Avaliação da interação da B-lactoglobulina com pectina e carboximetilcelulose separadamente por calorimetria de titulação isotérmica

Abstract

Resumo: A aplicação de complexos formados a partir de proteínas e polissacarídeos em sistemas alimentares vem sendo amplamente estudada visando o seu emprego em processo de encapsulação de bioativos, estabilização de emulsões, produção de biofilmes, dentre outros. A ß-lactoglobulina (BLG) é a proteína mais abundante no soro de leite e apresenta como principal característica a presença de um sítio de ligação na forma de "ß-barril", que permite a ligação com pequenas moléculas hidrofóbicas, e de uma superfície externa polar, que possibilita a formação de complexos com macromoléculas hidrofílicas, como no caso dos polissacarídeos. A formação dos complexos proteína-polissacarídeo é dependente de fatores tais como pH, temperatura, concentração e principalmente da estrutura molecular dos constituintes. Este trabalho teve como objetivo estudar as interações moleculares de complexos proteína (BLG) - polissacarídeos (CMC ou pectina) empregando a calorimetria de titulação isotérmica (ITC) e a análise de turbidez em diferentes valores de pH (3, 4, 6 e 7), bem como avaliar a influência da presença do ß-caroteno na formação dos complexos. Foi também avaliado o efeito do tratamento térmico da BLG visando a sua desnaturação e possíveis alterações nas interações moleculares desta com os polissacarídeos (CMC e pectina). Os resultados das análises de ITC mostraram que há uma maior interação entre os constituintes no pH 3 e 4. No pH 6 as interações foram desprezíveis, assim como no pH 7, devido provavelmente à repulsão eletrostática entre as biomoléculas. As análises de turbidez confirmaram os resultados obtidos por ITC. A presença do ß-caroteno reduziu a interação entre os biopolímeros, provavelmente pelo fato de que menos sítios de ligação restaram após a sua incorporação no sistema. O tratamento térmico empregado na BLG não provocou alterações nas interações moleculares medidas por ITC. Portanto, foi possível comprovar a influência do pH na formação dos complexos proteína-polissacarídeo, por meio das técnicas de ITC e turbidimetria, cujo entendimento é fundamental para o seu emprego na indústria.

Abstract: The use of complexes from proteins and polysaccharides in food systems has been widely studied with a view to its use in the encapsulation of bioactive, stabilizing emulsions, production of biofilm, among other process. ß -lactoglobulin (BLG) is the most abundant protein in the whey and presents as main characteristic the presence of a binding site in the form of " ß-barrel " which allows connection with small hydrophobic molecules and an external polar surface, which allows the formation of complexes with hydrophilic macromolecules, such as polysaccharides. The formation of protein-polysaccharide complex is dependent on factors such as pH, temperature, concentration and specially the molecular structure of the constituents. In this work we studied the molecular interactions of complexes between protein (BLG) and polysaccharides (pectin or CMC) using isothermal titration calorimetry (ITC) and turbidity analysis at different pH values (3 ,4 ,6 and 7), and finally to evaluate the influence of the presence of ß -carotene in the complexes formation. It was also evaluated the effect of thermal treatment of BLG seeking their denaturation and possible changes in this molecular interactions with polysaccharides (CMC and pectin). The results of the analysis of ITC showed that there is more interaction between constituents in pH 3 and 4. At pH 6 interactions were negligible, as in pH 7, probably due the electrostatic repulsion between the biomolecules. The turbidity analysis confirmed the results obtained by ITC. The presence of ß-carotene reduced the interaction between biopolymers, probably because fewer binding sites remaining after its incorporation into the system. The heat treatment employed in BLG did not cause changes in molecular interactions measured by ITC. Therefore, it was possible to demonstrate the influence of pH on the formation of polysaccharide-protein complexes, using the techniques of ITC and turbidity, whose understanding is critical to its polar application in the industry.