Emulsões simples e multicamadas estabilizadas por lisozima e β-lactoglobulina

Abstract

β-lactoglobulina (BLG) é uma proteína presente no soro de leite, com propriedades emulsificantes, nutricionais e de transporte, amplamente utilizada como ingrediente. Esta proteína tem um ponto isoelétrico (PI) baixo, o que permite a sua interação eletrostática com proteínas de alto PI, como a lisozima (LIS), uma proteína da clara de ovo. Essas proteínas são usadas como emulsificantes, de forma a aumentar a estabilidade cinética de emulsões. A estabilidade das emulsões é afetada pela composição das fases contínua e dispersa. Emulsões óleo em água (O/A) de misturas de LIS e BLG foram avaliadas quanto ao efeito do pH e da adição de sal nas suas propriedades emulsificantes (tamanho, potencial ζ, floculação, concentração e composição interfacial proteica) e estabilidade cinética. Posteriormente, emulsões multicamadas formadas por uma emulsão primária de BLG ou LIS, seguida da adição de uma segunda camada de BLG, LIS ou pectina, com carga inversa, foram obtidas e avaliadas quanto a suas propriedades de emulsificação (floculação, diâmetro hidrodinâmico médio e potencial ζ) e estabilidade cinética. Emulsões formadas pelas proteínas puras apresentaram diâmetros menores. A BLG apresentou uma adsorção preferencial na interface em relação a LIS. O pH influenciou principalmente a carga superficial de emulsões, o que afetou a interação entre proteínas, o tamanho final e a estabilidade de emulsões. O aumento da força iônica influenciou negativamente a estabilidade das emulsões formadas pela mistura das proteínas, levando a um aumento dos tamanhos das gotículas, com posterior separação macroscópica de fases. As emulsões estabilizadas por múltiplas camadas, contendo pectina, apresentaram menores diâmetros e maior potencial ζ, em comparação com emulsões formadas apenas por proteínas. A adição de pectina, um polímero carregado e estabilizante, favoreceu a resistência de emulsões multicamadas ao armazenamento e à adição de NaCl. As emulsões podem ser usadas para dispersar compostos lipofílicos, como o β-caroteno (BC), que pode ainda interagir com as proteínas da interface, aumentando a capacidade de carreamento da emulsão. A interação de BLG e LIS com BC foi determinada por meio de espectroscopia de fluorescência, de forma a explorar a possibilidade de uso dessas proteínas em sistemas para a incorporação desse composto. A fluorescência da LIS e BLG foi suprimida pela presença do BC por um processo de supressão estático. As constantes de velocidade de supressão e as constantes de interação calculadas indicaram o mecanismo de supressão estática e a força de ligação média. A capacidade de ligação do BC a BLG diminui significativamente (p<0,05) com a desnaturação, indicando uma inativação parcial dos sítios de ligação. Esses resultados são importantes para embasar o uso dessas proteínas para incorporação do BC em alimentos, o que pode ser alcançado utilizando emulsões simples ou multicamadas de até duas camadas, utilizando pectina.

β-lactoglobulin (BLG) is a protein present in whey, with emulsifying, nutritional and transport properties, widely used as an ingredient. It has a low isoelectric point (IEP), which allows its electrostatic interaction with high IEP proteins, such as lysozyme (LYS), an egg white protein with high IEP. These proteins can be used as emulsifiers in order to increase the kinetic stability of emulsions. The stability of the emulsions is affected by continuous and dispersed phase composition. Oil-in-water (O/W) emulsions of LYS and BLG mixtures were evaluated for the effect of pH and salt addition on their emulsifying properties (oil droplet size and potencial ζ, flocculation, protein concentration and interfacial composition) and kinetic stability. Subsequently, multilayer emulsions formed by a primary emulsion of BLG or LYS, followed by the addition of a second layer of BLG, LYS or pectin, with reverse charge, were obtained and also evaluated for their emulsification properties and kinetic stability. Emulsions formed by pure proteins showed smaller diameters. BLG showed a preferential adsorption at the interface comparing to LYS. The pH mainly influenced the surface charge of emulsions, which affected the interaction between proteins, final size and stability of emulsions. The increase in ionic strength negatively influenced the stability of the emulsions formed by the mixture of proteins, leading to an increase in droplet size, with subsequent macroscopic phase separation. The multilayer stabilized emulsions containing pectin had smaller diameters and higher potential ζ, compared to multilayer emulsions formed only by proteins. The addition of pectin, a charged polymer and stabilizer, favored the resistance of multilayer emulsions to the storage and addition of NaCl. Emulsions, composed of two slightly soluble phases, can be used to disperse lipophilic compounds, such as β-carotene (BC), which may further interact with interface proteins, increasing the emulsion load capacity. The interaction of BLG and LYS with BC was determined by fluorescence spectroscopy in order to explore the possibility of using emulsified systems containing those proteins in the incorporation of this compound. The quenching rate constants and binding constants calculated indicated the static quenching mechanism and medium binding force. The binding ability of the BC to both proteins decreased significantly (p<0.05) with denaturation, indicating partial inactivation of the binding sites. Those results are important to support the use of proteins for incorporation of BC in foods, which can be used using single or multilayer emulsions up to two layers, using pectin.