Propiedades superficiales de las proteínasEmulsiones

Emulsiones Sistema heterogéneo formada por dispersión de doslíquidos no miscibles:

• uno bajo la forma de pequeñas gotitas dispersas

• el otro bajo la forma de una fase continua dispersante

Emulsiones alimenticias son del tipo:

• aceite en “agua” (O/W): leche, salsas, mayonesa

• “agua” en aceite (W/O): margarina, manteca.

“Agua”: líquido polar hidrófobo, generalmente una solución acuosa.

“aceite”: líquido hidrófobo (grasa fundida, aceite vegetal o animal,aceites esenciales)

También existen emulsiones polifásicas o multiples: contienen en lafase dispersa otra fase dispersa en ella: w/o/w ó o/w/o

Pueden contener también partículas sólidas y/o gaseosas dispersas.

Diámetro de las gotitas líquidas: 0,1 a 50 m

Formación de gotitas emulsionadas

Creación de una gran superficie interfacial entre las dos fasesSI exponencialmente con dg

SI puede alcanzar 1 m2/ml de emulsión

Para formar una emulsión se necesita:• aceite• agua• emulsificante• energía

Facilita la emulsión disminuyendo la tensión interfacial entre la fase apolar (oleosa) y la polar (agua).

Proporción de la fase dispersa o fracción volumétrica (): varíaen un rango bastante grande.

Gotitas esféricas de tamaño uniforme en íntimo contacto = 0,74

Mayores pueden obtenerse con gotas no uniformes y/o deformadaspor compresión unas con otras.

Métodos para determinar las propiedades emulsificantes:

Propiedad Técnicas

Medición del tamaño de gota

Microscopía óptica y de fluorescencia, contador Coulter, espectroturbidimetría

Actividad emulsificante (AE)

Tamaño de partícula, conductividad diferencial, turbimetría

Indice de Actividad Emulsificante (IAE)

turbimetría

Capacidad emulsificante (EC)

Cambio en la viscosidad, resistencia eléctrica y apariencia de la emulsión por su ruptura

Estabilidad de emulsión (ES)

Centrifugación, calentamiento

Hidrofobicidadsuperficial

HPLC, unión de ligandos hidrófobos, fluorescencia intrínseca, pruebas espectrofluorimétricas

Capacidad emulsificante (EC)

Es el volumen en (ml) del aceite que puede ser emulsificado por gr de proteína.

Ensayo: se agrega aceite paulatinamente y se reporta el volumen adicionado antes de que ocurra la inversión de la fase, caracterizada por una inversión de la emulsión de aceite en agua hacia agua en aceite.

• Adición del aceite o grasa fundida a velocidad y T constante sobre una solución acuosa de proteínas con agitación contínua con una homogeneizador• Punto de inversión de fase: se reconoce por un cambio abrupto en la viscosidad o color o por un aumento en la resistencia eléctrica.

Para una emulsión estabilizada con proteínas el punto de inversión de fase se presenta cuando la fase apolar dispersa esta entre 0,65 y 0,85.

Resultados: f(mezclado, vel. de agregado, tiempo de emulsificación, vol. Emulsión)

Índice de actividad emulsificante:

Se refiere al tamaño de las gotas y el área interfacial creada.

Métodos:• Por dispersión de la luz (método de Pierce y Kinsella)• Por microscopía óptica o electrónica• Por contador de partículas (Coulter counting)

Médida de la turbidez:

Cuando la luz atraviesa una emulsión conteniendo dos líquidos de índice de refracción diferentes, una parte de la luz es absorbida, y otra parte desviada (dispersada o difundida), lo que reduce la cantidad transmitida.La densidad óptica "D" de la emulsión en una celda de espesor "x", se obtiene por la aplicación de la ley de Beer-Lambert:

D = log (Iinc/Itrans) = /4 a2 £ x nv log e

donde "I" es la intensidad luminosa, "e" el coeficiente de extinción, "nv" el número de gotas por unidad de volumen, "£" llamada coeficiente de dispersión, e coeficiente de extinción.

La turbidez "T" se define como la densidad óptica de una emulsión conteniendo un 1% de la fase interna ( = 0.01) dentro de una celda de espesor x = 1 cm

El coeficiente de dispersión "£i" está influenciado por los siguientes factores : (a) la relación entre el tamaño de gota y la longitud de onda empleada

(b) los índices de refracción (c) la absorción de la luz, en general despreciable

/m = (/6) nv a3 nv= (6/a3) (/m)

a

e log £ 015.0 T

Se ha hallado recientemente que la relación de las turbideces medidas a dos longitudes de ondas diferentes permite, a través de la variación de "£", determinar el diámetro de gota.

Tomando las turbideces a 400 nm y 800 nm, se define el coeficiente CR :

CR = T800/T400 = £800/£400

También se puede definir:IAE= 2D/( C) C= concentración de la proteína= vol de aceite/VtIAE= 1,5 £ log e Vt/ (a C) (método de Kinsella)

Protocolo de Kinsella:• Se prepara una dispersión proteica (30 ml) de 1 mg/ml, en buffer fosfato 0,1 M, pH 7, 10 ml de aceite, se homogeneízan en ultra-turrax a 20000 rpm durante 30 seg.• Se diluye 250 veces con solución 0,1 % p/v SDS , buffer fosfato 0,1 M pH 7 ClNa.• Se hacen diluciones seriadas.• Se lee la absorbancia A a 500 nm.

D= 2.303 A/x IAE= 4.606 A/(x C)

Microscopia óptica o electrónica

La observación directa o la fotografía en microscopia óptica es el método más simple, y el único que puede considerarse como absoluto; permite al operador pronunciar un juicio subjetivo acerca del tamaño o de la forma de las gotas

Medición directa por observación con microscopio.

Emulsión inestable.

Métodos instrumentales.

A partir de microfotografías.

Sin embargo, se vuelve extremadamente tedioso y/o distorsionado cuando se quiere hacer medidas objetivas, como determinaciones de tamaño de gota.

Con microprocesadores se puede realizardeterminación de tamaño y conteo de gotas. En los analizadores de imagen de tipo Quantimet, la imagen es analizada por un detector fotoeléctrico de barrido, semejante a una filmadora de televisión, que transforma la información óptica en una señal de video. Dicha señal, está luego manipulada por un sistema computarizado, cuyo análisis está limitado solo por la sofisticación del programa y la capacidad de computación del aparato.La precisión del analizador de imagen estásiempre limitada por la precisión del microscopio que se usó para tomar la foto.

Microscopia electrónica de transmisión:

Micrografias de leche enteraa) Fracción sobrenadante después de la centrifugaciónb) fracción que precipitó

La microscopía Confocal es una mejora sustancial de las técnicas clásicas de microscopía óptica.El principio de la microscopía Confocal se basa en eliminar la luz reflejada o fluorescente procedente de los planos fuera de foco. Para ello se ilumina una pequeña zona de la muestra y se toma el hazluminoso que proviene del plano focal, eliminándose los haces procedentes de los planos inferiores y superiores.

oil mass fraction of (a) 0.80 (b) 0.50 (c) 0.2.The bar represents 13.5 mm.

CONTADORES DE ORIFICIO

Este principio se extendió a otra propiedad que se modificaabsorción de luz

Utiliza un haz de luz que pasa por la muestra y se dispersa debido a las gotas presentes. El grado en que la luz se dispersa depende de la distribución de tamaño de la muestra

El principio de diseño de la QuickScananalizador Coulter es la asociación de barrido y retrodispersión / detectores de transmisión.

Inconvenientes: cuando hay floculas da un valor erróneo de la distribución de tamaños de partícula

• Analizador de barrido vertical• La muestra se coloca en una celda cilindrica,• El lector se encuentra en un cabezal movil que dispone de una fuente pulsos de luz (IR) y dos detectores sincrónicos, uno a 0°y otro a 135 °• El detector de transmisión recibe la luz que atraviesa la muestra (0°) mientras que el de backscattering, la luz dispersada por la muestra.• la cabeza lectora realiza un barrido a lo largo del tubo y obtiene los dos valores. Esto se puede repetir a distintos tiempos y asi obtener un análisis de la estabilidad de la muestra.

Delta backscattering profiles of UT emulsions of concentrations(a) 0.73% w/w and (b) 2.93% w/w.

PROCESOS DE DESESTABILIZACIÓNCremadoDurante el almacenamiento, debido a la diferencia de densidad entre lamayoría de los aceites comestibles y el agua , hay una tendencia de la fase deaceite a concentrarse en la parte superior de la emulsión.La velocidad de cremado puede disminuirse reduciendo el tamaño de la gota,bajando la diferencia de densidad entre el aceite y la fase acuosa, yaumentando la viscosidad del medio.

Ley de Stokes

V = 2g r2 (2 - 1) / 9

Floculación Se define como un proceso por el cual dos o más gotas se agregan sin perder su identidad individual. En la práctica, en las emulsiones de alimentos, las gotas más grandes (> 2 mm) floculan más rápido y la floculación es promovida por el cremado.La floculación es dominante a F <0.05 y tamaño de la gota menos de 1 mm. La emulsión de gotitas flocula a través de la interacción de las macromoléculas adsorbidas entre ellas. Floculación por puente es un fenómeno complejo y depende del tamaño, del tipo, la cantidad del macromoléculas usada en el sistema. Además, la velocidad de floculación puede afectarse por el pH y la fuerza iónica del ambiente acuoso. Las interacciones entre proteínas, polisacáridos, surfactantes solubles en agua, también pueden afectar la estabilidad de la emulsión.

Coalescencia Se produce cuando dos o más gotitas chocan una con otra y resulta en la formación de una gota más grande. Es dominante cuando F es alto. Coalescencia involucra la ruptura que la película superficial y es irreversible. Varios factores, como: la solubilidad y la concentración del emulsificador, pH, sales, relación fase-volumen, temperatura y propiedades de la película, afectan la estabilidad por colaescencia de la emulsión.

Maduración de OstwaldOcurre en las emulsiones con gotas polidispersas. Las colisiones entre las dos gotas pueden llevar a una gota más grande y una gota más pequeña. Como resultado, gotas pequeñas son cada vez más pequeñas y eventualmente pueden solubilizarse en el medio continuo. Ya que una alta solubilidad del aceite en la fase acuosa es requerida, el madurado de Ostwald no es común en alimentos donde los triglicéridos no son normalmente solubles en agua. No obstante, ocurre en emulsiones agua / aceite donde el agua es parcialmente soluble en aceites de triglicéridos polares.

Medidas de desestabilización de emulsiones:

Floculación y cremado: Volumetrico (Dagorn Scaviner), conductimétrico, gravimetrico.

Coalescencia: turbidimetricos, centrifugación bajo condiciones aceleradas, centrifugación y alamacenamiento.

Floculación, cremado y desproporción: cambio del tamaño de gota en función del tiempo, mediante los métodos vistos anteriormente