Evaluation of physical-chemical and functional properties of milk processed by ultra high pressure homogenization

Orientador: Marcelo CristianiniDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: O tratamento de homogeneização a ultra alta pressão (HUAP) é uma tecnologia que vem sendo utilizada tanto para inibir o crescimento de microorganismos, como para alterar as propriedades físico-químicas e funcionais do leite e de sua fração proteica. O objetivo deste estudo foi avaliar algumas das principais alterações físico-químicas de leite desnatado submetido a diferentes níveis de HUAP. Além disso, avaliar solubilidade, propriedades de aeração e emulsificação de caseína e proteínas de soro isoladas de leite processado por HUAP. Leite cru desnatado foi submetido a 3 níveis de pressão de homogeneização (100 MPa, 200 MPa e 300 MPa) onde foram avaliadas as alterações físico-químicas do leite (pH, composição centesimal, estabilidade ao álcool, luminosidade, desnaturação de proteínas do soro, hidrofobicidade e viscosidade) e as propriedades funcionais da caseína e proteínas do soro (solubilidade, aeração e emulsificação). O processo apresentou boa repetibilidade e aumento de temperatura de no máximo 55°C. As medidas de pH e nitrogênio não proteico (NNP) foram as únicas variáveis que não apresentaram alteração estatisticamente significativa para nenhum dos níveis de pressão. Estabilidade a precipitação com álcool, luminosidade e hidrofobicidade apresentaram aumento a partir de 100 MPa. A desnaturação de proteínas do soro ocorreu somente a partir de 200 MPa, aumentando ainda mais com uso de 300 MPa. A única variável que apresentou alteração somente no nível de 300 MPa foi a viscosidade. A caseína e as proteínas do soro foram isoladas por acidificação a pH 4,6 e centrifugação, o sobrenadante e precipitado foram neutralizados e liofilizados. Foram avaliadas as seguintes propriedades: solubilidade, capacidade de formação de espuma, estabilidade de espuma, capacidade emulsificante e estabilidade de emulsão. A caseína não sofreu alteração de solubilidade, já as propriedades de aeração e emulsificação apresentaram melhora de performance, sendo estatisticamente significativas a partir de diferentes níveis de pressão de acordo com a propriedade avaliada. As proteínas do soro apresentaram diminuição da solubilidade nos níveis de 100 MPa e 200 MPa, as propriedades de aeração foram melhoradas em 300 MPa, e as propriedades de emulsificação não foram influenciadas. O tratamento de leite fluido por tecnologia de HUAP promove alterações significativas em propriedades funcionais de caseína e proteínas do soro. As alterações estão relacionadas à desestruturação das micelas de caseína, desnaturação de proteínas do soro, interação das micelas entre si e com as proteínas do soro, e com o aumento da hidrofobicidade e capacidade de hidratação das mesmasAbstract: The ultra high-pressure homogenisation (UHPH) is a recent technology used to inhibit microorganisms¿ growth, as to modify the physical-chemical properties of milk and its protein fraction. The purpose of this study was to evaluate the main physical-chemical characteristics caused by different levels of high-pressure homogenisation in skim milk. Besides to evaluate solubility, foaming properties and emulsifying properties of casein and whey proteins isolated from milk processed by UHPH. Raw skimmed milk was submitted to 3 pressure levels (100 MPa, 200 MPa e 300 MPa), the processing parameters and the modifications on milk physical-chemical properties has been evaluated. The process presented good repeatability and the maximum temperature increase was 55°C. The measurements of pH and non-protein nitrogen (NPN) were the only variables that did not present any statistically significant change. Ethanol stability, lightness (L*) and hydrophobicity showed an improvement or increment from 100 MPa to 300 MPa. Whey protein denaturation occurred only from 200 MPa to 300 MPa. The only variable that presented changes only at 300 MPa was viscosity. Casein and whey proteins were isolated by acidification at pH 4.6 and centrifugation, further they were neutralized and freeze-dried. The following properties were evaluated: solubility, foaming capacity, foam stability, emulsifying capacity and emulsion stability. The freeze-dried casein did not show any modification on solubility, however all foaming and emulsifying characteristics presented improved performance, being statistically significant for different pressure levels according to each analysed property. UHPH decreased the solubility of the whey proteins obtained from milk treated at 100 MPa and 200 MPa, foaming properties increased for the freeze-dried protein obtained from milk treated at 300 MPa, and no influence were noted on the emulsifying properties. The treatment of fluid milk by UHPH was able to promote significant alterations on the functional properties of casein and whey proteins. The modifications were related to casein micelles disruption, whey proteins denaturation, interaction among the micelles and with denaturated whey proteins, and also with increase of molecular hydrophobicty and water retentionMestradoMestre em Tecnologia de Alimento