly with the purpose of increasing the nutritional value and promoting functional
characteristics. Although they are present in the whey of almost all ruminants, they can have
variants from one species to another, conferring different characteristics according to the animal
species. The study of thermal analysis of proteins has fundamental importance due to the
influence of temperature on the behavior of proteins and their properties. The techniques of
thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) are some of the
most used in the thermal study. Thus, the objective of the present study was to perform the
comparative analysis of goat and bovine whey in natura, with emphasis on the thermal
characterization of α-La and β-Lg proteins from goat and bovine whey in natura. For this,
analyzes of physical-chemical characterization and thermal analysis of goat and bovine whey in
natura were carried out. Thermal analysis was conducted using a simultaneously apparatus of
analyzes of TGA/DTG and DSC with whey samples and solutions of standard proteins previously
treated. The results obtained in this study demonstrated that the samples of whey of different
origins have similar thermal behavior, with the existence of an endothermic process accompanied
by an exothermic process and values of T1, T2 e ∆H2 close, 83,4±0,7℃, 106,3±0,7℃ e 62±2 J/g
from caprine whey, respectively; e 82±3℃, 107±1℃ and 65±4 J/g from bovine whey,
respectively; and ∆H1, 144±3 J/g and 151±3 J/g, from caprine and bovine whey, respectively.
The non-frozen caprine whey had higher values of T1, T2 e ∆H1 when compared to the frozen
caprine whey, 89±2 ℃, 108 ±1℃ and 149±28 J/g, respectively.
Keywords: Whey, β-lactoblogulin, α-lactalbumin, DSC, TGA.
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho a todos aqueles que
torceram por mim e acreditaram, em
especial a duas das mulheres mais
incríveis: minhas avós, que sei que estão
orando por mim lá de cima. Essa vitória
não é só minha, obrigada a todos.
“E Jesus lhes disse: Se tiverdes fé como
um grão de mostarda, direis a este monte:
Passa daqui para acolá, e há de passar; e
nada vos será impossível (Matheus 17:20)
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, pelo seu infinito amor e misericórdia por mim.
Agradeço aos meus pais, por me apoiarem durante toda minha vida e por me incentivarem a
realizar meus sonhos. À toda minha família de um modo geral, em especial minhas irmãs por
acreditarem na minha força. Ao meu sobrinho Gabriel e minhas cachorras, por tornarem meus
dias mais alegres.
Agradeço a Vicente, por ser o melhor amigo, companheiro e namorado. Por me ajudar a
suportar todas as dificuldades dos meus dias, além de toda ajuda. Por sempre acreditar em mim
e me fazer acreditar também. Obrigada por me apoiar na decisão mais difícil da minha vida. Te
amo, você traz luz para minha vida.
Agradeço a minha orientadora, Profa. Dr
a. Camila Gambini, por acreditar no meu potencial e
por todos os ensinamentos durante o mestrado.
Agradeço a todos meus amigos, por compartilharem tantos momentos. A Cida pela amizade de
tantos anos e por se fazer presente em todo meu mestrado, sendo de fundamental importância
para todo o desenvolvimento dele. Agradeço também a Kelvin, Rebeka e Vanessa, que tiveram
uma grande participação no desenvolvimento do trabalho, na compra dos materiais, no
desenrolar burocráticos.
Agradeço aos membros da banca, Prof. André, Profa. Magna, Suzara e Rogéria por
disponibilizarem tempo para compartilhar de seus conhecimentos. Além de todos os
professores que contribuíram para o desenvolvimento da minha vida acadêmica.
Agradeço aos funcionários e membros do programa PPGEQ da UFRN e funcionários da
UFRN, Prof. Eduardo, Mazinha, Medeiros, Thyrone, Joadir, Allyne, Carol, Suzara, Juliana e
Luziany. Fábio pela contribuição no desenvolvimento dos experimentos. Ao Prof. Adriano
Rangel e a técnica Emanuelle do LABOLEITE em Jundiaí onde foram realizadas as análises
no DairySpec.
Agradeço a Hiltomar Ferreira Praxedes, pela doação do soro caprino e a empresa Leite do
Sertão, pela doação do soro de leite bovino.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 13
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................................... 17
2.1 Leite de cabra............................................................................................................ 17
2.2 Soro de leite .............................................................................................................. 18
2.2.1 Composição ........................................................................................................ 20
2.2.2 Soro de leite e meio ambiente............................................................................. 20
2.2.3 Aplicações .......................................................................................................... 20
2.3 Proteínas ................................................................................................................... 21
2.3.1 Proteínas do soro de leite .................................................................................... 22
2.3.1.1 β-Lactoglobulina ......................................................................................... 23
2.3.1.2 α-Lactalbumina ........................................................................................... 25
2.4 Análise térmica ......................................................................................................... 27
2.4.1 DSC .................................................................................................................... 28
2.4.1.1 O equipamento ............................................................................................ 29
2.4.1.2 Os parâmetros .............................................................................................. 30
2.4.1.3 O experimento ............................................................................................. 30
2.4.1.4 Utilização da técnica DSC no estudo das proteínas .................................... 31
2.4.2 Análises termogravimétricas (TGA) .................................................................. 33
2.4.2.1 O equipamento ............................................................................................ 34
2.4.2.2 Os parâmetros .............................................................................................. 34
2.4.2.3 O experimento ............................................................................................. 35
2.4.2.4 Análise termogravimétrica e proteínas ........................................................ 36
2.4.3 Comportamento térmico das proteínas do soro de leite ..................................... 36
2.4.4 Congelamento de laticínios ................................................................................ 40
3 METODOLOGIA ............................................................................................................. 43
3.1 Obtenção da matéria-prima ...................................................................................... 43
3.2 Preparação das amostras ........................................................................................... 44
3.2.1 Amostras de soro de leite.................................................................................... 44
3.2.2 Soluções de proteínas padrão ............................................................................. 44
3.3 Caracterização físico-química .................................................................................. 45
3.3.1 Proteínas totais, lactose, gorduras e sólidos totais .............................................. 45
3.3.2 Cinzas ................................................................................................................. 45
3.3.3 Umidade ............................................................................................................. 46
3.3.4 pH ....................................................................................................................... 46
3.3.5 Densidade ........................................................................................................... 46
3.4 Análises térmicas: Análise termogravimétrica (TGA) acoplada a calorimetria
diferencial de varredura (DSC) ............................................................................................. 47
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................................................................................... 49
4.1 Análise das propriedades físico-químicas do soro de leite ....................................... 49
4.1.1 Propriedades físico-químicas do soro de leite caprino in-natura. ...................... 49
4.1.2 Propriedades físico-químicas do soro de leite bovino in-natura. ....................... 52
4.1.3 Análise comparativa das propriedades físico químicas de soro de leite caprino e
bovino 54
4.1.3.1 Análise comparativa das densidades de soro de leite caprino e bovino ...... 55
4.2 Análises térmicas ...................................................................................................... 55
4.2.1 Análises termogravimétricas (TGA) e termogravimetria derivada (DTG) ........ 56
4.2.2 Calorimetria diferencial de varredura (DSC) ..................................................... 64
4.2.2.1 Influência da espécie animal e fatores correlacionados .............................. 71
4.2.2.2 Influência do congelamento no comportamento térmico ............................ 75
4.2.2.3 Efeito dos eventos endotérmicos e exotérmicos sobre as proteínas ............ 76
4.2.3 Considerações finais perante as análises de TGA/DTG e DSC ......................... 77
5 CONCLUSÃO .................................................................................................................. 79
REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 82
APÊNDICE A – Densidade do soro de leite ............................................................................ 92
APÊNDICE B – Calorimetria diferencial de varredura ........................................................... 93
APÊNDICE C – Análises Termogravimétricas ..................................................................... 100
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 - Fluxograma geral da obtenção de soro de leite a partir da produção de queijo. .. 19
Figura 2.2 - Estrutura tridimensional da β-lactoglobulina. ..................................................... 24
Figura 2.3 - Conformação da proteína β-lactoglobulina com variações do pH....................... 25
Figura 2.4 - Estrutura tridimensional da α-lactalbumina. ........................................................ 26
Figura 2.5 - Adaptação de um esquema dos calorímetros: a) DSC com fluxo de calor, sendo
1- disco, 2-forno, 3- tampa, 4-sensor diferencial de temperatura; b) DSC com compensação de
potência , sendo 1- aquecedor, 2-sensor de temperatura. ......................................................... 29
Figura 2.6 - Diagrama representativo do comportamento de uma amostra analisada por DSC.
.................................................................................................................................................. 31
Figura 2.7 - Representação da estrutura de uma termobalança utilizada em experimentos de
termogravimetria. ..................................................................................................................... 34
Figura 2.8 - Diagrama representativo de um comportamento de amostra analisada por TGA.
.................................................................................................................................................. 35
Figura 3.1 - Amostras de soro de leite caprino. ....................................................................... 43
Figura 3.2 - Amostras de soro de leite bovino. ....................................................................... 44
Figura 3.3 - Fluxograma do processo da análise de umidade.................................................. 46
Figura 4.1 - Análise comparativa das densidades de soro de leite caprino e bovino. ............. 55
Figura 4.2 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soro de soro de leite
caprino com congelamento obtido por a) TGA b) DTG. ......................................................... 56
Figura 4.3 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soro de leite bovino com
congelamento obtido por a) TGA b) DTG. .............................................................................. 57
Figura 4.4 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soro de leite caprino sem
congelamento obtido por a) TGA b) DTG. .............................................................................. 59
Figura 4.5 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soluções de proteína
padrão de β-lactoglobulina (100g/L) obtido por a) TGA b) DTG. ........................................... 61
Figura 4.6 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soluções de proteína
padrão α-lactalbumina (100g/L) obtido por a)TGA b)DTG..................................................... 62
Figura 4.7 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soro de leite caprino com
congelamento obtido por DSC. ................................................................................................ 64
Figura 4.8 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soro de leite bovino com
congelamento obtido por DSC. ................................................................................................ 65
Figura 4.9 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soro de leite caprino sem
congelamento obtido por DSC. ................................................................................................ 67
Figura 4.10 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de solução de proteína
padrão de β-lactoglobulina (100g/L) obtidas por DSC. ........................................................... 68
Figura 4.11 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soro de solução de
proteína padrão de α-lactalbumina (100g/L) obtidas por DSC. ............................................... 69
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 - Composição do leite de diferentes espécies. ....................................................... 18
Tabela 2.2 - Componentes protéicos do soro de leite bovino e suas características. .............. 22
Tabela 2.3 - Estudo de proteínas utilizando a técnica DSC. .................................................... 32
Tabela 2.4 - Caráter exotérmico/ endotérmico dos picos DTA ou DSC de acordo com a
origem do fenômeno. ................................................................................................................ 37
Tabela 2.5 - Referências do comportamento térmico das proteínas do soro de leite. ............. 38
Tabela 4.1 - Propriedades físico-químicas do soro de leite caprino in-natura sem
congelamento. ........................................................................................................................... 50
Tabela 4.2 - Propriedades físico-químicas do soro de leite bovino in-natura sem
congelamento. ........................................................................................................................... 53
Tabela 4.3 - Comparativo entre as propriedades do soro de leite caprino e bovino. ............... 54
Tabela 4.4- Percentuais de massa perdida das amostras submetidas a análises
termogravimétricas. .................................................................................................................. 63
Tabela 4.5 - Dados de temperatura de pico e entalpia de transição para as amostras
analisadas. ................................................................................................................................. 70
Tabela 4.6 - Influência da concentração. ................................................................................. 74
ABREVIAÇÕES
Sigla Nome
α-La α-Lactalbumina
β-Lg β-Lactoglobulina
TG Termogravimetria
DSC Calorimetria diferencial de varredura
DTG Termogravimetria Derivada
DTA Análise Térmica Diferencial
TGA Análises Termogravimétricas
CAPÍTULO 1
Introdução
Capítulo 1 - Introdução 13
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
1 INTRODUÇÃO
O desenvolvimento da caprinocultura está concentrado na produção para subsistência
de pequenos produtores. O elevado valor nutricional dos produtos derivados do leite de cabra,
assim como o fato de não causar reações adversas como as que ocorrem com o consumo de
leite bovino e seus derivados, estão desencadeando o interesse industrial na produção de
laticínios e carne oriundos de caprinos (HAENLEIN, 2004).
No cenário brasileiro, observa-se que o país possui uma participação pouco
representativa na produção mundial de leite de cabra, correspondente a 1,1 %, no ano de 2005.
Entretanto, o país possui um dos maiores rebanhos de caprinos, encontrando-se na décima
colocação do ranking mundial, o que representa um grande potencial para desenvolvimento
deste setor. A região nordeste é detentora de 91,6% dos animais (EMBRAPA, 2014), com uma
produção média de 14,201 milhões de litros de leite/ano (IBGE, 2006).
O processo produtivo da obtenção de queijo é responsável por uma grande produção de
resíduos, como por exemplo o soro de leite. Do insumo inserido para a produção queijeira,
apenas 10-20% é convertida em queijo (ALVES et al., 2014).
O soro do leite, popularmente conhecido como “whey”, é o subproduto líquido obtido
após a separação dos coágulos de leite resultantes da produção de queijo ou de caseína
(HUFFMAN & FERREIRA, 2011). O whey pode ser industrializado e comercializado, no
entanto, requer um tratamento adicional, o que dificulta seu aproveitamento dentro da indústria.
Como resultado, por muitos anos este subproduto está sendo descartado em corpos d’água sem
o tratamento adequado, provocando danos ao meio ambiente (PRAZERES et al., 2012).
A espécie e perfil do animal produtor do leite, as características sazonais e os processos
utilizados na fabricação do leite e do queijo possuem influência nas propriedades do soro de
leite (ALVES et al., 2014).
Estudos demonstram que o soro do leite tem um alto valor nutricional agregado, sendo
constituído principalmente por água, com 6% de teor de sólido, dos quais a maior quantidade é
constituída por lactose, e em menor quantidade existe uma mistura de proteínas (β-
lactoglobulina, α-lactalbumina, albumina, imunoglobulina, entre outras) (SWAISGOOD,
1996).
As proteínas β-lactoglobulina (β-lg) e α-lactalbumina (α-la) estão em maior proporção
no soro de leite. A β-lg representa 50% do teor proteico do soro. Apesar de ser o componente
proteico mais comum no leite dos mamíferos, não está presente no leite humano. Esta proteína
é a principal responsável pelas características do soro. A α-la representa 20% do teor de
Capítulo 1 - Introdução 14
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
proteínas, está presente em todos os mamíferos, e é a única proteína capaz de ligar-se ao cálcio
(EDWARDS et al., 2009).
De acordo com a literatura, as proteínas α-la e β-lg presentes no soro do leite de
diferentes espécies apresentam diferenças nas composições de aminoácidos em sua estrutura
primária (PIKE et al., 1996; HERNÁNDEZ-LEDESMA et al., 2008; MARTINS, 2010).
Segundo Freire (2015), a diferença na composição dos aminoácidos pode ocasionar diferença
em algumas variáveis da proteína, como verificado com o tempo de retenção obtido em
cromatogramas.
Na produção de lácteos e derivados são aplicados diversos processos de tratamento
térmico, que de acordo com a temperatura, tempo e taxa de aquecimento utilizados podem
ocasionar mudanças na estrutura dos seus componentes (MANZO et al., 2015).
A análise térmica é um conjunto de técnicas de fundamental importância para
compreensão do comportamento das proteínas e de sua estabilidade, visto que permitem
analisar as mudanças das propriedades térmicas de uma substância em função da temperatura
(COSTA, 2010).
Dentre as técnicas de análise térmica, as mais empregadas são Termogravimetria
(TGA), Termogravimetria Derivada (DTG), Análise Térmica Diferencial (DTA) e Calorimetria
Diferencial de Varredura (DSC).
A termogravimetria é uma técnica em que uma pequena quantidade de amostra é
submetida a uma programação controlada de temperatura, a variação desta massa é então
observada em função da temperatura ou do tempo (IONASHIRO et al., 2005). A TGA e a DTA
são técnicas simultâneas que podem ser obtidas por um mesmo equipamento sobre uma mesma
amostra (IONASHIRO & GIOLITO, 1980). A Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC –
Differential Scanning Calorimetry) mensura a variação de energia entre uma substância e uma
referência em função da temperatura (BERNAL et al., 2002).
O estudo do soro de leite e de suas propriedades é de fundamental importância do ponto
de vista ambiental, com o intuito de evitar o descarte inapropriado deste material, visto que este
possui um elevado potencial poluente e apenas cerca de 15% é aproveitado (CAPITANI et al.,
2005). Outro aspecto importante é do ponto de vista econômico, além das excelentes
propriedades nutricionais, funcionais e fisiológicas das proteínas contidas no soro, é importante
ressaltar que a região nordeste tem um grande potencial para a produção de soro de leite caprino,
e o aproveitamento deste material com incentivo do governo é uma alternativa para
desenvolvimento da agricultura dos pequenos produtores.
Capítulo 1 - Introdução 15
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
Desta forma, o presente trabalho é importante para determinar as propriedades do soro
caprino, o qual possui um grande potencial regional em comparação com o soro de origem
bovina, produzido em maior escala no país. O objetivo geral do trabalho é realizar um estudo
comparativo entre as propriedades do soro de leite caprino e bovino e de suas proteínas
majoritárias (α-la e a β-lg), com o intuito de evidenciar as diferenças nas propriedades de
proteínas de soro oriundas de espécies diferentes. E, como objetivos específicos, obter a
caracterização físico-química das amostras de soro de leite caprino e bovino in-natura; avaliar
e comparar o comportamento térmico das amostras de soro de leite caprino com e sem
congelamento, bem como para o soro bovino (com congelamento), por meio das técnicas de
calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análises termogravimétricas (TGA).
Este trabalho está dividido em 5 capítulos. O Capítulo 1 apresenta a introdução do tema
e os objetivos. O Capítulo 2 contém a revisão bibliográfica, em que são abordados aspectos
teóricos relativos a estudos relacionados ao tema, além da metodologia utilizada no trabalho,
bem como a importância deste trabalho O Capítulo 3 traz a metodologia utilizada para a
realização dos experimentos, assim como os materiais e equipamentos utilizados e as condições
experimentais empregadas. No Capítulo 4 estão os resultados e discussões relativos aos ensaios
realizados. O Capítulo 5 apresenta as conclusões obtidas.
CAPÍTULO 2
Revisão Bibliográfica
Capítulo 2 - Revisão bibliográfica 17
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Leite de cabra
A produção de leite de cabra ocorre principalmente em países em desenvolvimento, no
entanto, ainda é pouco representativa se comparada com o leite de outras fontes animais. De
acordo com a Food and Agriculture Organization (FAO), a produção de leite bovino representa
83% da produção global, enquanto a produção de leite caprino corresponde a 2,4% apenas
(FAO, 2013).
O leite caprino possui coloração branca, oriundo da ausência de β-caroteno, apresenta
sabor variante de acordo com as condições em que o animal foi criado, com uma acidez normal
entre 12-14° Dornic, pH 6,4 e tem ponto de congelamento em -0,58 °C. Seu odor não é forte,
mas, pode tornar-se mais proeminente ao final da lactação (GOMES et al., 1997; RIBEIRO &
RIBEIRO, 2001).
No Brasil a produção de leite caprino tem aumentado significativamente, o que pode ser
justificado por três fatores principais: a qualidade do alimento, o grande número de animais e o
incentivo do governo de alguns estados. De acordo com FAO, em 1984 a produção do Brasil
era de 114 mil toneladas de leite, em 2014 o número subiu cerca de 34,8% atingindo o valor de
153,659 mil toneladas. Ainda assim, a produção se restringe aos pequenos agricultores.
O leite de cabra pode ser encontrado nas formas de leite de cabra integral, queijo de
cabra , leite em pó, leite esterilizado e leite UH- Longa Vida, e como aditivos em produtos
lácteos (BORGES & BRESSLAU, 2002).
De acordo com Haenlein (2004), o leite de cabra possui propriedades que auxiliam na
nutrição de crianças e idosos, é utilizado no tratamento de pessoas alérgicas a leite bovino e de
problemas gastrointestinais, além de reduzir colesterol total e as lipoproteínas de baixa
densidade (LDL), devido a presença de triglicerídeos de cadeia média.
Ao comparar o leite de origem caprina e bovina, observa-se que ambos possuem as
mesmas proteínas principais, entretanto, apresentam variantes genéticos e quantidades proteicas
diferentes. No caso do leite bovino, a caseína majoritária é a α (a principal proteína que causa
alergia), enquanto que no caprino a β-caseína se apresenta em maior proporção. Em termos de
aminoácidos essenciais, 60% estão presentes em maior quantidade no leite caprino do que no
Capítulo 2 - Revisão bibliográfica 18
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bovino (treonina, isoleucina, lisina, cistina, tirosina e valina) (CENACHI, 2012; HAENLEIN,
2004).
O leite caprino apresenta os mesmos minerais que o leite bovino, mas com valores
superiores de potássio, cloreto, magnésio, e teor de minerais variando de 0,70 à 0,85 %
(FERNANDES, 2013).
A Tabela 2.1 apresenta dados de composição do leite oriundo de quatro diferentes
fontes, compilado por Park et al. (2007).
Tabela 2.1 - Composição do leite de diferentes espécies.
Composição Cabra Ovelha Vaca Humano
Gordura (%) 3,8 7,9 3,6 4,0
Sólidos não gordurosos (%) 8,9 12,0 9,0 8,9
Lactose (%) 4,1 4,9 4,7 6,9
Proteína (%) 3,4 6,2 3,2 1,2
Caseína (%) 2,4 4,2 2,6 0,4
Albumina globulina (%) 0,6 1,0 0,6 0,7
Proteína não nitrogenada (%) 0,4 0,8 0,2 0,5
Cinzas (%) 0,8 0,9 0,7 0,3
Calorias/ 100 mL 70 105 69 68
Fonte: Adaptado de Park et al. (2007)
2.2 Soro de leite
O soro é um subproduto líquido do leite, oriundo do processo de produção de queijo ou
de caseína, conhecido também como whey (termo comercial), soro lácteo, soro de queijo ou
lacto-soro (BALDASSO, 2008).
No processo produtivo do queijo, os coágulos são a parte de interesse aproveitadas para
o produto final, enquanto a fração líquida, o soro, é um “resíduo”. A conversão de matéria-
prima (leite) em queijo é baixa, sendo apenas cerca de 10% convertida em produto (HUFFMAN
& FERREIRA, 2011).
A Figura 2.1 apresenta o fluxograma do processo de obtenção do soro de leite através
da produção de queijo.
Capítulo 2 - Revisão bibliográfica 19
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Figura 2.1 - Fluxograma geral da obtenção de soro de leite a partir da produção de queijo.
Adaptado de ABIQ (2017).
A projeção para produção de queijo no Brasil no ano de 2017 segundo a Organization
for Economic Cooperation and Development e Food and Agriculture Organization
(OECD/FAO) era de 795,98 mil toneladas de queijo, equivalente a aproximadamente 7,2
milhões de toneladas/ano de soro de leite produzidas no país (CONAB, 2017).
Leite cru
Pasteurização do leite
Coagulação (adição de coalho, fermento ou
ácido láctico)
Corte
Agitação e aquecimento
Enformagem
Prensagem
Salga
Maturação
Embalagem
Separação do soro
Capítulo 2 - Revisão bibliográfica 20
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2.2.1 Composição
O soro de leite é composto em média de 6-7% de sólidos, dos quais 4,5-5,0% é formado
lactose, 0,7-0,9% de proteínas solúveis, além de possuir minerais e lipídios. O teor proteico é
composto principalmente por β-lactoglobulina, α-lactalbumina, albumina bovina sérica
(BSA), imunoglobulinas e outras proteínas (SISO, 1996).
A composição do soro é variável e influenciada por alguns parâmetros, como: processos
utilizados na produção do leite, queijo ou caseína, tipo de queijo (BONFIM et al., 2015), além
das condições sazonais, espécie produtora e condições em que a mesma foi criada
(CAVALCANTI, 2010).
A metodologia utilizada na produção determinará o tipo de soro produzido. O soro ácido
(pH <6,0) é obtido quando a coagulação é realizada por acidificação, por outro lado, o soro
doce é resultado de uma coagulação por ação enzimática (Segundo o Regulamento Técnico de
Identidade e Qualidade de Soro de Leite (Brasil, n° 53, MAPA, 2013).
2.2.2 Soro de leite e meio ambiente
O caráter altamente orgânico do soro de leite o torna um grande poluidor com demanda
bioquímica de oxigênio (DBO) de 30.000 – 50.000 ppm e demanda química de oxigênio (DQO)
de 60.000 – 80.000 ppm (SISO, 1996). Uma indústria de laticínios ao produzir 20 litros de soro,
possui o mesmo potencial poluente dos efluentes gerados por dez habitantes (MOREIRA et al.,
2000). Este subproduto, apesar de suas características excepcionais, é frequentemente
despejado em esgotos e corpos d’água sem o tratamento adequado. O aproveitamento do soro
do leite é uma alternativa que além de evitar a poluição do meio ambiente pode resultar em
produtos com boas propriedades (ANTUNES et al., 2004). O soro de leite geralmente é
utilizado como aditivo de alimentos, no Brasil cerca de 15% apenas é aproveitado (CAPITANI
et al., 2005).
2.2.3 Aplicações
O soro apresenta características de formação e estabilidade de espuma, geleificação e
Capítulo 2 - Revisão bibliográfica 21
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emulsificação, alteração da viscosidade e solubilidade, além de serem facilmente digeríveis e
possuírem uma rápida absorção (KINSELLA & WHITEHEAD, 1989; SGARBIERI, 2004).
Alguns estudos relatam a possibilidade de aplicações para o soro de leite, na indústria
de panificação sendo adicionado à pães e bolos, promovendo características à textura, sabor,
cor, melhorar a estabilidade e capacidade emulsificante (KINSELLA, 1976; ZAVAREZE et
al., 2010). Na produção de suplementos alimentares, por seu alto teor proteico e por contribuir
para retenção de nitrogênio (HARAGUCHI et al., 2006). Em doces que utilizam laticínios, para
aumentar as propriedades nutricionais, diminuir custos (por ser um subproduto barato), além
de impedir a formação de cristais (SILVA et al., 2004). No setor de bebidas lácteas, com o
intuito de adicionar nutrientes (ROCHA et al., 2016).
2.3 Proteínas
Proteínas são constituídos por moléculas de aminoácidos com ligações peptídicas (LI &
WU, 2014), por sua vez formados pelos elementos químicos: carbono, hidrogênio, oxigênio,
nitrogênio e enxofre. As proteínas diferenciam-se na estruturação de grupos aminoácidos
(número, posição e classificação) (SWAISGOOD, 1996).
No total existem 20 aminoácidos que constituem as proteínas, dentre esses aminoácidos
há duas classificações: aminoácidos essenciais e não essenciais. Os aminoácidos essenciais são
aqueles que o organismo humano não é capaz de sintetizar, mas podem ser obtidos com o
consumo de leite, carnes, ovos, cereais, leguminosas e oleaginosas. Os aminoácidos não
essenciais são aqueles que o nosso organismo é capaz de produzir (SWAISGOOD, 1996; WU,
2009). Os aminoácidos essenciais são importantes para reconstituição e construção de
músculos, ossos e células, além de ser uma fonte de energia (ANTUNES, 2003).
A funcionalidade da proteína está intrinsicamente ligada à sua estrutura. A estrutura
primária é constituída por uma sequência linear de aminoácidos, que a partir de dobramentos
formando uma estrutura secundária, que por sua vez sofre dobramentos até atingir a estrutura
terciária (ALMEIDA et al., 2013). A estrutura proteica é influenciada por fatores intrínsecos
da proteína (flexibilidade, tamanho e hidrofobicidade) e por propriedades físico-químicas da
solução proteica (pH, temperatura, força iônica (TURGEON et al., 1992).
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Outro parâmetro importante a ser analisado são variantes genéticas nas proteínas, que são
alterações mutagênicas na estrutura primária das proteínas, em que ocorre permuta de alguns
aminoácidos (SGARBIERI, 2005).
2.3.1 Proteínas do soro de leite
As proteínas do soro de leite são constituídas por β-lactoglobulina (β-lg), α-lactalbumina
(α-la), albumina do soro bovino (BSA), imunoglobulinas, lipoproteínas, lactoferrina,
lactoperoxidase e glicomacropeptídeos. E são conhecidas por suas propriedades funcionais,
nutricionais e fisiológicas (BALDASSO, 2008). A Tabela 2.2 apresenta as principais proteínas
do soro e os aspectos de suas moléculas.
Tabela 2.2 - Componentes protéicos do soro de leite bovino e suas características.
Proteína Concentração
(g/L)
Massa molecular
(kDa)
Número de
aminoácidos
residuais
β-lactoglobulina 2,7 18,277 162
α-lactalbumina 1,2 14,175 123
BSA 0,25 66,267 582
Imunoglobulinas (A , M e C) 0,65
25,000 (cadeia curta)
+50,000 (cadeia
longa)
-
Lactoferrina 0,1 80,000 700
Fonte: Poppi et al. (2010)
A β-lactoglobulina e α-lactalbumina são as proteínas em maior proporção variando em
torno de 70% do teor proteico, e são responsáveis pela hidratação e geleificação, além de
emulsificação e formação de espuma, sendo utilizado como aditivo em produtos alimentícios
Além de causar alterações na textura, viscosidade, aparência e odor dos produtos alimentícios
(COSTA et al., 2013; MORR & HA, 1993 ; SILVA et al., 2004).
Os aminoácidos essenciais são importantes componentes das proteínas, e representam
cerca de 60% do valor proteico do soro, resultando em um alto valor nutricional. Contêm níveis
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de leucina, lisina elevados comparado a outras fontes, e possuem teores consideráveis de
cisteína e metionina. Além de serem rapidamente absorvidos pelo corpo humano (RICHARDS,
2002; HARAGUCHI et al., 2006).
Esta proteína apresenta também atividade antimicrobiana e antiviral (PELLEGRINI et
al., 1999; PELLEGRINI et al., 2001), ação anticancerígena (MCINTOSH et al., 1995;
MCINTOSH et al., 1998, 2001), redução dos níveis de triglicérides e colesterol (NAGAOKA
et al., 2001) foram observadas nas proteínas do soro.
2.3.1.1 β-Lactoglobulina
β-lactoglobulina é uma proteína globular de pequeno porte, constituída por 162
aminoácidos com peso molecular de 18 kDa. A β-lg é a proteína em maior proporção no soro
de leite da maioria dos ruminantes, no entanto, ausente no leite humano. Apresenta
sensibilidade à alterações de pH e temperatura (KONTOPIDIS et al., 2004, MIZUBUTI, 1994).
2.3.1.1.1 Estrutura
A estrutura é formada por nove segmentos em folhas β paralelas com sentidos opostos
organizados em forma de um barril, por sua vez ligados a moléculas hidrofóbicas em seu
interior (POPPI et al., 2010).
A sua estrutura é classificada como lipocalina, com uma forma de “cálice” de caráter
hidrofóbico que tem a função de transporte, conferindo as propriedade funcionais que são
aplicadas no ramo alimentício (SGARBIERI, 2005). A Figura 2.2 apresenta a representação
tridimensional desta proteína.
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Figura 2.2 - Estrutura tridimensional da β-lactoglobulina.
Retirado de Sgarbieri (2005).
A estrutura primária da β-lactoglobulina é constituída por duas pontes dissulfeto e um
grupo triol livre (BALDASSO, 2008). A secundária é formada por 15% de α-hélice, 50% de
folhas β pregueadas e 35% de estruturas inorgânicas (DE SÁ, 2008). A β-lactoglobulina possui
diferentes variantes conforme a espécie do animal. No caso dos bovinos, as principais variantes
são A e B (BOTARO, 2007).
Em temperaturas próximas de 50 °C, ocorrem modificações reversíveis. No entanto, ao
aproximar-se da faixa de 65-70 °C, a proteína sofre alterações de conformação irreversíveis
(ANTUNES, 2003; POPPI et al., 2010).
Para valores de pH inferiores a 3,5 e superiores a 7,5 ocorre dissociação e a β-Lg se
apresenta como monômero. No intervalo de 3,5 e 5,1, ocorre polimerização do dímero
formando um octômero. Para pH acima do ponto isoelétrico (5,2), a proteína apresenta sua
forma dimérica (ANTUNES, 2003). A Figura 2.3 representa as alterações na estrutura proteica
de acordo com as variações do pH.
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Figura 2.3 - Conformação da proteína β-lactoglobulina com variações do pH.
Retirado de Kinsella & Whitehead (1989).
2.3.1.1.2 Propriedades funcionais e aplicações
De acordo com Nagaoka et al. (2001), os peptídeos derivados da β-Lg bovina liberados
por hidrólise enzimática tem a capacidade de influenciar os níveis de colesterol, alterando a
absorção do colesterol em ratos, além da inibição de lesões cancerígenas, resultante da presença
de cisteína (aminoácido essencial) que estimula a síntese de glutationa, um tripeptídeo
anticancerígeno produzido pelo fígado que atua contra tumores intestinais (MCINTOSH et al.,
1995).
2.3.1.2 α-Lactalbumina
A α-lactalbumina é a proteína com segunda maior proporção no soro de leite,
constituindo 13% total do teor proteico. É uma proteína globular com massa molecular de 14
kDa, formada por 123 resíduos de aminoácidos (ANTUNES, 2003). Em pH de 6,7 e
temperatura de 65ºC sofre desnaturação (POPPI et al., 2010).
Diferencia-se por ser capaz de ligar-se à cátions metálicos. Sua ligação com o cálcio,
possibilita a afinidade por outros metais, como: Mn2+, Mg2+, Na+, K+, Cd2+, Cu2+ e Al+3,
(PERMYAKOV & BERLINER, 2000; SGARBIERI, 2005).
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Em valores de pH inferiores a 4,2 (ponto isoelétrico), a molécula pode associar-se
formando dímeros e trímeros, e acima de 6,6 apresenta-se como um monômero (BALDASSO,
2008; LOURENÇO, 2000).
2.3.1.2.1 Estrutura
A α-la apresenta uma estrutura elíptica com uma fissura que divide sua estrutura em dois
lóbulos, quatro regiões em α-hélice formam um lado da fenda, com quatro regiões em α- hélice
de um lado, duas regiões em folhas β do outro lado da fenda (SGARBIERI, 2005). A sua
estrutura proteica é constituída por quatro ligações dissulfeto e não contém grupo tiol livre. A
estrutura secundária, contêm 26% α-hélice, 14% de folhas β, e o restante de estruturas
desorganizadas (LOURENÇO, 2000). A Figura 2.4 apresenta a estrutura tridimensional da α-
lactalbumina.
Figura 2.4 - Estrutura tridimensional da α-lactalbumina.
Retirado de Sgarbieri (2004).
Na Figura 2.4, I, II, III e IV representam as pontes dissulfeto, 60, 104 e 118 são as
cadeias laterais de triptofano e a esfera representa a molécula de cálcio.
2.3.1.2.2 Propriedades funcionais e aplicações
Esta proteína tem fundamental importância na síntese de lactose, atuando como
modificadora da enzima galactosil transferase que participa da síntese da lactose, acelerando
esta reação (ANTUNES, 2003).
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A α-La influencia no aumento de triptofano na corrente sanguínea, que é o precursor da
serotonina e melatonina, podendo causar alterações no comportamento, na saciedade, no
temperamento e na percepção da dor (HEINE et al., 1991; YOGMAN et al., 1982).
Segundo estudos realizados em animais, atua na prevenção de úlcera gástrica causada
por etanol absoluto e por estresse (MATSUMOTO et al., 2001). Além de apresentar atividade
bactericida com propriedade de causar a morte de células tumorais (PERMYAKOV &
BERLINER, 2000).
2.3.1.2.3 Composição das proteínas α-Lactalbumina e β-Lactoglobulina
As proteínas α-Lactalbumina e β-Lactoglobulina estão presentes no soro de leite da
maioria dos mamíferos. No entanto, a composição dos aminoácidos da estrutura primária destas
proteínas varia de acordo com a espécie do animal, o que influencia na variação da composição
das proteínas do leite de acordo com a espécie.
De acordo com estudos realizados, os soros de leite de origem caprino (PIKE et al.,
1996) e ovino (PANICK et al., 1999) não apresentam variação genética para a proteína α-La.
Por outro lado, o soro bovino apresenta duas variantes genéticas para a α-La (SGARBIERI,
2005).
Para a proteína β-Lg, foram encontrados dois variantes no soro de leite caprino (Freire,
2015). Em ovinos foram encontradas quatro variantes genéticas (PANICK et al., 1999). Nos
bovinos, foram identificadas 12 variações genéticas para a β-Lg (FORMAGGIONI et al.,
1999).
Estudos sobre a influência desses fatores (presença de variantes na proteína e espécie
animal) nas propriedades do soro de leite e no comportamento da proteína são muito escassos.
Portanto, o estudo destas variantes se faz de fundamental importância, visto que a modificação
na estrutura primária está associada as propriedades de qualquer proteína.
2.4 Análise térmica
Em razão da importância das proteínas para o organismo humano, diversos estudos são
encontrados na literatura s, como por exemplo, distribuição de massa molar e temperatura de
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desnaturação (SAVI, 2014); influência de íons e pH no processo de fusão (ARNTFIELD &
MURRAY, 1981), cristalinidade (GOMBÁS et al., 2002) e análise térmica (GOMBÁS et al.,
2002; MICHNIK et al., 2005). O estudo de seu comportamento térmico é de fundamental
importância, em razão da influência da temperatura no comportamento dessas moléculas,
especialmente para se conhecer o ponto de desnaturação das proteínas, e as propriedades que
são influenciadas pela temperatura.
O termo análise térmica refere-se as técnicas que analisam as propriedades físicas de uma
determinada amostra em uma função da variação de sua temperatura, nestes procedimentos as
amostras são submetidas a um programa de resfriamento ou aquecimento pré-estabelecido
(IONASHIRO & GIOLITO, 1980).
Calorimetria diferencial de varredura (differential scanning calorimetry-DSC),
termogravimetria (TG), análise térmica diferencial (DTA) e termogravimetria derivada (DTG)
são alguns exemplos de técnicas termoanalíticas.
2.4.1 DSC
A calorimetria exploratória diferencial mensura a diferença de energia entre uma
amostra e uma referência em função da temperatura, com programação de temperatura
controlada. A partir desta análise é obtido um gráfico de fluxo de calor versus temperatura. De
acordo com o caráter dos processos envolvidos (endotérmicos ou exotérmicos), a curva DSC
pode conter picos positivos ou negativos (RAMACHANDRAN et al., 2002).
Os picos obtidos podem estar associados a alterações físicas como, por exemplo,
mudanças na estrutura cristalina, processos de mudança de fase; e químicas como, oxidação,
redução e desidratação (GORDON, 1963).
A partir da técnica DSC é possível determinar efeitos do pH, temperatura, concentração
de sais na desnaturação das proteínas. Assim como, determinar quantitativamente capacidade
calorífica, temperatura e entalpia de transição (MICHNIK, 2003; YAMASAKI et al., 1990).
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2.4.1.1 O equipamento
Os equipamentos de DSC são classificados de acordo com a disposição da fonte de
aquecimento, como: com compensação de potência (power-compensation) e com fluxo de calor
(heat-flux) (HÖHNE et al., 1996).
• DSC com fluxo de calor
Nesta configuração, amostra e referência são dispostas simetricamente sobre um disco
metálico que recebe calor uniformemente através de uma fonte única de energia. O fluxo de
calor envolvido no processo é proporcional à variação de temperatura entre a amostra e
referência (RAMACHANDRAN et al., 2002).
• DSC com compensação de potência
Neste tipo de calorímetro, a amostra e a referência são colocadas em diferentes
aquecedores, contendo cada um termômetro. Variações na temperatura entre os dois fornos,
geram um sinal, que é interpretado e a partir deste a potência fornecida é aumentada ou
diminuída, sendo o calor diretamente proporcional a esta potência. Alterações relevantes no
ambiente podem influenciar nos resultados (HÖHNE et al., 1996).
A Figura 2.5 apresenta as duas configurações de calorímetros DSC.
Figura 2.5 - Adaptação de um esquema dos calorímetros: a) DSC com fluxo de calor, sendo
1- disco, 2-forno, 3- tampa, 4-sensor diferencial de temperatura; b) DSC com compensação de
potência , sendo 1- aquecedor, 2-sensor de temperatura.
Adaptado de Höhne et al. (1996).
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2.4.1.2 Os parâmetros
Assim como em outras análises térmicas, a quantidade de amostra necessária nos
experimentos é pequena, geralmente utiliza-se de 1-10 mg de amostra. O uso de pequenas
quantidades de massa permite uma maior distribuição do calor no material a ser analisado,
assim como a existência de picos mais definidos e uma menor energia requerida para que ocorra
o processo (DODD & TONGE, 1987).
O gradiente de temperatura aplicado no experimento irá depender das propriedades do
material analisado, assim como a capacidade do equipamento utilizado. No entanto,
recomenda-se que os experimentos sejam conduzidos com temperatura inicial inferior a
temperatura do primeiro processo de transformação, e a temperatura final superior a
temperatura envolvida no último processo, mas não deve ser muito alta demais para não
degradar a amostra (GAISFORD et al., 2016).
Geralmente são utilizadas taxas de aquecimento/resfriamento de 10 e 20 ℃ min-1. Taxas
altas podem não ser capazes de detectar o acontecimento de alguns fenômenos. A taxa pode
ainda influenciar o resultado térmico (GAISFORD et al., 2016).
2.4.1.3 O experimento
Em uma análise genérica DSC, a amostra e a referência são pesadas e colocadas em
cadinhos, geralmente de platina e alumínio, que são dispostos no equipamento. Em alguns
equipamentos, o cadinho é fixo e a pesagem é feita no mesmo. Dependendo da condição
operacional, o cadinho é fechado ou mantido aberto. É realizada a programação do controle de
temperatura, assim como o ajuste de outras condições operacionais. O sistema é iniciado e o
gás de purga acionado, sendo os resultados captados por um controlador e enviados para o
computador (SKOOG et al., 1998).
Após a execução do experimento, é gerada uma curva que é captada por um software
como mostrada na Figura 2.6.
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Figura 2.6 - Diagrama representativo do comportamento de uma amostra analisada por DSC.
As setas indicativas representam a presença de dois picos endotérmicos e um exotérmico.
Adaptado de Bernal (2002).
O gráfico obtido é representado por fluxo de calor na ordenada e tempo ou temperatura
na abcissa, sendo a última variável a mais comum. Na curva de DSC, a linha de base é que
determina a existência ou não de algum processo durante a análise. Se houver desvio da linha
de base com formação de picos negativos ou positivos como apresentados na pesquisa, infere-
se que há a ocorrência de processos. A convenção do equipamento determina se a orientação
da concavidade para cima ou para baixo representa um evento endotérmico ou exotérmico.
A entalpia do processo é obtida através da integração da área abaixo da curva. A área
sobre/sob os picos pode ser medida por contagem de quadrados e integração numérica.
(BROWN, 2001). A forma, número de picos e concavidade dos picos variam de acordo com os
processos envolvidos (BERNAL, 2002).
2.4.1.4 Utilização da técnica DSC no estudo das proteínas
No estudo de proteínas, a técnica de calorimetria diferencial exploratória vem sendo
aplicada na determinação das propriedades termodinâmicas (como calores e entalpias de
transição), interações, dobramento, estabilidade e desnaturação proteica (PRIVALOV, 1979).
A Tabela 2.3 apresenta uma lista de alguns estudos realizados com proteínas através do
uso do DSC, envolvendo diversos aspectos, tais como: variação de entalpia, influência do pH,
força iônica, reversibilidade das proteínas, calor específico, temperatura de transição média,
influência da cristalinidade, influência das formas concentras e isoladas, temperatura inicial de
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desnaturação, temperatura máxima de desnaturação ou temperatura de pico, temperatura de
desnaturação, e efeito do pH.
Tabela 2.3 - Estudo de proteínas utilizando a técnica DSC.
Proteínas Propriedades analisadas Referências
Albumina bovina sérica
(BSA)
∆H, influência do pH,
força iônica e
reversibilidade
(MICHNIK, 2003;
YAMASAKI et al., 1990)
Albumina humana sérica
(HSA)
∆Cp, ∆H e T1/2 (COSTA, 2010;
MICHNIK et al., 2003)
Alpha-lactose ∆H e a influência da
cristalinidade (GOMBÁS et al., 2002)
Proteínas de origem
vegetais : vital gluten,
OAT, Fababean, Ervilha e
Soja pura isolada
∆H, influência do pH e das
formas concentrada e
isolada
(ARNTFIELD &
MURRAY, 1981)
Globulina do arroz ∆H, Td, efeito do pH (ELLEPOLA & MA,
2006)
Frações ricas em glutenina
do trigo
∆H (SAVI, 2014)
Géis de proteína da soja da
Cargil
∆H (RENKEMA et al., 2002)
Onde:
∆H – variação de entalpia
∆Cp - calor específico
T1/2 - temperatura de transição média
T0 - temperatura inicial de desnaturação
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Tp - temperatura máxima de desnaturação ou temperatura de pico
Td - temperatura de desnaturação
Apesar das diferenças entre as proteínas estudadas neste trabalho e as representadas no
quadro acima, é importante compreender a influência de alguns parâmetros no comportamento
das proteínas de um modo geral. Desta forma, alguns estudos foram detalhados a seguir.
Michnik (2003) realizou um estudo comparativo da estabilidade térmica da albumina
bovina sérica (BSA) contendo ácidos graxos (BSG) e sem ácidos graxos (BSFG) durante o
processo desnaturação proteica. Em que a concentração e a taxa de aquecimento foram variadas.
Os resultados apresentaram uma dependência direta entre concentração e entalpia. No entanto,
ao analisar as temperaturas de transição observa-se que para a BSFG o aumento da concentração
provoca a redução da temperatura de transição e a BSG apresenta comportamento contrário. A
reversibilidade das proteínas foi estudada a partir do aquecimento das moléculas de 60 – 100
°C, e posterior resfriamento. Para temperaturas até 70 ℃, as proteínas possuíram diferentes
reversibilidades.
Yamasaki et al. (1990) estudaram o comportamento da albumina bovina sérica livre de
ácidos graxos assim como Michnik (2003), no entanto, estudaram a influência do pH e da força
iônica na estabilidade térmica da proteína. Os parâmetros mensurados para a realização da
análise foram temperatura e entalpia de desnaturação. Para estudar a influência da força iônica,
foi utilizado o cloreto de sódio com concentração variável. De acordo com o estudo, ao analisar
a influência do pH, observou-se três diferentes regiões com a presença e ausência de picos
diferentes em cada região. Em regiões de pH 7.0-9.0, a proteína apresentou valores mais
elevados de entalpia, diminuindo levemente após essa faixa. Mantendo o pH e variando a
concentração, observou-se que com o aumento da concentração iônica ocorreu um aumento da
entalpia de transição. Concluiu-se então que a estabilidade térmica da proteína diminuiu com o
aumento da acidez e aumentou com o aumento do pH.
2.4.2 Análises termogravimétricas (TGA)
A termogravimetria ou análise termogravimétrica é uma técnica de análise térmica
amplamente utilizada, e consiste na determinação da variação (positiva ou negativa) da massa
Capítulo 2 - Revisão bibliográfica 34
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
sob alterações térmicas, em função da temperatura ou do tempo sob programa de temperatura
controlado (KEATTCH & DOLLIMORE, 1975).
A partir das análises termogravimétricas é possível estudar processos que envolvem
perda e/ou ganho de massa como evaporação, decomposição, oxidação, o que limita o estudo
térmico de alguns processos (NICOL, 2012).
2.4.2.1 O equipamento
O equipamento é composto por balança, forno, sistema de gás, programador de
temperatura, termômetro, sistema registrador e computador. A massa da amostra é pesada em
uma balança continuamente com aquecimento ou resfriamento programado (BROWN, 2001).
A Figura 2.7 esquematiza um equipamento típico de análise termogravimétricas.
Figura 2.7 - Representação da estrutura de uma termobalança utilizada em experimentos de
termogravimetria.
Adaptado de Denari & Cavalheiro (2012).
2.4.2.2 Os parâmetros
As análises termogravimétricas podem ser afetadas por variáveis relacionadas ao
equipamento: taxa de aquecimento/resfriamento, condições do forno e geometria e composição
do suporte da amostra; e por fatores do material a ser analisado: quantidade de amostra,
estrutura das partículas que compõe a amostra e o calor de reação (MACHADO, 2008).
Capítulo 2 - Revisão bibliográfica 35
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
O valor dos parâmetros varia para cada tipo de amostra e dos limites de operação do
aparelho, no entanto, em geral os equipamentos permitem taxas de 1-100 ℃/min, e temperatura
máxima 2000 ℃ (DENARI & CAVALHEIRO, 2012).
2.4.2.3 O experimento
O procedimento experimental é desenvolvido de modo análogo a calorimetria
diferencial de varredura. A amostra é pesada e colocada com a sua referência. O sistema é
iniciado e o resultado final é registrado no computador.
As variações são registradas na forma de curvas TGA, onde o percentual de variação de
massa é o eixo dependente, e a temperatura/tempo é o eixo independente. A Figura 2.8
representa uma curva típica TGA.
Figura 2.8 - Diagrama representativo de um comportamento de amostra analisada por TGA.
Adaptado de Análises Térmicas (2017).
A Ti (temperatura inicial) é o primeiro ponto de temperatura em que se observa a
existência de variação de massa e Tf (temperatura final) é a temperatura que indica que o
processo responsável pela variação de massa terminou.
A partir da termogravimetria é possível obter a termogravimetria derivada (DTG) que é
um recurso em que é calculada a primeira derivada da variação da massa em função do tempo
(dm/dt). Este recurso permite observar de modo mais evidente o início e o final do processo de
Capítulo 2 - Revisão bibliográfica 36
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perda/ganho de massa, bem como a temperatura em que o processo ocorre com maior
velocidade (DENARI & CARVALHO, 2012; MATOS et al., 2009).
2.4.2.4 Análise termogravimétrica e proteínas
No estudo de proteínas, a termogravimetria pode ser utilizada na determinação da
composição, identificação de reações químicas e de processos dessorção/secagem/evaporação,
mudança de entalpia, análise de estabilidade térmica e oxidativa (GORDON, 1963).
Em seus experimentos, Plácido (2007) estudou o comportamento termogravimétrico da
queratina à temperatura ambiente até 700 ℃ que apresentou dois estágios. No primeiro ocorreu
a perda de água adsorvida e ligada às moléculas. No segundo estágio de perda de massa,
próximo a 300 ℃, ocorreu a degradação da amostra.
Isolados proteicos de soja foram analisados por Mariano (2010) na faixa de 25 a 600 ℃,
foi observado que as etapas de perda de massa devido a presença de água e devido a degradação
da proteína também são mais proeminentes em amostra puras, e em amostras expostas ao calor
previamente.
Lamas (2015) analisou a estabilidade térmica de filmes de proteína de soro
incorporadas, e observou duas perdas de massa significativas. De 25 à 200 ℃ ocorreu a perda
de moléculas de água e materiais voláteis. Na faixa de 200 à 500 ℃ verificou-se a degradação
das proteínas do soro de leite e dos plastificantes adicionados a matriz.
A variação de massa observada em produtos lácteos pode ser atribuída à perda de água
presente nestas, em que a perda de massa se estende até aproximar-se da temperatura de
ebulição da água (RICCI, 2015).
2.4.3 Comportamento térmico das proteínas do soro de leite
Segundo Gordon (1963), os eventos térmicos nas análises de DSC e DTA são
classificados como exotérmicos e endotérmicos, em comparação com o desvio da linha de base.
A Tabela 2.4 sintetiza alguns fenômenos de acordo com seu tipo de origem, que podem ser
detectados nas análises DTA ou DSC.
Capítulo 2 - Revisão bibliográfica 37
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Tabela 2.4 - Caráter exotérmico/ endotérmico dos picos DTA ou DSC de acordo com a origem
do fenômeno.
Fenômeno Variação de entalpia
Endotérmica Exotérmica
Químico
Quimissorção X
Dessolvatação X
Desidratação X
Decomposição X X
Degradação
oxidativa X
Oxidação em
atmosfera gasosa X
Redução em
atmosfera gasosa X
Reação de óxido-
redução X X
Combustão X
Polimerização X
Reações catalíticas X
Físico
Transição cristalina X X
Fusão X
Vaporização X
Sublimação X
Adsorção X
Dessorção X
Absorção X
Fonte: Adaptado de Gordon (1963).
As proteínas globulares contidas no soro de leite (α-La e β-Lg) são conectadas por
diferentes tipos de ligações que são responsáveis pela a estrutura das proteínas, alterações nas
condições do meio podem causar mudanças na conformação das proteínas. Por exemplo, ao
adicionar calor a estas proteínas ocorre a quebra de pontes de hidrogênio através de reações
endotérmicas, e a quebra de ligações hidrofóbicas pode levar a reações exotérmicas, que podem
Capítulo 2 - Revisão bibliográfica 38
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ser observadas através da caloria diferencial de varredura (FITZSIMONS et al., 2007; JU et al.,
1999).
A Tabela 2.5 apresenta uma compactação dos estudos na literatura encontrados para as
proteínas do soro de leite.
Tabela 2.5 - Referências do comportamento térmico das proteínas do soro de leite.
Amostra
Temperatura
de
Desnaturação
(℃)
Entalpia de
Desnaturação
Condições
operacionais Referência
β-
lactoglobulina
(padrão
bovino)
72,4 ± 0,2 263,8 ± 0,2 J/g
8-10 mg de
proteína pura,
20 - 120 ℃, 2℃
/min
SHARMA
et al. (2016)
74,8
10,01 J/g
(SMUF*)
1,26 – 10,46 J/g
(Água)
5% (m/v) de
proteína, 20 µL
de amostra, 25 -
140 ℃, 10
℃/min, pH 6
PAULSSON
et al. (1985)
72,8 ±0,4 12,61 ±0,02 J/g
3-9% (m/v)
proteína
(SMUF*), 15
µL de amostra,
20 -110℃, 0 ℃
/min
(extrapolação),
pH 6,7 ± 0,1
RÜEGG et
al., (1977)
75,9 SMUF*
10% (m/v), 20
µL de amostra,
10 - 130 ℃, 0
℃/min
(extrapolação),
pH 6,5
ANTOINE
& DE
SOUZA
(2007)
α- lactalbumina
(padrão
bovino)
57,8 ± 0,1 253,2 ± 0,2 J/g
8-10 mg de
proteína pura,
20 -120 ℃ , 2℃
/min
SHARMA
et al. (2016)
Capítulo 2 - Revisão bibliográfica 39
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59
1,67-2,93 J/g
4 J/g (SMUF*)
5% (m/v) de
proteína, 20 µL
de amostra, 25-
140 ℃, 10 ℃
/min, pH 7
PAULSSON
et al. (1985)
65,2 ± 0,2 22,71±1,21 J/g
3-9% (m/v)
proteína
(SMUF*), 15
µL de amostra,
20 -110 ℃, 0 ℃
/min
(extrapolação),
pH 6,7 ± 0,1
RÜEGG et
al., (1977)
*SMUF : Simulated milk ultrafiltre – solução contendo sais simulando a composição do leite descrita por
Jenness & Koops (1962)
Os estudos realizados foram conduzidos em diferentes condições, por outro lado,
utilizaram uma quantidade de amostra similar e faixa de temperatura próxima, com resultados
de entalpia de transição bastante discrepantes, apesar das temperaturas de transição serem
similares. O que reforça o efeito da metodologia e condições operacionais sobre os resultados
de entalpias e temperaturas
Ao analisar o estudo de Paulsson et al. (1985), observa-se um aumento da entalpia de
com a mudança da solução em que se encontra as proteínas. A solução de simulated milk
ultrafiltrate (SMUF) apresentou entalpia de desnaturação superior para valores de pH neutro ou
alcalinos, o que é justificado pelo autor como um aumento da estabilidade da proteína β-Lg
com a adição de íons presentes no SMUF.
Comparando o estudo de Antoine & De Souza (2007) e Paulsson et al. (1985), com um
aumento da concentração da proteína, a temperatura de transição torna-se superior. No entanto,
não é relatada a entalpia de transição. O mesmo é verificado no estudo de Sharma et al. (2016),
em que é observado ainda um aumento na entalpia de transição.
A presença dos açúcares sacarose, lactose, frutose, glicose e galactose, nos experimentos
envolvendo β-Lg indicaram um aumento significativo na temperatura de desnaturação, 71,7,
73,4, 73,3, 76,8 e 77,0℃, respectivamente. Infere-se que, a adição de açucares resulta em uma
maior estabilidade térmica desta proteína. O que pode ser justificado pelo fato da presença de
açúcares proporcionar a manutenção ou aumento da hidratação das moléculas de proteína.
Observa-se que os dissacarídeos apresentaram menores termperatura de desnaturação do que
Capítulo 2 - Revisão bibliográfica 40
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
os monossacarídeos, o que sugere que uma maior massa molecular do açúcar resulta em uma
menor estabilidade da proteína. Além do tamanho da molécula, outro parâmetro que influencia
é a estrutura molecular do açúcar. A frutose que apresenta um grupo aldeído em sua molécula
obteve uma menor temperatura de desnaturação, enquanto que os isômeros glicose e galactose,
que apresentam cetona em sua molécula, ao serem adicionados provocaram um maior aumento
na temperatura. Ao analisar a α-La, constatou-se um aumento insignificante em sua temperatura
de desnaturação (ANTOINE & DE SOUZA, 2007; BOYE & ALLI, 2000).
É ainda importante ressaltar a influência da mistura das duas proteínas em solução.
Quando misturadas, α-La e β-Lg , a α-La apresentou uma maior temperatura de desnaturação.
No entanto, a β-Lg apresentou comportamento contrário. Isto pode ser explicado devido à
possível ligação entre α-La com a β-Lg durante o processo de desnaturação das proteínas,
tornando a primeira mais estável e acelerando a desnaturação da segunda proteína (BOYE &
ALLI, 2000).
Após desnaturarem, as estruturas destas proteínas sob determinadas circunstâncias
podem começar a se aglomerar entre si, formando novas ligações, por meio de um processo
exotérmico. A agregação das proteínas globulares ocorre em temperaturas superiores à 70 °C,
sendo a β-lactoglobulina a principal responsável pelo processo no soro devido suas ligações
dissulfeto (JOYCE et al., 2018), com faixa de pH de 6,0-7,0 (BAEZA et al., 2002; SING &
HAVEA, 2003).
2.4.4 Congelamento de laticínios
O congelamento de amostras de leite/soro de leite é uma alternativa para prolongar o
tempo de vida útil destes produtos. No entanto, apesar de muitas vezes ser um procedimento
simples, o congelamento de alimentos pode causar alterações em algumas propriedades físicas
e estruturais dos constituintes (BHARGAVA & JELEN, 1995).
Gomes et al. (1997) analisaram o efeito do congelamento em algumas propriedades
químicas e biológicas em amostras de leite caprino. Observaram que a acidez, sabor e odor
apresentaram alterações negativas com o congelamento, ou seja, isso indica que ou existe perda
de compostos voláteis durante o processo ou quebra de estruturas moleculares que caracterizam
essas propriedades.
Capítulo 2 - Revisão bibliográfica 41
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
Bhargava & Jelen (1995) relataram que para valores de pH 6-8, o congelamento de
soluções de whey protein concentrate (WPC) não afeta de modo significativo a viscosidade e a
firmeza dos géis formados a partir das amostras.
Na literatura não são encontradas referências que abordem o efeito do congelamento
nas propriedades termofísicas de soro de leite, ou mesmo de leite.
CAPÍTULO 3
Metodologia
Capítulo 3 - Metodologia 43
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
3 METODOLOGIA
Os ensaios realizados para o desenvolvimento deste trabalho foram desenvolvidos no
Laboratório de Processos e Separação de Alimentos (LAPSEA), situado no Laboratório de
Engenharia de Alimentos (LEA). Também foram realizadas atividades no Laboratório de
Qualidade do Leite (LABOLEITE) - Escola Superior de Jundiaí em Macaíba e no Laboratório
de Análises Térmicas no Instituto de Química da Universidade Federal do Rio Grande do Norte.
3.1 Obtenção da matéria-prima
As amostras do soro de leite caprino utilizadas no presente trabalho foram obtidas
através da doação do agricultor familiar Hiltomar Ferreira Praxedes, assentado do Projeto de
Assentamento Mulungunzinho na cidade de Mossoró-RN. O soro de leite bovino foi doado pela
empresa Leite do Sertão situada na cidade de Mossoró-RN. As amostras de soro de leite caprino
e bovino foram coletadas após o término da fabricação do queijo, dispostas em garrafas de
polietileno. O transporte foi realizado sob refrigeração, as amostras foram colocadas em um
freezer à - 18 ℃ até sua utilização nos experimentos. As amostras que foram analisadas sem
congelamento foram armazenadas em um refrigerador, sendo apenas mantidas refrigeradas.
Todas as amostras utilizadas nos experimentos foram armazenadas durante um período de
tempo inferior à 12 meses, tempo recomendado para que não ocorra alteração nas propriedades
das amostras (FREIRE, 2015).
Figura 3.1 - Amostras de soro de leite caprino.
Capítulo 3 - Metodologia 44
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
Figura 3.2 - Amostras de soro de leite bovino.
3.2 Preparação das amostras
Para a realização das análises foram utilizados diferentes tipos de amostra: soro de leite
de origem caprina e bovina in natura sob congelamento, soro de leite de origem caprina sem
congelamento in natura, soluções de proteínas padrão de α-lactalbumina e β-lactoglobulina.
Com intuito de avaliar a influência das variantes genéticas nas proteínas de espécie animal
diferente e a influência do congelamento nos componentes do soro.
3.2.1 Amostras de soro de leite
As amostras que sofreram congelamento foram descongeladas a temperatura ambiente,
enquanto que as amostras sem congelamento foram mantidas sob refrigeração, até o momento
da realização da preparação das amostras. Para a realização das análises, as amostras foram
mantidas sob agitação em um agitador magnético por uma hora sem adição de calor, com o
intuito de homogeneizar ao máximo as amostras.
3.2.2 Soluções de proteínas padrão
As soluções das proteínas padrão das proteínas α-La (Sigma-Aldrich, Pureza 85%,
contendo traços de sulfato de amônio e fosfato de sódio) e β-Lg (Sigma-Aldrich, Pureza 90%)
foram preparadas utilizando água destilada como solvente, em uma concentração de 100 g de
Capítulo 3 - Metodologia 45
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
proteína/ litro, de acordo com a literatura (ANTOINE & DE SOUZA, 2007). As soluções foram
mantidas sob agitação em um agitador magnético por uma hora sem aquecimento, com o intuito
de homogeneizar ao máximo as amostras.
3.3 Caracterização físico-química
A caracterização físico-química das amostras de soro foram realizadas em quatro
diferentes ensaios, em que cada tipo de amostra foi analisado em triplicata conforme os
procedimentos descritos na literatura (FREIRE, 2015). Foram realizadas análises de proteínas
totais, lactose, gorduras, cinzas, sólidos totais, umidade, pH e densidade.
3.3.1 Proteínas totais, lactose, gorduras e sólidos totais
A composição das amostras de soro de leite caprino e bovino foi determinada com
o auxílio do DairySpec FT (Bentley Instruments, DairySpec FT Manual, USA), situado no
Laboratório de Qualidade do Leite (LABOLEITE) - Escola Superior de Jundiaí em Macaíba.
Este equipamento possui uma alta precisão para análise de lacticínios, o espectro da amostra
é determinado utilizando um espectrofotômetro industrial de transformada de Fourier (Fourier
Transform Spectrometer – FTIR), a partir deste é possível determinar os teores de proteínas
totais, lactose, gorduras e sólidos totais nas amostras.
3.3.2 Cinzas
A determinação das cinzas nas amostras de soro de leite foi realizada utilizando o
método do Lanara (1981). Neste trabalho 2 g de amostra foram alocadas em um cadinho seco.
O cadinho foi colocado na estufa (De Leo, A5-SE, Brasil) a 105 °C por 12 horas.
Após a retirada do cadinho da estufa, a amostra foi carbonizada com um bico de
Bunsen. Posteriormente, os cadinhos contendo as amostras carbonizadas foram colocados em
uma mufla (Quimis, Q318M, Brasil) à 550 °C durante 17 horas. O teor de cinzas foi calculado
utilizando a equação dada:
Capítulo 3 - Metodologia 46
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
% 𝐶𝑖𝑛𝑧𝑎𝑠 =100 × 𝑚𝑐
𝑚
(1)
Onde 𝑚 é a massa da amostra inicial e 𝑚𝑐 é a massa das cinzas.
3.3.3 Umidade
O método gravimétrico AOAC (CUNNIFF; AOAC INTERNATIONAL., 1995) foi
utilizado para determinação da umidade das amostras. Este método consiste no aferimento da
massa da amostra após aquecimento na estufa, até a estabilização da massa da amostra.
Neste trabalho, 5 g de amostra foram colocados em um cadinho, que foi levado para
a estufa à 105 °C durante 4 horas. Após o aquecimento, o cadinho foi colocado em dessecador
por 15 min para esfriar. A amostra foi pesada e retornou para estufa por mais 30 min. O
procedimento foi repetido até massa permanecer constante. Em seguida, a umidade foi
determinada através da Equação (2).
% 𝑈𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 =100 × (𝑚 − 𝑚𝑠)
𝑚
(2)
Onde 𝑚 é a massa da amostra e 𝑚𝑠 é a massa da amostra seca.
Figura 3.3 - Fluxograma do processo da análise de umidade.
3.3.4 pH
As amostras de soro de leite e as soluções de proteínas padrão foram homogeneizadas
previamente em um agitador e em seguida seu pH foi determinado utilizando um pHmetro (MS
TECNOPON, mPA-210, Brasil) para as amostras de soro de leite, e utilizando um papel
indicador de pH para as soluções proteicas.
3.3.5 Densidade
As amostras de soro de leite foram analisadas através de um densímetro digital
Capítulo 3 - Metodologia 47
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
automático (Anton Paar, DMA 4500, Inglaterra), com temperatura na faixa 25-50 °C, com
variação de 5 °C.
3.4 Análises térmicas: Análise termogravimétrica (TGA) acoplada a calorimetria
diferencial de varredura (DSC) e análise de termogravimetria derivada (DTG)
O perfil térmico das amostras de soro de leite caprino e bovino, e das soluções de
proteínas padrão foram determinadas utilizando um aparato de análises simultâneo de TGA e
DSC SDT Q600 (TA Instruments, New Castle, USA) situado no laboratório de análises
térmicas no Instituto de Química. Foram acondicionados 20 µL (~ 20 mg) de cada amostra de
soro de leite e pesados em cadinhos de platina abertos. Um cadinho contendo água destilada foi
utilizado como referência, com o intuito de subtrair o efeito da água nos resultados, visto que
as amostras apresentaram um alto teor de água. As amostras foram estabilizadas a temperatura
ambiente e aquecidas até 150 ℃ sob uma taxa de aquecimento programada de 10 ℃/min. Foi
utilizado como gás de purga nitrogênio com vazão de 50 mL/min. Os parâmetros de operação
foram utilizados conforme a literatura, com exceção da condição do cadinho aberto
(PAULSSON, 1985). Os dados foram analisados utilizando o software Universal Analysis
2000, versão 3.9ª (TA Instruments). As análises de termogravimetria derivada (DTG) foram
realizadas aplicando a derivada nos resultados de termogravimetria (TGA) utilizando o
software.
CAPÍTULO 4
Resultados e Discussão
Capítulo 4 - Resultados e discussão 49
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Análise das propriedades físico-químicas do soro de leite
Nesse tópico serão exibidos os resultados obtidos com as análises físico-químicas (teor
de proteínas, sólidos totais, lactose, gordura, cinzas, umidade, densidade e pH) das amostras de
soro de leite caprino e bovino in-natura e será feita a discussão a partir dos dados encontrados
em outros estudos.
4.1.1 Propriedades físico-químicas do soro de leite caprino in-natura.
A Tabela 4.1 apresenta os valores médios obtidos para as propriedades físico-químicas
do soro de leite de cabra in-natura, e os dados encontrados na literatura.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 50
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
Tabela 4.1 - Propriedades físico-químicas do soro de leite caprino in-natura sem
congelamento.
Análises Este trabalho Literatura Referência
Proteínas ( % m/m)
0,8± 0,2
0,80 ± 0,31/
0,84/1,30
Freire, 2015/
Silveira et al.,
2016/ Tashima et
al., 2013
β-lg% ( m/v)* 0,4±0,1 - -
α-la% ( m/v)* 0,16±0,04 - -
Lactose (% m/m) 3,57 ± 0,07 4,42± 0,01/
4,51
Freire,
2015/Oliveira,
2009.
Gorduras (% m/m) 1,08 ± 0,02 2,07 ±
0,08/1,41
Freire,
2015/Tashima et
al., 2013.
Sólidos totais ( %
m/m) 5,9 ± 0,2
7,62 ±
0,01/7,01
Freire,
2015/Oliveira,
2009.
Cinzas (%) 0,51 ±0,02 0,6/ 0,57
Freire,
2015/Tashima et
al., 2013.
Umidade (%) 94,37 ± 0,05 91,81/92,4
Freire,
2015/Tashima et
al., 2013.
pH a 25 °C 6,51±0,04 6,15/6,08
Freire,
2015/Oliveira,
2009.
Densidade a 25 °C
(g/cm³) 1,01789 ± 0,00001 1,021/1,017
Freire,
2015/Oliveira,
2009.
*Valores estimados de acordo com os percentuais teóricos das proteínas no soro (β-lg-50% e α-la-20%)
Capítulo 4 - Resultados e discussão 51
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
O teor de proteínas obtido no presente estudo foi de 0,8±0,2%, similar ao relatado por
Freire (2015) 0,80 ± 0,31%, que também utilizou soro de leite de cabra, e foi inferior ao
reportado por Silveira et al. (2016), 0,84%, e Tashima et al. (2013), 1,3 %, esta diferença pode
ter sido em virtude dos processos utilizados na produção do queijo e no tratamento do leite.
A lactose (açúcar do leite) é o segundo maior constituinte no soro de leite com
aproximadamente 4,9% (SGARBIERI, 2004). É uma importante fonte de energia, sendo
utilizado na produção de alimentos lácteos (como substrato para fermentação) (ORDÓÑEZ,
2005). A porcentagem de lactose obtida no presente estudo foi 3,57 %, enquanto que o valor
reportado por Freire (2015) foi 4,42%, a diferença pode ter sido ocasionada pelos processos
utilizados na produção do soro.
O teor de gordura no soro do leite é influenciado pela espécie animal do qual foi obtido
o leite, assim como as condições dos processos utilizados na produção do leite e do queijo
(LUCAS et al, 2008; TEIXEIRA & FONSECA, 2008). O teor de gordura obtido no presente
estudo, 1,08±0,02%, foi inferior aos valores encontrados por Tashima et al. (2013), 1,41, e
Freire (2015), 2,07 ± 0,08%.
Os nutrientes do soro estão contidos principalmente nos sólidos totais e englobam
proteínas, lactose, sais minerais e a vitaminas (DE PAULA et al., 2009).Um teor de 5,94% de
sólidos totais foi obtido no presente estudo, valor inferior ao encontrado por Oliveira (2009),
7,01%.
O soro de leite de cabra apresentou 0,51±0,02% de cinzas, valor próximo aos valores
reportados por Freire (2015), 0,57%, e por Tashima et al. (2013), 0,6%.
O soro caprino apresentou 94,37 ± 0,05% , enquanto que os valores observados por
Freire (2015), foram de 91,81% e Tashima et al. (2013), 92,4%. Apesar de diferente, o resultado
enquadra-se nos valores estimados na literatura (SWAISGOOD, 1996).
Conforme estabelecido pelo Regulamento Técnico de Identidade e Qualidade de Soro
de Leite (Brasil, n° 53, MAPA, 2013), pode-se inferir que o soro utilizado nesse trabalho é
um soro do tipo doce (pH 6,51).
Segundo o Regulamento Técnico de Identidade e Qualidade do Leite (Brasil, n° 51,
MAPA, 2002), a 15 °C a densidade do leite pode variar de 1,028 a 1,034 g/cm³, no entanto,
não existe especificação para o soro de leite. A densidade do leite, e consequente a densidade
do soro, é um parâmetro influenciado pelo teor de água, gordura e sólidos não gordurosos
presentes. Valores de densidade abaixo do estipulado, sugerem a adição de água. Enquanto
que, valores superiores indicam que houve retirada de gordura. O soro de leite caprino aqui
estudado, apresentou uma densidade do soro de leite caprino de 1,01789 ± 0,00001 g/cm³ a
Capítulo 4 - Resultados e discussão 52
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25 oC, valor próximo das densidades obtidas por Freire (2015), 1,021 g/cm³, e Oliveira (2009),
1,027 g/cm³.
4.1.2 Propriedades físico-químicas do soro de leite bovino in-natura.
O mesmo procedimento foi utilizado para as análises de soro de leite bovino.
Após a comparação dos dados com a literatura vale destacar a proximidade dos valores
encontrados para proteína, lactose e cinzas com os reportados por Smithers (2008). Todavia, a
quantidade total de sólidos, foi inferior, o que pode ser justificado pelo alto teor de água na
amostra. Como pode ser observado na Tabela 4.2.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 53
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Tabela 4.2 - Propriedades físico-químicas do soro de leite bovino in-natura sem congelamento.
Análises Este trabalho Literatura Referência
Proteínas ( % m/m) 0,80 ± 0,05 0,7 Smithers,
2008
β-lg % ( m/v)* 0,41±0,03 - -
α-la % ( m/v)* 0,16±0,01 - -
Lactose ( % m/m) 4,50 ± 0,05 4,9 Smithers,
2008
Gorduras (% m/m) 0,32 ± 0,05 0,1 Smithers,
2008
Sólidos totais ( %
m/m) 6,24± 0,05 12,8
Smithers,
2008
Cinzas (%) 0,56 ±0,03 0,5 Smithers,
2008
Umidade (%) 93,49±0,02 - -
pH a 25 °C 6,49±0,08 - -
Densidade a 25 °C
(g/cm³)
1,02319 ±
0,00007
1,0253
/1,0249
Nunes & Dos
Santos, 2015/
Teixeira &
Fonseca, 2008
*Valores estimados de acordo com os percentuais teóricos das proteínas no soro (β-lg-50% e α-la-20%)
O soro bovino apresentou 0,564% de cinzas com baixo desvio, e próximo ao relatado
por Smithers (2008), 0,5%.
O valor médio de pH das amostras de soro bovino é 6,49, que está dentro dos
parâmetros exigidos pela legislação sendo caracterizado como soro do tipo doce. A diferença
entre o valor de pH encontrado e o pH de algumas das referências pode estar relacionado ao
tipo queijo, cujo o soro foi extraído.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 54
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O soro de leite bovino mostrou uma densidade de 1,02319 g/cm³ a 25 oC, valor
consistente com as densidades obtidas por Nunes & Dos Santos (2015), 1,03 g/cm³, e Teixeira
& Fonseca (2008), 1,0253 e 1,0249 g/cm³ obtidos para diferentes tipos de queijo.
4.1.3 Análise comparativa das propriedades físico químicas de soro de leite caprino e
bovino
Comparando os resultados obtidos para as amostras de soro, é possível observar que
para as amostras analisadas, o soro de leite bovino apresentou teores mais elevados de proteínas,
lactose e sólidos totais. Conforme a Tabela 4.3.
Tabela 4.3 - Comparativo entre as propriedades do soro de leite caprino e bovino.
Análises Soro caprino Soro bovino
Proteínas ( % m/m) 0,8± 0,2 0,80 ± 0,05
Lactose ( % m/m) 3,57 ± 0,07 4,50 ± 0,05
Gorduras (% m/m) 1,08 ± 0,02 0,32 ± 0,05
Sólidos totais (% m/m) 5,9 ± 0,2 6,24 ± 0,05
Cinzas (%) 0,51 ±0,02 0,56 ±0,03
Umidade (%) 94,4 ± 0,1 93,49±0,02
pH a 25 °C 6,51 ±0,04 6,49±0,08
Densidade a 25 °C (g/cm³) 1,01789 ± 0,00001 1,02319 ± 0,00007
Considerando que a massa de sólidos totais e proteínas do soro bovino é superior ao
do soro caprino, assim como o teor de água é inferior, era de se esperar que a quantidade de
cinzas do mesmo fosse superior ao do soro caprino, o que pode ser confirmado pela tabela.
As amostras de soro de leite bovino foram enquadradas na mesma classificação que o
soro de leite caprino (soro doce), porém o soro de leite caprino apresentou um caráter
levemente mais básico.
Em termos de densidade, o soro de leite bovino apresentou densidade superior ao soro
de leite caprino o que pode ser justificado por apresentar um maior teor de sólidos não
gordurosos.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 55
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4.1.3.1 Análise comparativa das densidades de soro de leite caprino e bovino
A Figura 4.1 apresenta o comportamento das amostras de soro de leite caprino e bovino
submetidas a diferentes temperaturas. Pode ser observado que para as amostras de soro de leite
caprino e bovino, o aumento de temperatura provoca uma diminuição da densidade. As
amostras apresentaram bom ajuste a um modelo polinomial de ordem 2, a curva de soro caprino
apresentou R² igual a 0,9993 com equação 𝜌 = −4. 10−6. 𝑇2 − 9. 10−5. 𝑇 + 1,0281, com 𝜌 em
g/cm3 e T em ℃, a curva de soro bovino apresentou R² igual a 0,9989 com equação 𝜌 =
−5. 10−6. 𝑇2 − 7. 10−5. 𝑇 + 1,0226 , com 𝜌 em g/cm3 e T em ℃. Observa-se ainda que para
todas as temperaturas o soro de leite caprino apresentou densidade inferior.
Figura 4.1 - Análise comparativa das densidades de soro de leite caprino e bovino.
4.2 Análises térmicas
As análises termogravimétricas foram realizadas em paralelo com as análises de
calorimetria diferencial de varredura.
1,004
1,008
1,012
1,016
1,02
1,024
1,028
2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5
Den
sid
ad
e (g
/cm
³)
Temperatura (°C)
Soro de leite caprino
Soro de leite bovino
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4.2.1 Análises termogravimétricas (TGA) e termogravimetria derivada (DTG)
• Soro de leite caprino e bovino
A Figura 4.2 apresenta o comportamento da massa das amostras de soro de leite
caprino em função da variação de temperatura.
Figura 4.2 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soro de soro de leite
caprino com congelamento obtido por a) TGA b) DTG.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 57
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É possível observar um comportamento similar entre as amostras, com a existência de
um único processo de perda de massa, que ocorre próximo à 96±1°C, com percentual médio de
perda de massa de 94±1%, como pode ser observado na Figura 4.7a).
A Figura 4.2b) apresenta o processo de perda de massa se desenvolve com velocidade
máxima média de 4,4±0,1 mg/min na temperatura média de 92,2±0,9℃, estagnando próximo
aos 122±5,64℃
A Figura 4.3 apresenta o comportamento termogravimétrico das amostras de soro de
leite bovino.
Figura 4.3 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soro de leite bovino com
congelamento obtido por a) TGA b) DTG.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 58
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As amostras apresentaram um comportamento muito próximo entre si, por sua vez,
similar as amostras de soro de leite caprino. Com valores médios de 95,5 ± 0,1% de perda de
massa, como observado na Figura 4.3a).
Observando a Figura 4.3b) é possível constatar uma velocidade máxima média de
4,42±0,08 mg/min na temperatura média de 92,8±0,6℃, estagnando próximo aos 128±6℃.
As amostras de soro caprino e bovino apresentaram comportamento similar, com uma
única etapa de perda de massa, sem diferença significativa entre os valores.
O resultado obtido para as amostras de soro de leite caprino e bovino com congelamento
está em concordância com o apresentado nas análises de umidade, onde observa-se que
93,49±0,02%, do soro caprino e 94,4 ± 0,1% do soro bovino são compostos de água. Desta
forma, infere-se que basicamente toda a massa perdida é referente a evaporação de água nas
amostras.
Analisando os diagramas e os valores de velocidade máxima e % de perda de massa
para o soro caprino e bovino, observa-se que as amostras de soro obtiveram valores de
velocidades máximas de perda de massa próximas. É possível ainda constatar, analisando a
inclinação da curva, que o processo de perda de massa se inicia de modo mais intenso no soro
caprino. A inclinação da curva, coeficiente angular, por definição relaciona a variação do eixo
x com o eixo y. Para uma determinada variação no eixo x, coeficientes angulares menores
indicam menores variações no eixo, enquanto o contrário pode ser afirmado (BRITO, 2003).
No caso de análises termogravimétricas maiores inclinações sugerem que para determinada
faixa de temperatura geram uma maior variação de massa, do que para menores inclinações.
Desta forma, maiores inclinações sugerem uma menor estabilidade. O processo de perda de
massa nas amostras de soro caprino ocorre com maior intensidade, iniciando a perda de massa
em temperaturas inferiores. Ao comparar as curvas de soro caprino e bovino, no entanto,
verifica-se que as inclinações das curvas são bastante próximas ao longo do processo. Estes
resultados indicam que as amostras não divergem quanto estabilidade da massa nas amostras.
• Soro de leite caprino sem congelamento
Capítulo 4 - Resultados e discussão 59
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A Figura 4.4 apresenta as curvas termogravimétricas e DTG obtidas para as amostras
de soro de leite caprino sem congelamento.
Figura 4.4 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soro de leite caprino sem
congelamento obtido por a) TGA b) DTG.
O soro de leite caprino sem congelamento apresenta um comportamento parecido com
o do soro com congelamento, com a presença de uma curva única, com valores médios de 93,4
± 0,4% para o soro sem congelamento, e valores de 94±1% para o soro com congelamento.
As amostras não apresentaram diferença significativa entre os percentuais de massa
perdido, visto que, o teor de água nas amostras é similar e a evaporação de água é o único
processo responsável pela perda de água.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 60
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Como mostrado na Figura 4.4b) é possível constatar uma velocidade máxima média de
4,6±0,1 mg/min na temperatura média de 94,5±0,4℃.
A partir dos diagramas de TGA, observa-se que as amostras de soro de leite caprino
com congelamento possuem uma inclinação da curva de sinal negativo maior, o que indica que
o processo de perda de massa nestas amostras ocorre com maior intensidade, como citado
anteriormente, iniciando a perda de massa em temperaturas inferiores às temperaturas das
amostras com congelamento. Quando o processo se aproxima das temperaturas de velocidade
máxima das amostras, observa-se que a inclinação processo de perda de massa da massa das
amostras começa a se aproximar, o que é evidenciado nas curvas de TGA e é justificado na
curva de DTG, visto que as amostras de soro de leite caprino com congelamento atingem uma
maior velocidade. Isto ocorre até as amostras atingirem patamares de perda de massa bastante
próximos. Estes resultados indicam que a amostra de soro de leite caprino com congelamento
apresenta uma menor estabilidade quando submetida ao processo de perda de massa.
• β-lactoglobulina e α-lactalbumina
A Figura 4.5 apresenta as curvas TGA e DTG das soluções de proteína padrão de β-
lactoglobulina (100 g/L).
Capítulo 4 - Resultados e discussão 61
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Figura 4.5 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soluções de proteína
padrão de β-lactoglobulina (100g/L) obtido por a) TGA b) DTG.
A amostras de β-lactoglobulina apresentaram um percentual de perda de massa de
94±3%, com um único processo de perda de água, como observado na Figura 4.5a).
A Figura 4.5b) apresenta as curvas DTG para as amostras de β-lg que obtiveram uma
velocidade máxima média de 4,8±0,2 mg/min na temperatura média de 94,5±0,4℃
Capítulo 4 - Resultados e discussão 62
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Na Figura 4.6 observa-se o comportamento termogravimétrico das amostras de solução
de proteína padrão de α-lactalbumina.
Figura 4.6 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soluções de proteína
padrão α-lactalbumina (100g/L) obtido por a)TGA b)DTG.
As amostras de proteína padrão de α-lactalbumina apresentaram percentual de perda de
massa 92±2%, como observado na Figura 4.6 a).
A Figura 4.6b) apresenta as curvas DTG para as amostras de α-la, que obtiveram uma
velocidade máxima média de 4,5±0,1 mg/min na temperatura média de 94,2±0,7℃.
O comportamento térmico das amostras de β-lactoglobulina e α-lactalbumina foi
bastante próximos, com valores de perda de massa de 94±3% e 92±2%, respectivamente. Este
fato também se evidencia nas análises de DTG, em que as amostras das diferentes proteínas
Capítulo 4 - Resultados e discussão 63
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apresentaram inclinação da curva média próxima, indicando que a estabilidade quanto à perda
de massa é similar. No entanto, comparando estas com as amostras de soro caprino e bovino,
observa-se uma menor inclinação das curvas para as proteínas, o que indica que as amostras de
soro caprino e bovino iniciam sua perda de massa em temperaturas menores, com menor
estabilidade à perda de massa, sendo mais susceptíveis a perda de massa por evaporação.
A Tabela 4.7 apresenta os resultados médios de perda de massa obtido nas análises
termogravimétricas.
Tabela 4.4- Percentuais de massa perdida das amostras submetidas a análises
termogravimétricas.
Amostra % perda de massa
Soro de leite caprino com congelamento 94±1
Soro de leite bovino com congelamento 95,5±0,1
Soro de leite caprino sem congelamento 93,4±0,4
β-lactoglobulina 94±3
α-lactalbumina 92±2
As amostras de soro de leite e as soluções proteicas para a faixa de temperatura utilizada
apresentam uma única etapa de perda de massa que é referente à evaporação da água adsorvida
nas moléculas e materiais voláteis, como reportado na literatura para produtos lácteos e soluções
de proteínas (LAMAS, 2015; MARIANO, 2010; PLÁCIDO, 2007; RICCI,2015).
Com essas análises, observou-se que as soluções das proteínas estudadas apresentam
uma maior estabilidade à perda de massa que as amostras de soro caprino sem congelamento,
que por sua vez apresentam uma maior estabilidade que as amostras de soro caprino e bovino
com congelamento.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 64
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4.2.2 Calorimetria diferencial de varredura (DSC)
• Soro de leite caprino com congelamento
As curvas DSC reportadas neste tópico representam o comportamento das amostras
após a subtração das amostras de referência, que no presente estudo foi a água destilada.
Por convenção do software Universal Analysis 2000, versão 3.9ª (TA Instruments)
utilizado nas análises, os processos com o pico voltado para cima indicam um evento
exotérmico, enquanto que processos com o pico voltado para baixo, indicam a ocorrência de
eventos endotérmicos.
Nas curvas calorimétricas obtidas com o software, o eixo y representa a diferença de
fluxo de calor envolvido entre os cadinhos da amostra e referência expressos na unidade de
W/g, enquanto o eixo x expressa a temperatura programada do equipamento em ℃. A partir da
integração linear da curva são obtidos os valores de entalpia referentes aos processos. Os limites
de integração são escolhidos manualmente pelo usuário, e a partir do estabelecimento dos
limites é feita a integração da área abaixo da curva.
A Figura 4.7 apresenta o resultado obtido para as 3 amostras de soro de leite caprino.
Figura 4.7 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soro de leite caprino com
congelamento obtido por DSC.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 65
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
Como observado na Figura 4.7, é possível verificar que quando submetido às condições
dadas, o soro de leite caprino apresenta dois fenômenos, evidenciados pela existência de dois
picos. O primeiro pico, com concavidade voltada para cima, apresenta um caráter endotérmico;
enquanto o segundo, com concavidade para baixo é de origem exotérmica. O primeiro pico
apresentou uma temperatura média de 83,4±0,7℃, enquanto que o segundo apresentou
temperatura de 106,3±0,7℃. Observou-se uma diferença na magnitude dos picos, o primeiro
apresenta maiores valores de entalpia em módulo, o que representa uma maior energia
necessária para que ocorra o processo.
• Soro de leite bovino com congelamento
A Figura 4.8 traz o comportamento térmico das amostras de soro de leite in-natura
bovino a partir das análises de DSC.
Figura 4.8 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soro de leite bovino com
congelamento obtido por DSC.
O primeiro pico apresentou uma temperatura média de 82±3℃, enquanto que o segundo
apresentou temperatura de 106,3±0,7 ℃. Observou-se uma diferença na magnitude dos picos,
Capítulo 4 - Resultados e discussão 66
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o primeiro apresenta maiores valores de entalpia, o que representa uma maior energia necessária
para que ocorra o evento.
As amostras de soro de leite bovino com congelamento demonstraram características
similares quando comparadas às amostras de soro de leite caprino com congelamento.
Diferenciando-se de modo significativo, apenas na área da primeira curva, com valores de
entalpia de 144±3 J/g, e151±3 J/g, para as amostras de soro de leite caprino e bovino,
respectivamente.
Em se tratando da comparação entre o comportamento térmico do soro caprino e bovino
frente às análises térmicas no presente estudo, ressalta-se a semelhança do comportamento
apresentado entre as amostras analisadas. O soro de leite caprino apresentou valores de
temperatura e entalpia de 83,4±0,7℃ e 144±3 J/g, 106,3±0,7℃ e (-)62±2 J/g, para o primeiro e
segundo pico respectivamente. O primeiro pico do soro bovino apresentou valores médios de
temperatura e entalpia de 82±3℃ e 151±3 J/g, e o segundo apresentou valores de 107±1℃ e
(-)65±4 J/g, respectivamente. De acordo com os resultados apresentados de T1, T2 e ∆H2, as
amostras de soro de espécie animais diferentes não mostraram diferenças significativas em seus
valores. Para ∆H1, foi observado uma maior entalpia de transição para o soro de leite bovino.
A priori, a partir destes resultados sugere-se que as amostras analisadas de soro de leite caprino
e bovino não apresentam uma diferença significativa em termos de estabilidade térmica.
• Soro de leite caprino sem congelamento
Para analisar se o congelamento das amostras de soro tem alguma influência em seu
comportamento térmico, foram feitas análises em amostras de soro caprino sem congelamento.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 67
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Na Figura 4.9 é possível observar o comportamento térmico das 3 amostras de soro
caprino sem congelamento.
Figura 4.9 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soro de leite caprino sem
congelamento obtido por DSC.
Para as amostras de soro de leite caprino sem congelamento, o primeiro pico apresentou
uma temperatura de transição média de 89±2 ℃ enquanto que o segundo apresentou
temperatura de 108±1 ℃.
De modo análogo às amostras com congelamento, observamos a presença de um pico
endotérmico e um pico exotérmico com valores de entalpia para o primeiro pico de 149±28
J/g e 68±14 J/g, para as amostras de soro de leite caprino com congelamento e sem
congelamento, respectivamente.
Comparando o comportamento térmico das amostras de soro de leite caprino com e sem
congelamento através das análises DSC, observa-se que as amostras sem congelamento
apresentaram valores superiores de T1, T2 e ∆H1 e menores valores de ∆H2 quando comparadas
aos valores obtidos para o soro sem congelamento de 89±02 ℃, 108 ±1℃ , 149±28 J/g e
(-)68±14 J/g , respectivamente, ao soro com congelamento 83,4±0,7℃, 106,3±0,7℃, 144±3 J/g
e 62±2 J/g, respectivamente. Os resultados indicam uma maior estabilidade para as amostras
sem congelamento.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 68
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• β-lactoglobulina
Para efeito comparativo, foram realizados ensaios de calorimetria diferencial de
varredura com soluções de proteína padrão de β-lactoglobulina (proteína majoritária do soro de
leite).
A Figura 4.10 apresenta as curvas calorimétricas obtidas para as soluções de proteína
padrão de β-lactoglobulina (100g/L).
Figura 4.10 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de solução de proteína
padrão de β-lactoglobulina (100g/L) obtidas por DSC.
As amostras de solução de proteína padrão de β-lactoglobulina apresentaram dois picos.
O primeiro pico com concavidade voltada para cima, com temperatura próxima de 88±2 ℃, de
caráter endotérmico. O segundo pico com concavidade voltada para baixo, ocorreu com
temperatura na faixa de 103,5±0,4℃, de caráter exotérmico.
De modo similar às amostras de soro de leite de origem caprina e bovina, as amostras
contendo solução de proteína padrão de β-lactoglobulina apresentaram um pico endotérmico e
Capítulo 4 - Resultados e discussão 69
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um pico exotérmico. No entanto, os picos endotérmicos e exotérmicos para β-lg apresentam
valores de entalpia superiores, 210±9 J/g e (-)97±3 J/g, para o primeiro e segundo pico,
respectivamente.
• α-lactalbumina
Utilizando as mesmas condições operacionais que as das amostras de β-lactoglobulina,
foram realizados ensaios para soluções da proteína de segundo maior teor contida no soro de
leite.
A Figura 4.11 apresenta os resultados calorimétricos para as amostras de α-
lactalbumina.
Figura 4.11 - Diagrama do comportamento térmico das amostras de soro de solução de
proteína padrão de α-lactalbumina (100g/L) obtidas por DSC.
Observa-se que, assim como as amostras de soro de leite e de β-lactoglobulina, as
amostras de α-lactalbumina apresentaram pico endotérmico e um pico exotérmico. Os valores
médios de T e ∆H dos picos das amostras de α-lactalbumina foram inferiores aos das soluções
de proteína β-lactoglobulina. O primeiro pico apresenta magnitude para o ∆H de 148±15 J/g,
enquanto que o segundo, (-)78±8 J/g.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 70
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
Estes resultados indicam que a β-lactoglobulina apresenta uma maior estabilidade para
o processo endotérmico do que α-lactalbumina, enquanto que para o processo exotérmico, a α-
lactalbumina apresenta uma maior resistência a propagação do fenômeno.
A Tabela 4.5 apresenta os valores de entalpia e temperatura de pico obtidas com as
análises para as amostras estudadas.
Tabela 4.5 - Dados de temperatura de pico e entalpia de transição para as amostras analisadas.
Amostra pH
Temperatur
a do 1o pico
(℃) 𝐓𝟏
Entalpia do
1o pico (J/g)
∆𝐇𝟏
Temperatura
do 2o pico (℃)
𝐓𝟐
Entalpia do
2o pico (J/g)
∆𝐇𝟐
Soro de leite Caprino
(*) 6,76 83,4±0,7 144±3 106,3±0,7 (-)62±2
Soro de leite Bovino
(*) 6,44 82±3 151±3 107±1 (-)65±4
Soro de leite caprino
sem congelamento 6,86 89±2 149±28 108±1 (-)68±14
β-lactoglobulina(**) 6,5 88±2 210±9 106,8±0,3 (-)97±3
α-lactalbumina(**) 7,5 88,5±0,8 148±15 107,1±0,4 (-)78±8
(*) – amostras congeladas após a fabricação do queijo e descongeladas no momento das análises.
(**) - em solução de 100 g/L
Analisando os dados apresentados na Tabela 4.5, observa-se que todas as amostras
apresentaram valores de pH entre 6,4-7,5, com a presença de pequenos desvios.
O primeiro evento, caráter endotérmico, apresentou comportamento similar em todas as
amostras. Apesar dos desvios, as amostras não apresentaram diferenças significativas na
temperatura de pico. O soro de leite caprino sem congelamento, β-lactoglobulina e α-
lactalbumina apresentaram os maiores valores de temperatura, 89±2℃, 88±2 e 88,5±0,8℃ ,
respectivamente. Enquanto que os valores de entalpia do primeiro pico foram notoriamente
superiores para as amostras de β-lactoglobulina, 210±9 J/g.
No segundo evento, caráter exotérmico, toda as amostras apresentaram valores bastante
próximos de temperatura. No entanto, as soluções das proteínas estudadas apresentaram valores
em módulo mais elevados de entalpia. A β-lg apresentou o maior valor de entalpia em módulo,
97±3 J/g.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 71
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
Para um determinado evento endotérmico, a existência de temperaturas mais elevadas
do que outras para diferentes amostras podem indicar que as amostras com maiores
temperaturas apresentam uma maior estabilidade térmica, enquanto que o contrário pode ser
dito de amostras com menores temperaturas. Em termos de energia, quanto maior a energia
necessária a ser absorvida por uma amostra para realizar este processo, maior sua estabilidade.
Desta forma, infere-se que para o primeiro processo a solução contendo proteína β-
lactoglobulina apresentou uma maior estabilidade quando comparada às demais amostras.
Enquanto que para o segundo processo, a β-lactoglobulina com T2=106,8±0,3℃ e
∆H2=(-)97±3J/g, apresentou uma menor resistência na execução do evento quando comparada
as amostras de soro de leite caprino e bovino, liberando assim uma menor quantidade energética
comparada as demais amostras.
4.2.2.1 Influência da espécie animal e fatores correlacionados
Como citado anteriormente, observando os valores encontrados no presente estudo para
as amostras de diferentes espécies, não se observa uma diferença significativa nos valores,
indicando que possivelmente não há diferença na estabilidade térmica de soro de leite de
espécies diferentes. Entretanto, é importante salientar que as amostras de soro apresentam um
elevado teor de água, sendo este o componente majoritário no soro. Sugere-se que a diferença
entre as proteínas de origem caprina e bovina pode não ter sido identificado devido à grande
quantidade de água nas amostras.
As amostras de soro caprino e bovino apresentam em sua composição componentes e
fatores que podem influenciar diretamente nos resultados de análises térmicas. Para
compreender os resultados obtidos para as amostras de soro de leite de espécies diferentes é
necessário analisar a influência de alguns desses fatores.
O primeiro ponto a ser discutido é o efeito da adição de água à proteína pura, que pode
ser observado comparando o comportamento da solução de proteína padrão de β-lactoglobulina
de origem bovina diluída em água com concentração 10% (m/v) no presente trabalho ao
observado no estudo de Sharma et al. (2016), citado na Tabela 2.5 (página 42). Em seu estudo,
Sharma et al. (2016) utilizaram 8-10 mg de proteína pura de β-lactoglobulina padrão bovino,
obtendo valores de temperatura e entalpia de 72,4±0,2 ℃ e 263,8 ± 0,2 J/g, enquanto que no
presente trabalho foi utilizada uma concentração de 10% (m/v) e foram obtidos 88±2℃ e 210±9
J/g. Observa-se que a adição de água na proteína β-lactoglobulina tem uma grande influência
Capítulo 4 - Resultados e discussão 72
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
em seu comportamento térmico, em termos de temperatura e entalpia dos eventos. Comparando
a proteína pura a uma proteína diluída, verificou-se que a adição de água promove o aumento
da temperatura de transição e reduz a energia absorvida necessária para que o evento ocorra.
Por outro lado, Paulsson et al. (1985), citado na Tabela 4.6, utilizaram a mesma proteína
com concentração de 5% (m/v) em uma solução de SMUF, contendo sais e lactose, obtendo
valores de temperatura de transição 74,8℃ e entalpia de 10,01 J/g. Neste caso analisando estes
resultados, observa-se que para uma solução com menor teor de proteína β-lactoglobulina na
presença de outros componentes, quanto menor o teor menores os valores de temperatura e
entalpia de transição. Vale ressaltar que embora a adição de água promova o aumento da
temperatura, existem outros fatores que influenciam, que serão discutidos posteriormente.
Em outro estudo, Ruegg et al. (1977), citado na Tabela 4.6, utilizaram também β-
lactoglobulina padrão de origem bovina em uma solução SMUF com concentração proteica de
3-9% (m/v) g, observa-se um comportamento similar as demais amostras de proteína de β-
lactoglobulina padrão em solução do presente estudo. No entanto, comparando os resultados
obtidos com os resultados de Paulsson et al. (1985), é evidente a diminuição na temperatura de
transição com o aumento da concentração desta proteína, o que pode ser justificado pela
utilização de taxa de aquecimento diferente. Paulsson et al. (1985) utilizou uma taxa de
aquecimento de 10 ℃ /min, o que promove o deslocamento da temperatura de transição para
valores mais elevados.
Antoine & De Souza (2007) utilizaram a mesma proteína na concentração 10% (m/v),
obtendo uma temperatura de 75,9℃, de modo similar com o aumento da concentração ocorreu
um aumento na temperatura de transição. É importante salientar que no estudo de Antoine &
De Souza (2007) foi utilizada a mesma concentração de proteína que o presente estudo 10%
(m/v), no entanto, ressalta-se novamente que a utilização de taxa de aquecimento superior 10
℃ /min (neste trabalho), promove um deslocamento para maiores temperaturas, justificando a
diferença entre 75,9℃ (Antoine & De Souza (2007) e 88±2℃ (presente trabalho). Ao adicionar
água à proteína pura, ocorre um aumento na temperatura de transição, ao mesmo tempo em que
ocorre a diminuição da entalpia, indicando que a adição de água promove o deslocamento na
temperatura de transição, provavelmente devido ao ponto de ebulição da água, enquanto que na
entalpia esta adição torna a proteína mais instável, sendo necessária uma menor energia para
ocorrência do evento endotérmico. Em termos de diluição da proteína β-lactoglobulina, o
aumento da concentração da proteína promove o aumento na temperatura de transição e na
entalpia com o aumento da concentração da proteína quando está associada a presença de outros
componentes.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 73
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
Ao comparar com os resultados obtidos para o soro caprino e bovino com teor de
umidade de 94,37±0,05% e 93,49±0,02%, respectivamente, observamos o mesmo efeito
83,4±0,7℃ e 144,0±3,4 J/g, 82±3℃ e 151±3 J/g, o que evidencia a similaridade entre os
resultados de calorimetria diferencial de varredura para as amostras de soro de leite caprino e
bovino.
Com relação à α-lactalbumina, Sharma et al. (2016), obtiveram uma temperatura de
57,8 ± 0,1℃ e entalpia de 253,2 ± 0,2 J/g. Comparando com o presente estudo, cuja
concentração utilizada para mesma proteína igual a 10% (m/v), no qual foram obtidos
88,5±0,8℃ e 148 ± 15J/g, constata-se um comportamento similar às amostras de β-
lactoglobulina, ou seja, ao adicionar água a proteína pura, ocorre o aumento da temperatura e a
diminuição da entalpia.
Analisando o estudo de Paullson et al. (1985) em que foram utilizadas concentrações
de 5% (m/v) de proteína α-lactalbumina padrão de origem bovina em SMUF, foram obtidos
valores de 59℃ e 4 J/g, constatando-se no entanto que a diminuição da concentração de uma
solução de proteína α-lactalbumina resulta em valores de entalpia e temperatura inferiores.
Observa-se comportamento similar no estudo de Ruegg et al. (1977), no qual foram
utilizados 3-9% (m/v) de α-lactalbumina padrão de origem bovina em SMUF, obtendo 65,2 ±
0,2 ℃ e 22,7±1,2 J/g. Antoine & De Souza (2007) utilizaram a mesma proteína na concentração
10% (m/v), obtendo uma temperatura de 61 ℃.
De acordo com o comportamento esperado, a temperatura na concentração de 10% de
α-la no estudo de Antoine & De Souza (2007) deveria ser superior a obtida por Ruegg et al.
(1977), no entanto, esta diferença pode ser justificada por apresentar um pH inferior. O pH tem
influencia direta nos resultados de análise térmica, a α-lactalbumina apresenta maiores valores
de temperatura com pH mais elevados (Paullson et al., 1985). No presente trabalho foi utilizada
a mesma concentração de proteína α-lactalbumina padrão de origem bovina dada no estudo de
Antoine & De Souza (2007), no entanto, a solução apresentou um pH de 7,5, resultando nos
valores de 88,5±0,8℃ e 148 ± 15J/g . Como citado anteriormente, para a α-lactalbumina, quanto
maior o pH, maior a temperatura de transição. Observa-se que para a proteína de α-
lactalbumina, o aumento da concentração da proteína eleva os valores de temperatura e entalpia
na presença de outros componentes, tornando-a mais estável.
A Tabela 4.6 simplifica os estudos apresentados nos quais observa-se a influência da
concentração.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 74
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
Tabela 4.6 - Influência da concentração.
Proteína Propriedade
Presente estudo-
solução de proteína
10 % (m/v) diluída
em água
Paulsson et
al. (1985) –
5% (m/v)
SMUF
Ruegg et al.
(1977) - 3-9
% (m/v)
SMUF
Antoine &
De Souza
(2007)- 10%
(m/v)
β-lg
𝑻𝟏(℃) 88±2 74,8 72,8 ±0,4 75,9
∆𝑯𝟏 (J/g) 210±9 10,01 12,61 ±0,02 -
α-la
𝑻𝟏(℃) 88,5±0,8 59 65,2 ± 0,2 61
∆𝑯𝟏 (J/g) 148±15 4 22,7±1,2 -
*SMUF - Simulated milk ultrafiltre – solução contendo sais simulando a composição
do leite descrita por Jenness & Koops (1962).
Observa-se que os valores de entalpia do presente estudo foram mais próximos dos
valores para proteína isolada no estudo de Sharma et al. (2016), do que os valores obtidos por
Ruegg et al.(1977). No entanto, é importante salientar que no estudo de Ruegg et al. (1977)
foram utilizadas taxas de aquecimento e concentrações inferiores, assim como menores valores
de pH, fatores que influenciam diminuindo a estabilidade da amostra. É importante ressaltar
que as proteínas foram analisadas em uma solução de SMUF, de modo contrário ao presente
estudo em que as soluções de proteínas eram compostas por proteína+água, a presença de outros
componentes em solução pode ter diminuído a estabilidade das proteínas.
Outro fator que influencia as análises térmicas é a diferença na composição das
amostras, de acordo Antoine & de Souza (2007) e Boye & Alli (2000), a presença e a
composição de açúcares em soluções de β-lactoglobulina influenciaram o seu comportamento
térmico, no entanto, não apresentaram influência significativa no comportamento da α-
lactalbumina. No estudo de Boye & Alli (2000), foram analisados três diferentes casos: no
primeiro, as proteínas β-lg e α-la foram estudadas isoladamente em soluções cada uma com
concentração de 20% (m/v); no segundo, foram utilizadas soluções em que as proteínas foram
misturadas, cada uma com concentração de 20% (m/v); no terceiro estudo, foram utilizadas
Capítulo 4 - Resultados e discussão 75
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
soluções com 20% (m/v) de β-lg, 20% (m/v) de α-La e 20% (m/v) de diferentes açúcares. No
primeiro caso, a solução contendo β-lg obteve uma temperatura de transição de 71,9 ℃,
enquanto que a solução de α-La, 64,3 ℃. Estas proteínas quando misturadas, apresentaram
valores de 63,0 ℃ e 69,1 ℃, para α-La e β-lg, respectivamente. Portanto, a mistura destas
proteínas diminui a temperatura de transição de ambas. No terceiro caso, foram adicionados às
misturas α-La/β-lg, separadamente, a sacarose, lactose, frutose, glicose e galactose. A presença
deste açúcares indicou um aumento significativo na temperatura de desnaturação da proteína β-
lg, enquanto que não teve influência significativa na α-La, resultando nos respectivos valores
para β-lg 71,7, 73,4, 73,3, 76,8 e 77,0 ℃. De acordo com estes estudos, a adição de açúcares
resulta em uma maior estabilidade térmica da β-Lg, enquanto que a presença de um açúcar com
maior massa molecular resulta em uma menor estabilidade da proteína. No presente trabalho,
as amostras de soro de leite caprino e bovino apresentaram percentuais de lactose de
3,57±0,07% e 4,50±0,05%, respectivamente, com valores de temperatura e entalpia de transição
de 83,4±0,7℃ e 144,0±3,4 J/g, 82±3℃ e 151±3 J/g, respectivamente. Observou-se que a
amostra de soro bovino apresentou uma maior entalpia quando comparada ao soro caprino,
evidenciando que um maior teor de açúcar resulta em uma maior estabilidade térmica. É
importante salientar que devido ao elevado teor de água nas amostras de soro caprino e bovino,
existe uma diferença significativa na temperatura de transição quando comparado com a
temperatura obtida na solução contendo lactose (73,4 ℃) de Boye & Alli (2000).
Analisando as Tabelas 4.1 e 4.2, é possível verificar que as amostras de soro caprino e
bovino possuem composição bastante similar, diferenciando-se de modo significativo apenas
nos teores de gordura e e lactose, resultando, portanto, em valores próximos, 83,4±0,7℃ e
144,0±3,4 J/g para o soro caprino, 82±3℃ e 151±3 J/g para o soro bovino.
Analisando todos estes parâmetros, é possível constatar que a adição de água, a
concentração da proteína em solução, a existência de açúcares e outros componentes possuem
influência no resultado das análises térmicas de soluções com proteínas, o que justifica os
resultados observados neste estudo para amostras de soro de leite caprino e bovino.
4.2.2.2 Influência do congelamento no comportamento térmico
De acordo com os resultados obtidos nas análises DSC para o primeiro pico sugere-se
que a ausência de congelamento das amostras permite que estas sejam mais estáveis
necessitando de maiores temperaturas e uma maior energia envolvida para que ocorra o evento.
Capítulo 4 - Resultados e discussão 76
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
Com relação ao segundo evento, os resultados sugerem que as amostras congeladas
além de requererem uma menor temperatura para desenvolvimento do fenômeno, requerem
uma menor quantidade energética. Neste caso, infere-se então que as amostras de soro de leite
caprino sem congelamento apresentam uma maior estabilidade térmica comparado as amostras
congeladas.
4.2.2.3 Efeito dos eventos endotérmicos e exotérmicos sobre as proteínas
Em se tratando de estudos envolvendo análises térmicas de calorimetria diferencial de
varredura (DSC) ou de análises termogravimétricas (TGA) para o soro de leite caprino ou
bovino, não há relatos na literatura até o momento. No entanto, alguns estudos são reportados
na literatura para as proteínas contidas no soro de leite β-lactoglobulina e α- lactalbumina.
Desta forma, para que os parâmetros estudados sejam analisados de forma mais concisa
é importante que sejam correlacionados o comportamento das amostras de soro de leite aos
estudos presentes para as proteínas contidas no soro de leite, para compreender quais fenômenos
destes apresentados por Gordon (1963) possivelmente estão ocorrendo, e como estes processos
se caracterizam.
Ao avaliar os resultados obtidos nas análises de DSC, é possível observar que os picos
endotérmicos sugerem que as proteínas contidas no soro de leite estão sendo desnaturadas,
conforme citado por Fitzsimons et al. (2007). Enquanto, os picos exotérmicos sugerem que
esteja ocorrendo a agregação das proteínas (BAEZA et al., 2002; SING & HAVEA, 2003),
sendo observada tanto nas proteínas em solução, quanto nas amostras de soro de leite, conforme
a literatura.
As amostras de soro de leite caprino e bovino, como visto anteriormente, apresentaram
um comportamento térmico similar ao das proteínas α-lactalbumina e β-lactoglobulina. Com
dois eventos, um endotérmico e outro exotérmico, em temperaturas próximas. Este
comportamento era esperado, visto que a β-lactoglobulina e a α-lactalbumina são as proteínas
majoritárias do soro de leite, diferindo do comportamento da água pura que apresenta
aproximadamente 2493 J/g e temperatura próxima aos 100 ℃, com a presença de um único pico
de origem endotérmica. Apesar de existirem outros componentes, os resultados sugerem que
esta proteína apresenta uma grande influência no comportamento térmico do soro.
Como as condições operacionais foram as mesmas, as temperaturas de pico foram
bastante similares. No entanto, a concentração da proteína no soro é bem inferior à da solução
proteica utilizada nas análises, desta forma a entalpia das amostras de soro caprino e bovino
Capítulo 4 - Resultados e discussão 77
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
apresentaram valores inferiores aos das soluções de proteína padrão de β-lactoglobulina,
144,0±3,4 J/g e 151±3 J/g, para as amostras de soro caprino e bovino, respectivamente e 210±9
J/g para a β-lactoglobulina.
4.2.3 Considerações finais perante as análises de TGA/DTG e DSC
As análises de TGA/DTG e DSC permitiram a compreensão de diferentes pontos. As
análises gravimétricas ilustraram a estabilidade térmica da amostra perante variações na massa,
e a partir destas observou-se a perda de massa percentual e a velocidade com que esta ocorre,
assim como se pode inferir que a perda de massa é referente substancialmente a evaporação da
água presente nas amostras. Por outro lado, a partir das análises DSC das amostras de soro em
paralelo com as soluções de proteína verificou-se a ocorrência dos eventos térmicos
(endotérmico e exotérmico) e assim como a sua magnitude em cada amostra. Apesar de
possuírem perspectivas diferentes sobre as amostras, os resultados das diferentes técnicas
indicaram aspectos comuns entre as amostras. As amostras das soluções da proteína estudadas
obtiveram maior estabilidade em ambas análises, enquanto que as amostras de soro bovino e
caprino apresentaram uma menor estabilidade. A velocidade de perda de massa obtida nas
análises DTG das amostras apresentou um crescimento maior em temperaturas próximas as
temperaturas do primeiro pico nas análises DSC, indicando que provavelmente a perda da
estabilidade das amostras observadas neste processo pode ter desencadeado uma maior
instabilidade na massa das amostras, induzindo o processo de perda de massa a ocorrer de modo
mais acentuado. É importante salientar que a perda de massa nas análises TGA/DTG é referente
à evaporação de água, e não a desnaturação de proteínas, pois no processo de desnaturação não
ocorre perda de massa.
CAPÍTULO 5
Conclusão
Capítulo 5 - Conclusão 79
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
5 CONCLUSÃO
Neste trabalho, foram realizadas as caracterizações físico-químicas e térmicas das
amostras de soro de leite caprino e bovino
A partir das análises físico-químicas, observou-se que as amostras apresentaram
valores em sua composição próximos. O soro de leite caprino e o soro bovino não apresentaram
diferenças significativas no teor de proteínas. Por sua vez, o soro de leite bovino apresentou
uma quantidade superior de sólidos totais e cinzas. O resultado de umidade indicou que o soro
de leite bovino apresenta um teor de água inferior comparado ao soro caprino.
As amostras de soro de leite caprino e bovino apresentaram valores de pH próximo,
sendo enquadradas como soro doce. As densidades do soro de leite bovino foram superiores as
de origem caprina, devido a uma maior quantidade de sólidos totais.
As análises do comportamento térmico das amostras de soro de leite caprino e bovino
com congelamento, de soro caprino sem congelamento e das soluções de proteína,
demonstraram a existência de um perfil, em que há a presença de um pico endotérmico e um
pico exotérmico, indicando que o primeiro processo é referente a desnaturação proteica,
enquanto o segundo refere-se à agregação das moléculas.
O comportamento térmico das amostras de soro de leite caprino e bovino não
apresentaram diferenças muito significativas. Observou-se a existência T1, T2 e ∆H2 similares,
enquanto que o soro de leite caprino apresentou menores valores e ∆H1, pico para o soro de
leite caprino, o que sugere que este possui uma menor estabilidade térmica, sendo mais
suscetível aos processos térmicos analisados.
Comparando as amostras de soro de leite caprino congelado e sem congelamento,
observou-se que as amostras sem congelamento apresentaram valores de temperatura
superiores para ambos os picos, enquanto que estas apresentaram valores de entalpia maiores
no primeiro pico e menores no segundo. A presença de maiores temperaturas implica em uma
maior estabilidade, enquanto que valores altos de entalpia em processos endotérmicos indicam
uma absorção de maior quantidade de energia para que ocorra. Infere-se então que o
congelamento influencia o comportamento térmico das amostras de soro de leite caprino
diminuindo a estabilidade da amostra com relação ao primeiro processo, enquanto que
apresenta uma maior resistência à ocorrência do segundo processo.
Todas as amostras analisadas apresentaram comportamento térmico similar e resultados
numéricos próximos nas análises termogravimétricas e nas análises DTG, este comportamento
sugere que as amostras perderam em massa apenas a água presente. No entanto as diferentes
Capítulo 5 - Conclusão 80
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
inclinações das curvas, permitiram concluir que as amostras de solução de proteínas
apresentaram maior estabilidade que as amostras de soro caprino sem congelamento, que por
sua vez apresentaram maior estabilidade que as amostras de soro caprino e bovino com
congelamento.
Com isso podemos inferir que a origem diferente do soro de leite não resultou em
diferenças muito significativas no comportamento térmico das amostras. Entretanto, o
congelamento da amostra apresentou-se como um fator capaz de influenciar o comportamento
térmico, diminuindo a estabilidade térmica da amostra.
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Referências biliobráficas 82
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APÊNDICES
Apêndices 92
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
APÊNDICE A – Densidade do soro de leite
Tabela A1 – Densidade do soro de leite caprino para diferentes temperaturas
Densidade (g/cm3)
Temperatura (oC)
Amostra 25 30 35 40 45 50
1 1,01789 1,01623 1,01463 1,01219 1,01003 1,00750
2 1,01789 1,01622 1,01460 1,01228 1,00938 1,00753
3 1,01788 1,01624 1,01465 1,01224 1,01012 1,00754
Valor médio 1,01789 1,01623 1,01463 1,01224 1,00984 1,00752
Tabela A2 – Densidade do soro de leite bovino para diferentes temperaturas
Densidade (g/cm3)
Temperatura (oC)
Amostra 25 30 35 40 45 50
1 1,02318 1,02162 1,01987 1,01786 1,01003 1,00750
2 1,02313 1,02154 1,01968 1,01758 1,00938 1,00753
3 1,02326 1,02156 1,01997 1,01775 1,01012 1,00754
Valor médio 1,02319 1,02157 1,01984 1,01773 1,00984 1,00752
Apêndices 93
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
APÊNDICE B – Calorimetria diferencial de varredura
As Figuras A.1, A.2 e A.3 apresentam o comportamento térmico das amostras de soro
de leite caprino obtido por DSC.
Figura A1 - Curva DSC da amostra 1 de soro de leite caprino.
Figura A2 - Curva DSC da amostra 2 de soro de leite caprino.
Apêndices 94
Isabelly Paula de Sousa Azevedo Henriques Dissertação de Mestrado – PPGEQ/UFRN 2018
Figura A3 - Curva DSC da amostra 3 de soro de leite caprino.
As Figuras A.4, A.5 e A.6 apresentam o comportamento térmico das amostras de soro
de leite bovino obtido por DSC.
Figura A4 - Curva DSC da amostra 1 de soro de leite bovino.
Apêndices 95
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Figura A5 - Curva DSC da amostra 2 de soro de leite bovino.
Figura A6 - Curva DSC da amostra 3 de soro de leite bovino.
As Figuras A.7, A.8 e A.9 apresentam o comportamento térmico das amostras de soro
de leite caprino sem congelamento obtido por DSC.
Apêndices 96
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Figura A7 - Curva DSC da amostra 1 de soro de leite caprino sem congelamento.
Figura A8 - Curva DSC da amostra 2 de soro de leite caprino sem congelamento.
Figura A9 - Curva DSC da amostra 1 de soro de leite caprino sem congelamento.
Apêndices 97
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As Figuras A.10, A.11 e A.12 apresentam o comportamento térmico das amostras de
solução de proteína padrão de β-lactoglobulina (100g/L) obtido por DSC.
Figura A.10 - Curva DSC da amostra 1 de solução de proteína padrão de β-lactoglobulina
(100g/L).
Figura A.11 - Curva DSC da amostra 2 de solução de proteína padrão de β-lactoglobulina
(100g/L).
Apêndices 98
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Figura A.12 - Curva DSC da amostra 3 de solução de proteína padrão de β-lactoglobulina
(100g/L).
As Figuras A.13, A.14 e A.15 apresentam o comportamento térmico das amostras de
solução de proteína padrão de α-lactalbumina (100g/L) obtido por DSC.
Figura A.13 - Curva DSC da amostra 1 de solução de proteína padrão de α-lactalbumina
(100g/L).
Apêndices 99
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Figura A.14 - Curva DSC da amostra 2 de solução de proteína padrão de α-lactalbumina
(100g/L).
Figura A.15 - Curva DSC da amostra 3 de solução de proteína padrão de α-lactalbumina
(100g/L).
Apêndices 100
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APÊNDICE C – Análises Termogravimétricas
As Figuras A.16, A.17 e A.18 apresentam o comportamento térmico das amostras de
soro de leite caprino obtido por TGA.
Figura A.16 - Curva TGA da amostra 1 de soro de leite caprino.
Figura A.17 - Curva TGA da amostra 2 de soro de leite caprino.
Apêndices 101
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Figura A.18 - Curva TGA da amostra 3 de soro de leite caprino.
As Figuras A.19, A.20 e A.21 apresentam o comportamento térmico das amostras de
soro de leite caprino obtido por TGA.
Figura A.19 - Curva TGA da amostra 1 de soro de leite bovino.
Apêndices 102
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Figura A.20 - Curva TGA da amostra 2 de soro de leite bovino.
Figura A.21 - Curva TGA da amostra 3 de soro de leite bovino.
As Figuras A.22, A.23 e A.24 apresentam o comportamento térmico das amostras de
soro de leite caprino sem congelamento obtido por TGA.
Apêndices 103
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Figura A.22 - Curva TGA da amostra 1 de soro de leite caprino sem congelamento.
Figura A.23 - Curva TGA da amostra 2 de soro de leite caprino sem congelamento.
Figura A.24 - Curva TGA da amostra 3 de soro de leite caprino sem congelamento.
Apêndices 104
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As Figuras A.25, A.26 e A.27 apresentam o comportamento térmico das amostras de
solução de proteína padrão β-lactoglobulina obtido por TGA.
Figura A.25 - Curva TGA da amostra 1 de solução de proteína padrão de β-lactoglobulina
(100g/L).
Figura A.26 - Curva TGA da amostra 2 de solução de proteína padrão de β-lactoglobulina
(100g/L).
Apêndices 105
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Figura A.27 - Curva TGA da amostra 3 de solução de proteína padrão de β-lactoglobulina
(100g/L).
As Figuras A.28, A.29 e A.30 apresentam o comportamento térmico das amostras de
solução de proteína padrão de α-lactalbumina obtido por TGA.
Figura A.28 - Curva termogravimétrica amostra 1 de solução de proteína padrão de α-
lactalbumina (100g/L).
Apêndices 106
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Figura A.29 - Curva termogravimétrica amostra 2 de solução de proteína padrão de α-
lactalbumina (100g/L).
Figura A.30 - Curva termogravimétrica amostra 3 de solução de proteína padrão de α-
lactalbumina (100g/L).