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Proprietà interfacciali di lipidi e proteine solubili frazionati da farina di frumento: studio reologico

Informazioni tesi

  Autore: Cristina Lamedica
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2006-07
  Università: Università degli Studi di Milano
  Facoltà: Agraria
  Corso: Scienze alimentari
  Relatore: Laura Piazza
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 115

Gli impasti sono sistemi multicomponenti abitualmente caratterizzati mediante reologia empirica o reologia fondamentale di massa. Recenti studi hanno suggerito di focalizzare l’attenzione sui componenti non-glutine dell’impasto per comprendere a fondo le caratteristiche del sistema stesso.
La tesi propone uno studio del ruolo funzionale delle proteine solubili e dei lipidi estratti dalla farina di frumento. La sperimentazione è volta, in particolare, ad indagare l’attività interfacciale che le macromolecole esercitano nella struttura lamellare della superficie delle bolle di gas, sviluppate dall’azione meccanica di impastamento.
Sono state svolte indagini di reologia interfacciale, tensiometria e reologia di massa.
Lo studio delle proprietà superficiali dei biopolimeri idrosolubili ha permesso di descrivere la cinetica di formazione del reticolo proteico all’interfaccia liquido/gas e di verificare il ruolo dei lipidi in questa strutturazione. La cinetica di formazione dei film dipende dall’interazione tra proteine e lipidi. È stato possibile osservare come questi ultimi abbiano un ruolo surfattante ma, al contempo, siano responsabili dell’indebolimento del reticolo a causa dell’interferenza sterica con le proteine (effetto Marangoni).
L’indagine tensiometrica ha permesso di completare la descrizione della viscoelasticità interfacciale. Dalla modellazione della cinetica di decadimento della tensione interfacciale nel tempo sono stati ricavati gli indici quantitativi in grado di descrivere il ruolo surfattante delle molecole in esame. È stata individuata, infatti, una concentrazione lipidica critica, oltre la quale si osserva la destabilizzazione della superficie.
In questo lavoro viene presentato, inoltre, uno studio reologico, svolto in regime dinamico oscillatorio e mediante test transienti di creep, di impasti privati della frazione proteica solubile e dei lipidi. Gli spettri meccanici sono stati ottenuti tramite test a scansione di frequenza. La dipendenza del modulo conservativo dalla frequenza è stata modellata secondo Bohlin per ottenere informazioni sull’organizzazione strutturale. La rimozione della frazione proteica solubile dal sistema modifica la viscoelasticità in misura maggiore rispetto al caso in cui l’impasto sia privato della frazione lipidica. I test a scansione di frequenza hanno permesso, però, di avere informazioni limitatamente alla finestra di osservazione imposta dalle caratteristiche strumentali (0.06-100 rad/s). Per superare questo limite sono stati implementati i test di creep, per indagare il comportamento degli impasti, sottoposti ad uno sforzo costante e per tempi prolungati. Dalla rielaborazione dei dati sperimentali sono stati estrapolati i valori di viscosità newtoniana in regime stazionario e del contributo della deformazione elastica durante il flusso viscoso. I parametri selezionati hanno evidenziato un effetto lubrificante delle proteine solubili, più importante rispetto alla componente lipidica nativa.

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1.1- REOLOGIA Il primo ad utilizzare questo termine fu, nel 1928, E.C. Bingham per definire genericamente il flusso della materia. La reologia studia la risposta di un materiale soggetto a sforzi e deformazioni. Il suo campo di applicazione spazia dalla geologia allo studio dei polimeri, dalla bioingegneria alla cosmetica e alla caratterizzazione dei materiali (Steffe, 1996); riguarda, quindi, tutti i processi in cui fluidi e solidi possono o devono scorrere, per qualsiasi motivo. Nell’industria alimentare, in particolare, la reologia è una tecnica di indagine applicabile in molti settori, perché utile per la progettazione di pompe, estrusori, scambiatori di calore e viscosimetri, per il controllo dei prodotti e dei semilavorati, per la messa a punto dei test di shelf life e per la valutazione della texture, per fare qualche esempio. Nonostante la validità indiscussa di questa scienza, l’applicazione dell’analisi reologica agli alimenti risulta complessa perché si tratta di sistemi eterogenei, per i quali è difficile ricreare, durante la sperimentazione, le stesse condizioni che si verificano nel sistema reale. È da considerare anche il fatto che le proprietà di un materiale dipendono fortemente dalla storia reologica dello stesso e la preparazione del campione deve rispettare le condizioni reali di formulazione dell’alimento. 1.1.1- REOLOGIA IN REGIME STAZIONARIO Durante un test reologico, è possibile misurare la deformazione del campione sollecitato da una forza di entità nota oppure determinare la forza necessaria per ottenere una precisa deformazione. La forza per unità di superficie è definita “sforzo”, σ, ed è espressa con l’unità di misura della pressione (Pa); nel caso lo sforzo sia tangenziale al piano di applicazione, si parla di “sforzo di taglio”, τ (figura 1.1). Figura 1.1 Applicazione di uno sforzo tangenziale e relativa deformazione - 6 -

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