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​Estabilizantes hidrocolóides: aspectos gerais e aplicações

Hidrocolóides: O que são? Podemos definir como: “Polímeros geralmente de cadeia longa e alto peso molecular que se dispersam em água modificando as propriedades físicas de sistemas aquosos na forma de gelificação, espessamento, emulsificação e/ou estabilização”. Na tabela, destacamos alguns tipos e sua origem.

Contando com um time de profissionais altamente especializados e investindo em constante aperfeiçoamento em tecnologias e desenvolvimento de processos e produtos, a Vogler Ingredients possibilita a oferta de soluções específicas para a indústria de laticínios, disponibilizando ao mercado uma linha que atende a diversas aplicações.

Tipo

Origem

Alginatos

Algas

Carragenas

Algas

Agar

Algas

Goma Tara

Endosperma Caesalpinea spinosa

Goma Guar

Endosperma sementes leguminosa Cyamopsis tetragonolobus

Goma Xantana

Fermentação

Goma Acácia/Arábica

Exsudado de acácia

Carboximetilcelulose (CMC)

Celulose

Derivados de Algas Marinas:

Agar Agar

Agar é um hidrocolóide extraído de algas marinhas, usualmente utilizado como gelificante. É obtido da parede celulósica da algas de ocorrência predominante na costa Chilena ou na Costa da Espanha e Marrocos, além da Ásia. Quimicamente contém uma fração linear Agarose que é responsável pela formação de gel e a Agaropectina.

Estrutura química agar

A fração gelificante do Agar possui uma estrutura de dupla hélice. Esta estrutura agrega-se para formar uma estrutura tridimensional que se hidrata com as moléculas de água, formando assim géis termoreversíveis.

Tem como importante destaque a propriedade de formação de géis rígidos e quebradiços, boa interação com goma tara e LBG e as principais aplicações estão no mercado de doces de corte, lácteos, panificação, confeitaria, entre outros.

Alginatos

Alginatos são polissacarídeos de ocorrência natural em algas pardas na costa norte do Chile. Representam 30 a 60% da composição da alga e se acumulam nas paredes celulares e espaços intracelulares, o que resulta em sua estrutura flexível, necessária para as condições de crescimento no ambiente marinho. O ácido algínico e seus sais (alginatos) presentes nas algas são amplamente utilizados como aditivos alimentares, devido as suas propriedades únicas de solubilidade a frio e alta estabilidade ao calor.

Algas pardas – Fonte Kimica Corporation

O ácido algínico pode ser combinado com os cátions monovalentes “ Na+”ou “K+” ou “ester“ formando sais solúveis em meio aquoso. Quando combinado com cálcio, o ácido algínico forma sais insolúveis. Os sais de alginato são insolúveis em óleos e solventes orgânicos.

Estrutura Química

O ácido algínico é um polissacarídeo composto de dois tipos de ácidos: Manurônico (M) e Gulurônico (G) que podem se ligar de acordo com as estruturas:

Ligações M-G

Diferenças na relação M/G impactam na configuração molecular e consequentemente na funcionalidade, capacidade e força de gelificação. Os grupos carboxílicos M e G podem reagir com cátions formando géis estáveis ao calor. Obtém-se um gel suave e elástico com os alginatos onde se predomina o ácido manurônico (M), enquanto onde se predomina o ácido gulurônico (G) obtêm-se um gel firme e quebradiço.

Gelificação

A maior vantagem dos alginatos é o seu comportamento em soluções aquosas. Uma variedade de cátions se combina com os grupos carboxílicos dos alginatos formando géis irreversíveis, estáveis a altas temperaturas. Ao agregar-se o alginato em água, obtém-se uma solução de alginato viscosa que apresenta uma propriedade de fluxo laminar propício para espessamento. Nesta etapa o alginato tem um comportamento pseudoplástico. Com a adição de um cátion, em geral cálcio, têm-se como resultado a gelificação.

No mecanismo de formação de gel o Cálcio “Ca²+” se encaixa nas estruturas de ácido algínico formando um gel que não se rompe mesmo quando submetido a tratamento térmico (esterilização ou quando se aplicam processos de congelamento e descongelamento). Alginatos apresentam propriedades únicas permitindo o processamento em baixas temperaturas e obtenção de produtos resistentes em altas temperaturas.

Devido a esta propriedade única, podem ser utilizados em uma ampla variedade de produtos como recheios forneáveis e produtos submetidos a fritura. O gel obtido, de alta estabilidade, permite processar produtos com formatos definidos (anéis de cebola, análogos de frutas, molde de próteses dentárias).

Alginato de propileno Glicol

Os alginatos de propileno glicol não formam géis em presença de cálcio. Estáveis em baixo pH e alta concentração de cálcio, são empregados na estabilização de espumas com baixas dosagens (cervejas) e se destacam pelas propriedades emulsificantes, desejáveis em molhos de preparo a frio. A forma “Alginato de propileno glicol (PGA)” têm propriedades emulsificantes e estabilizante de espuma em cervejas.

Estudos demonstram que o uso de alginato também confere uma melhoria significativa em panificação, principalmente em pães embalados e bolos no que diz respeito à vida útil, isto é, ao tempo que o miolo conserva sua textura antes de ressecar. Este fenômeno se dá através da interação da água com a amilose e amilopectina, ambos componentes do amido, os quais ao se desidratarem ficam livres e se agregam, causando a dureza dos produtos de panificação.

Com PGA Sem PGA

Efeito do PGA em pães com farinha de arroz Fonte: Kimica

Carragenas

As Carragenas são obtidas de algas marinhas, variando o tipo Kappa I, II, Iota ou lambda de acordo com a região de extração: águas frias no Chile e águas quentes na Indonésia, Filipinas e China. Têm distintas propriedades em processamento de alimentos tais como retenção de água, formação de texturas distintas e estabilização de sistemas. Com tantos atributos as carragenas são largamente usadas nas indústrias alimentícias com grande destaque para embutidos cárnicos, sorvetes, panificação, laticínios, sobremesas, entre muitas outras. Seus principais atributos são: estabilização, suspensão de sólidos em bebidas, retenção de umidade, gelificação, interação com proteínas, confere viscosidade a quente e a frio e agente filtrante em cervejarias. São pouco estáveis em alimentos ácidos, que levam a sua precipitação, pois suas cargas interagem com os íons do meio. Quimicamente, as carragenas são polissacarídeos lineares apresentando moléculas alternadas de D-galactose e 3,6 anidro-D-galactose (3,6 AG) unidas por ligações α-1,3 e ß-1,4.

Figura: Estrutura química carragenas

A configuração química (grupos sulfato e piruvato) determina o tipo de carragena, com propriedades distintas, que se classificam em:

Kappa I: Este tipo de carragena é o que apresenta maior poder de gelificação. Produz géis firmes e quebradiços em água com alta sinérese. Necessita de alta temperatura para ativação, aproximadamente 75ºC, conferindo baixa viscosidade nos sistemas em que é aplicada.

Kappa II: È o tipo de maior reatividade com leite. Forma géis firmes e elásticos em água e leite com moderada sinérese. Possui alta reatividade com proteínas lácteas e necessita de alta temperatura para completa dissolução (aproximadamente 71ºC). Sua viscosidade é um pouco maior se comparada com a carragena Kappa I devido ao seu maior peso molecular.

Iota: Forma um gel bastante elástico em água e boa resistência a ciclos de congelamento/descongelamento. Requer temperatura para dissolução de aproximadamente 60 ºC.

Lambda: É o tipo mais solúvel em água e leite. É solúvel em água e leite frios, não forma géis e confere alta viscosidade nos sistemas em que é aplicada com textura lisa sem aspecto “gomoso”.

Fonte: Gelymar

Sementes ou Tubérculos:

Goma Guar, Goma Tara e LBG

Cyamoposis tetragonolobus - Goma Guar

Tipicamente, plantas leguminosas contêm pequenas porções de galactomananas nas paredes celulósicas onde se encontra a parte estrutural. As galactomanas se dividem basicamente em 3 espécies: goma guar, goma tara e LBG (locusta bean, goma de alfarroba), são exploradas comercialmente como hidrocolóides para aplicação em alimentos. São retiradas do endosperma da semente de algumas leguminosas que se assemelham a uma vagem. Geograficamente LBG é cultivada na região do Mediterrâneo, sul da Europa e norte da África, Goma Tara no Peru e Goma Guar principalmente na Índia e um pouco no Paquistão. Quimicamente ambas apresentam uma cadeia linear de Manose e uma ramificada de Galactose, mudando apenas a posição onde a molécula se ramifica. O grau de substituição de Manose varia de acordo com a fonte botânica, mas resumindo a relação entre Manose/Galactose se divide em 4/1 para a LBG, 3/1 para a Goma Tara e 2/1 para a Goma Guar e isso altera completamente o comportamento de cada uma em meio aquoso. A Goma Guar, sendo a mais ramificada oferece melhor formação de viscosidade, enquanto o LBG pode até formar gel em interação com goma xantana ou para reforçar o gel de carragenas ou do agar.

Já a goma tara, situando-se no meio termo em relação a configuração molecular, acaba sendo um substituto nobre para a goma guar e uma ótima alternativa custo/benefício em relação ao LBG. Aplicações diversas se abrem para a área alimentícia com destaque para os mercados de sorvetes, molhos e maioneses, derivados de leite, cárnicos, confeitaria, bebidas, sobremesas, sopas desidratadas, etc.

Fermentação Microbiana:

Goma Xantana

Goma Xantana foi a primeiro polissacarídeo da nova geração produzido por biotecnologia. É um heteropolissacarídeo obtido por fermentação pela bactéria Xanthomonas campestres.

Seu alto peso molecular é uma das principais explicações para o seu grande potencial para formação de viscosidade e suas diferentes granulometrias também devem ser levadas em consideração de acordo com o processo industrial do alimento. Devido a infinidade de aplicações que apresenta, é considerado um hidrocolóide com ótimo apelo custo/benefício e é usada em quase todas as formulações que contém alto teor de água em sua formulação.

Boa estabilidade a diferentes níveis de pH, podendo variar de 3 a 11. Destaque para bebidas prontas para beber e em pó, embutidos cárnicos, derivados de leite, panificação, molhos e maioneses, sorvetes, etc.

Exudadas:

Goma Arábica ou Acácia

Arábica e Acácia são sinônimos e é um polissacarídeo natural que pertence ao complexo da família dos arabinogalactanos. Cultivada em uma região da África conhecida como cinturão da Goma Arábica e há dois tipos a Senegal e a Seyal e as suas conhecidas modificações químicas.

Muito estável em meios ácidos e em processos onde altas temperaturas são exigidas . Suas propriedades emulsificantes devem-se ao teor de Nitrogênio de sua porção protéica.

Sua principal aplicação é como emulsificante em emulsões e encapsulamento de aromas na forma pó. Também mostra excelente performance técnica como selador em drageados, emulsificantes em molhos de saladas, promove corpo em vinhos e cada vez mais divulgada como fonte de fibra solúvel.

Celulósicas:

Carboximetilcelulose – CMC

Celulose é a mais abundante substância orgânica no mundo e constitui um terço de toda matéria vegetal das paredes celulares das plantas. Madeira contém em torno de 40-50% de celulose, linhaça 80-90% e algodão, notoriamente 85-97%.CMC ou carboximetilcelulose, é um sal de sódio obtido a partir da celulose através de reação química. Este derivado de celulose se torna solúvel em água através da introdução de grupos carboxil na cadeia da celulose, o que torna a hidratação da molécula possível e, consequentemente, aplicável. O grau de substituição para uma especificação alimentícia varia de 0,65 a 0,90 e quanto maior o grau de substituição mais solúvel é e também menos carregado eletrostaticamente.Apresenta larga aplicação em produtos que exijam aporte de viscosidade, estabilização, suspensão de partículas, sorvetes, retenção de água, mas deve-se sempre tomar cuidados com meios ácidos, especialmente abaixo de pH 5, pois os ións disponíveis podem reagir com as cargas do CMC precipitando-o.

Ana Lúcia Barbosa Quiroga

Gerente P&D – Aplicação

Vogler Ingredients




 

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