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http://hdl.handle.net/11422/28445
| Type: | Tese |
| Title: | Oleogéis estruturados com quitosana como substitutos de gorduras comerciais em alimentos :otimização, caracterização físico-química e aplicação |
| Author(s)/Inventor(s): | Brito, Gabriela Baptista |
| Advisor: | Moreira, Daniel Perrone |
| Co-advisor: | Branco, Vanessa Naciuk Castelo |
| Abstract: | A compreensão sobre as interações químicas e físicas dos oleogéis desenvolvidos pela associação entre quitosana, vanilina e Tween® 60, pelo método de emulsion-template, é fundamental para reproduzir o efeito de diferentes gorduras sólidas e investigar sua aplicação em sorvetes. Portanto, os objetivos do presente estudo foram: i) Realizar revisão sistemática sobre o uso de oleogéis elaborados por métodos indiretos ou de sistemas à base de oleogéis como substitutos de gordura nas propriedades tecnológicas de alimentos por meio de uma revisão sistemática; ii) desenvolver oleogéis miméticos a diferentes gorduras sólidas por meio do método de otimização simultânea de múltiplas respostas de desejabilidade; iii) avaliar o uso dos oleogéis miméticos para a elaboração de sorvetes. A seleção sistemática de 27 artigos publicados entre 2014 a 2023, evidenciou que o uso de oleogéis à base de óleos ricos em ácido oleico, estruturados com hidroxipropil-metilcelulose pelo método de emulsion-template, predominou como alternativa para substituir a gordura em produtos de panificação, confeitaria, produtos cárneos e pastas. A substituição parcial (50%) da gordura mostrou-se ideal, especialmente em produtos de panificação. Através do delineamento composto central de face centrada, observou-se que a quitosana (0,42-1,07%) foi o principal fator a influenciar a perda de óleo, dureza e adesividade dos oleogéis. Enquanto a concentração de vanilina teve maior influência sobre os oleogéis com óleo de canola, o Tween® 60 impactou principalmente as propriedades dos oleogéis com óleo de soja. Em geral, oleogéis com óleo de soja exibiram maior dureza (16 N) e adesividade (7 N.s) em comparação aos oleogéis com óleo de canola (12 N e 6 N.s), com perda de óleo semelhante (~32%).A partir dos modelos quadráticos, otimizou-se formulações para atingir o grau de dureza e adesividade de diferentes gorduras sólidas e uma mínima perda de óleo. As melhores formulações otimizadas continham óleo de soja, 0,99% de quitosana, 0,24 – 0,32% de vanilina e 0,17 – 0,18% de Tween® 60, alcançando valores de desejabilidade entre 0,72 – 0,94, em comparação a 0,63-0,88 dos oleogéis com óleo de canola. Oleogéis com óleo de soja apresentaram microestruturas mais robustas, com propriedades mecânicas mais resistentes e elásticas em relação aos oleogéis com óleo de canola. As formulações otimizadas de oleogéis com óleo de soja (OG-SBGH1, OG-SBGH2 e OG-SBPalma) foram aplicadas em sorvetes para avaliar seu efeito tecnológico como fonte de gordura. Os oleogéis reduziram a incorporação de ar (28,1 - 32,3%), aumentaram a dureza (42,4 – 55,4N) e a taxa de derretimento (1,10 g.100-1/min) dos sorvetes substituídos em comparação àqueles com gorduras sólidas correspondentes. OG-SBGH1 e OG-SBGH2 apresentaram propriedades estruturais mais semelhantes às do creme de leite em sorvetes, evidenciando seu potencial como substituto da gordura láctea. Portanto, as formulações otimizadas de oleogéis de quitosana com óleo de soja demonstram ser uma alternativa promissora e mais saudável como substituto de gorduras ricas em ácidos graxos trans e saturados. |
| Abstract: | Understanding the chemical and physical interactions of oleogels developed from the combination of chitosan, vanillin, and Tween® 60 using the emulsion-template method is crucial for replicating the functional properties of solid fats and exploring their application in ice cream formulations. The objectives of this study were: (i) to conduct a systematic review on the utilization of oleogels produced by indirect methods or oleogel-based systems as fat substitutes and their effects on food technological properties; (ii) to develop oleogels mimicking different solid fats through simultaneous optimization of multiple response desirability criteria; and (iii) to evaluate the application of these mimetic oleogels in ice creams. A systematic review of 27 articles published between 2014 and 2023 demonstrated that oleogels based on oleic acid-rich oils, structured with hydroxypropyl methylcellulose using the emulsion-template method, were predominantly employed as fat replacers in baked goods, confectionery, meat products, and spreads. Partial fat replacement (50%) emerged as the most effective strategy, particularly for baked goods. Using a central composite face-centered design, chitosan concentration (0.42–1.07%) was identified as the most influential factor affecting oil loss, hardness, and adhesiveness of the oleogels. Vanillin concentration had a greater impact on canola oil-based oleogels, whereas Tween® 60 primarily influenced the properties of soybean oil-based oleogels. Soybean oil-based oleogels exhibited higher hardness (16 N) and adhesiveness (7 N·s-1) compared to those made with canola oil (12 N and 6 N·s-1, respectively), with similar oil loss (~32%). Quadratic models were employed to optimize formulations targeting specific hardness and adhesiveness levels while minimizing oil loss.The optimal formulations contained soybean oil, 0.99% chitosan, 0.24–0.32% vanillin, and 0.17–0.18% Tween® 60, achieving desirability values ranging from 0.72 to 0.94, outperforming canola oil-based oleogels (desirability values of 0.63–0.88). Microstructural analysis revealed that soybean oil-based oleogels possessed more robust structures with superior mechanical properties, including greater resistance and elasticity, compared to canola oil-based counterparts. Optimized soybean oil-based oleogels (OG-SBGH1, OG-SBGH2, and OG-SBPalma) were applied in ice cream formulations to assess their technological functionality as fat sources. These oleogels reduced overrun (28.1–32.3%), increased hardness (42.4–55.4 N), and elevated melting rates (1.10 g·100-1/min) compared to ice creams made with corresponding solid fats. Among these, OG-SBGH1 and OG-SBGH2 demonstrated structural properties most similar to cream, underscoring their potential as viable substitutes for dairy fat in ice cream formulations. Thus, the optimized soybean oil-based chitosan oleogels represent a promising and healthier alternative to fats high in trans and saturated fatty acids. |
| Keywords: | Biopolímero Quitosana Sorvete Desejabilidade Emulsão |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::CIENCIA DE ALIMENTOS |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Ciência de Alimentos |
| Production unit: | Instituto de Química |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 23-Dec-2024 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | BRITO, Gabriela Baptista. Oleogéis estruturados com quitosana como substitutos de gorduras comerciais em alimentos: otimização, caracterização físico-química e aplicação tecnológica em sorvetes. Rio de Janeiro, 2024.194 f. Tese (Doutorado em Ciência de Alimentos) – Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024. |
| Appears in Collections: | Ciência de Alimentos |
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