Valorização da proteína do soro da indústria de queijo pela produção de micropartículas de hidrogéis

Abstract

Resumo: Considerado como um subproduto, o soro do leite é resultante da fabricação de queijos. Um grande volume de efluentes é gerado e pode provocar um imenso impacto ambiental. Para a valorização desse resíduo, diversos produtos podem ser gerados de forma a utilizá-la como matéria-prima aplicando princípios de tecnologia verde. Por exemplo, a recuperação de suas proteínas, podem ser usadas para produzir micropartículas de hidrogéis,, que podem ser empregadas nos ramos alimentícios e farmacêuticos. O alginato de sódio (Ca) é um polissacarídeo natural de encapsulamento usado para incorporar aditivos. Ele pode ser substituído pela proteína isolada do soro do leite (WPI, whey protein isolate) para gerar partículas ricas em proteina e, eventualmente, mudar as propriedades estruturais finais. A secagem ou o congelamento das hidroesferas podem minimizar sua degradação na forma de hidrogel e, consequentemente, aumentar seu tempo de vida de prateleira. Este estudo avalia a viabilidade de substituição parcial (A20%, A40%, A60% e A80%) ou total (A0%) de alginato (A100%) e suas características por TGA, DSC, FTIR-ATR, MEV e EDS. O diâmetro das micropartículas úmidas (3,0-4,0 mm) foi reduzido pela secagem (1,0-2,0 mm). O uso da A0% como material de parede para encapsulação com liberação dirigida era inviável por ter alta friabilidade. Contudo, a adição parcial é viável, embora a esfericidade e a transparência fossem gradativamente reduzidas. A100% perde facilmente sua umidade, o que sugere perda de água superficial e depois de regiões mais internas, com valores superiores (96,5%) ao da A0% e suas associações com média de 17,5%. Similarmente, a variação de massa (?m200-500°C) para pirólise foi menor (1,5%) do que as demais (41,9%). A60% parece ser um compósito segundo TGA e DSC, contrariando o não acoplamento das biomoléculas previsto pela FTIR-ATR. O congelamento destruiu a parede de contenção das micropartículas A100%, devido ao processo de cristalização da água, sendo assim não recomendado para extensão de sua vida de prateleira. De forma pontual ou por mapeamento, as micropartículas contendo WPI são fonte de aminoácidos tendo, a microanálise confirmou a presença de N, P e S. Palavras-chave: Queijaria. Valorização de resíduo. Economia circular. Proteína isolada do leite. Hidrogéis.

Abstract: That is considered as a by-product whey is the result of cheese production. A large volume of effluents is generated, causing an environmental impact. For the valorization of this residue, in order to be reincorporated as a raw material of green technology principles. For example, the recovery of its proteins, can be used to produce microparticles of hydrogels, which can be used in the food and pharmaceutical sectors. Sodium alginate (Ca) is a natural encapsulating polysaccharide extracted from brown algae used to modify physicochemical properties, used as an additive in the food and pharmaceutical industries. It can be replaced by whey protein isolate (WPI). The drying or freezing of the hydrospheres can minimize their degradation in the form of hydrogel and, consequently, increase their shelf life. This study evaluates the feasibility of partial substitution (A20%, A40%, A60% e A80%) or total alginate (A100% and A100%) and its characteristics by TGA, DSC, FTIR- ATR, MEV and EDS. The diameter of the wet microparticles (3.0-4.0 mm) was reduced by drying (1.0-2.0 mm). The use of A0% as wall material for encapsulation with directed release was unfeasible because of its high friability. However, partial addition is feasible, although sphericity and transparency were gradually reduced. A100% easily loses its moisture, which suggests loss of surface water and after more internal regions, with values higher (96.5%) than A0% and its associations with an average of 17.5%. Similarly, the mass variation (?m200-500°C) for pyrolysis was lower (1.5%) than the others (41.9%). A60% seems to be a composite according to TGA and DSC, contrary to the non coupling of biomolecules predicted by FTIR-ATR. Freezing destroyed the A100% microparticle containment wall due to the water crystallization process, thus not being recommended to extend its shelf life. In a punctual way or by mapping, the microparticles containing WPI are source of amino acids having, the microanalysis confirmed the presence of N, P and S. Keywords: Cheese factory. Waste valorization. Circular economy. Whey protein isolate. Hydrogels.