O estudo sobre a alta viscosidade e propriedades propensas a gel da pectina amidada com glicina e seu papel regulador na estabilidade de congelamento e descongelamento do surimi do baixo do mar foi publicado na revista Food Chemistry (IF=9.8) e examinou principalmente as propriedades físico-químicas do Gly-Pe preparado por meio do método enzimático de ultra-baixa temperatura (-5 ° C) e seu mecanismo de proteção na estabilidade de congelamento do peixe do mar. O estudo usou a modificação enzimática como ponto de entrada para caracterizar as mudanças estruturais do Gly-Pe (como reforço da cadeia molecular flexível, destruição da estrutura cristalina) e avaliar suas excelentes propriedades em condições ácidas e de corte baixo, com viscosidade de até 1.000 vezes maior que a goma de fruta (Na-Pe), bem como o efeito regulador da isotopia do peixe no ciclo de fusão congelada. A inovação principal é que o Gly-Pe aumenta a capacidade de carga estática ao sacrificar a rigidez dinâmica parcial, permitindo uma reestruturação seletiva, fornecendo a base teórica para o desenvolvimento de novos refrigerantes naturais.
I. Antecedentes da pesquisa
O gel de fruta natural, devido às limitações de sua estrutura molecular, tem problemas com propriedades funcionais insuficientes, por exemplo: o gel de alta base metóxica precisa de alto ácido e alto açúcar para ser gel, e a viscosidade da solução é relativamente baixa, limitando a aplicação em sistemas alimentares altamente viscosos. Modificações químicas, como a amidação, podem melhorar esses defeitos, mas muitas vezes são exigentes. Assim, a modificação enzimática leve tornou-se uma tendência. Além disso, o armazenamento congelado pode danificar gravemente a estrutura de rede de proteínas dos produtos celíacos de peixe, resultando em um suavizamento da força e textura do gel. Os refrigerantes tradicionais (como o sorbitol, o fosfato) geralmente requerem altas concentrações e afetam o sabor. Este estudo baseia-se na dupla propriedade do gel amidado de aumentar a força intermolecular e melhorar a flexibilidade da cadeia molecular, assumindo que ele pode alcançar efeitos protetores únicos diferentes dos protetores tradicionais por meio de ajustes estruturais adaptativos sob pressão de fusão congelada.
II. Métodos de pesquisa
Preparação e caracterização do gel de glicinamida
O estudo preparou Gly-Pe usando um método enzimático ultra-frio (-5 ° C) melhorado, com papaienase como catalisador e uma reação de amidação sob ativação de clorato de L-cisteína e EDTA, obtendo com sucesso Gly-Pe com uma taxa de ramificação de 12,77%. A estrutura do gel natural e do gel amidado foi caracterizada de forma abrangente por meio de várias técnicas, como HNMR, 13CNMR, FTIR, XPS e XRD.
Determinação dinâmica da viscosidade de gelas naturais e gelas glicinamidadas
O comportamento depende de diferentes condições (pH, concentração da solução, Ca2+、 Temperatura) A solução de gel natural tratado e de gel aminado de aminoácidos é colocada em banho de água a 60 ° C e agitada magnéticamente por 20 minutos até dissolver. Adicione 3 mol/L de NaOH ou HCl, conforme necessário, para controlar o pH. O cálcio é introduzido adicionando CaCl2 e ajustando o pH após a adição de cálcio para garantir que ele permaneça estável durante todo o processo. Após o resfriamento a temperatura ambiente, useTransformador RH-20 (Shanghai Baoshan Industrial Development Co., Ltd., Xangai, China)Medindo a viscosidade dinâmica de amostras a diferentes velocidades de rotação, o instrumento mede a viscosidade em condições dinâmicas usando um eixo rotativo.
Avaliação de amostras de peixe
As propriedades flutuantes do peixe são determinadas por varredura de frequência e varredura de temperatura usando um fluómetro para obter o módulo de armazenamento de energia (G') e o módulo de perda (G''). Além disso, foram determinadas as propriedades estruturais do gel de peixe (elasticidade, polimerização, masticabilidade, adesividade), retenção de água (WHC) e perda de água térmica.
Resultados e discussão (parcial)
Os resultados das medições do fluímetro RH20 de Pauline mostraram que tanto as soluções de Na-Pe quanto Gly-Pe apresentaram comportamento de fluido diluído por corte, mas Gly-Pe mostrou viscosidade significativamente maior em todas as condições de teste, atingindo até 1.000 vezes a viscosidade de Na-Pe em determinadas condições mais favoráveis (concentrações de pH 3, 6%, baixa taxa de corte). Este aprimoramento é atribuído à introdução de grupos amida, que promovem estruturas de rede molecular mais estáveis e mais estreitas, aumentando a ligação de hidrogênio e a hidrofobia, e que permitem que o Gly-Pe mantenha uma viscosidade moderada sem depender do Ca2 +, ampliando seu escopo de aplicações.
Figura 1. O comportamento da viscosidade de Na-Pe e Gly-Pe varia com as condições. A e B: comportamento dependente do pH; C e D: comportamento dependente da concentração da solução; E e F: comportamento dependente da concentração de Ca 2+; G e H: comportamento dependente da temperatura.
Na aplicação do Gly-Pe-S, o Gly-Pe-S demonstra um mecanismo de proteção único de "reestruturação seletiva". Embora o módulo de armazenamento de energia (G') medido pelo fluómetro diminua ligeiramente com o aumento do ciclo de congelação (o que indica uma diminuição da rigidez dinâmica), essa mudança é uma manifestação do "ajuste de equilíbrio rígido" da rede. No teste de macrotextura (resistência estática à megamorfologia), após quatro fusões congeladas, Gly-Pe-S chegou a retenção masticável e adesiva de 340% e 385%, respectivamente, muito acima do grupo de controle e Na-Pe-S. Essa excelente capacidade de suporte deriva da heteroestrutura espacial ordenada formada pelo Gly-Pe durante o processo de congelação (sinergia de regiões de suporte densas e regiões tampão porosas). No entanto, essa otimização foi acompanhada de uma redução significativa na retenção de água (WHC) (de 95,22% para 80,61%), o que foi interpretado como um mecanismo de compensação de "sacrifício-ganho": sacrificar a capacidade de armazenamento de água em troca de maior estabilidade mecânica e desempenho de transmissão de tensão.
IV. Conclusões
Este estudo confirmou que o gel de glicinamida preparado por enzimatologia ultra-fria tem melhores propriedades de adesividade e gel, aumentando a viscosidade milhares de vezes em condições específicas. Mais importante ainda, demonstra um melhor papel protetor na estabilidade da fusão do peixe, cujo mecanismo consiste na "reestruturação seletiva", que sacrifica uma rigidez dinâmica parcial e retenção de umidade ao otimizar o equilíbrio rígido da estrutura da rede, em troca de uma excelente capacidade de carga estática de grande deformação (ou seja, mastigabilidade e adesividade). Embora a redução da retenção de água seja uma das limitações de sua aplicação, o estudo abre novas vias para o desenvolvimento de novos ingredientes alimentares naturais que podem fornecer proteção contra o congelamento através de ajustes estruturais adaptativos.