As proteínas do leite são amplamente disponíveis, naturais e geralmente reconhecidas como seguras. Matéria-prima de alto valor nutricional e com boas propriedades sensoriais, e possuem muitas propriedades estruturais e funcionalidades que as tornam altamente adequadas como veículos, ou como componentes de veículos para entrega de vários bioativos. A seguir são apresentadas algumas das propriedades das proteínas do leite.
A Figura 6.1 apresenta as várias funcionalidades das proteínas do leite para tarefas de entrega de compostos bioativos.
a) Ligação com bioativos
As proteínas do leite podem fazer ligações com uma variedade de moléculas e íons em diferentes graus de afinidade e especificidade (Figura 6.1-a e 6.1-b). Liang et al. (2008) investigaram as interações entre aβ-lg e compostos polifenólicos (resveratrol) a partir de uvas. A interação do resveratrol e a β–lg foi investigada através de fluorescência e absorção no UV-visível. De acordo com os autores a auto-associação da β-lg e do resveratrol, possivelmente ocorre em altas concentrações.
b) Atividade de superfície
A estrutura anfifílica da maior parte das proteínas do leite confere excelente propriedade de superfície (Figura 6.1c). A sua capacidade de absorver na interface água-óleo e estabilizar emulsões é
influenciada pela sua estrutura, flexibilidade, estado de agregação, pH e força iônica (especialmente íons de cálcio) e temperatura. Em emulsões O / A, por exemplo, o caseinato (DAY et al., 2007; NIELSEN et al, 2009; LIVNEY et al., 2010), e - β lg (HONG et al., 2007; SANDRA et
al., 2008) foi utilizado como estabilizador de superfície e agente
encapsulante. Em emulsões múltiplas A/O/A, o caseinato e as proteínas isoladas do leite (BONNET et al., 2009; BENICHOU et al.,2007, LIVNEY et al., 2010) foram usados como agentes emulsificantes externos /revestidores. Em emulsões O/A/O, proteínas isoladas do soro do leite têm sido utilizadas principalmente como emulsificante, para ambas as interfaces da fase aquosa.
Figura 6.1 – Ilustração das várias funcionalidades das proteínas do leite úteis
para tarefas de entrega de compostos bioativos.
Fonte: LIVNEY, (2010).
c) Coassociação e reassociação
A auto-associação molecular (Figura 6.1-d) e a reassociação (Figura 6.1-e) estão entre os fundamentos da nanotecnologia. Algumas
das principais proteínas do leite são auto-associadores naturais. As caseínas são naturalmente organizadas em micelas que são aglomerados esféricos de 50-500 nm realizada em conjunto principalmente por interações hidrofóbicas. Recentemente pesquisadores aproveitaram este processo de coassociação para nanoencapsulação de nutracêuticos hidrofóbicos (SEMO et al., 2007, LIVNEY et al., 2010).
d) Gelificação
As proteínas do leite têm excelentes propriedades de gelificação (Figura 6.1-f). Ambos processos de gelificação a frio e induzidas pelo calor são vantajosos para bioativos lábeis. Gelificação induzida pelo calor envolvendo proteínas do leite resultam no desdobramento e consequentes interações hidrofóbicas. A gelificação é aumentada por ligações dissulfeto e sulfídrico, β -lg ou BSA (albumina do soro bovino), têm grupos S-H livres.
Bioativos sensíveis ao calor podem ser adicionados antes da gelificação, o que é feito pela a adição de sais de cálcio, de preferência, ou por diminuição do pH até o ponto isoelétrico da proteína, ou ambos. Este processo tem se mostrado, por exemplo, aplicável para encapsular riboflavina. Nesse estudo, microgotas de gel foram formadas por uma emulsificação /gelificação interna a frio, as proteínas do soro do leite foram pré aquecidas, com e sem a adição de alginato na solução contendo riboflavina e CaCO3, para formaruma emulsão do tipo água
em óleo. A gelificação foi induzida pela adição de ácido acético glacial ao óleo para dissolver o cálcio e baixar o pH da fase aquosa. Os grânulos formados de 100-900 nm foram separados da fase oleosa, lavados e secos. A adição do emulsificante span 80 reduziu o tamanho das gotas de óleo para 30 nm - 50 nm (CHEN, 2006 e 2007).
e) Propriedades de proteção e aprisionamento do composto bioativo
Por adsorção na interface óleo-água, ou através de ligação, aprisionamento ou revestimento de um bioativo, as proteínas formam uma barreira, que é essencial para proteger os bioativos encapsulados. As proteínas podem formar uma barreira contra a oxidação ou a deterioração dos compostos (NIELSON e JACOBESEN, 2009), em cujo caso, as propriedades antioxidantes e quelantes de algumas proteínas do soro do leite podem ser altamente benéficas. Tem-se mostrado que a β- lg atua como um antioxidante suave, principalmente devido ao seu grupo tiol livre. Aquecimentos prolongados diminuem o número de tióis livres, e consequentemente, a capacidade antioxidante da β-lg (LIU et
al., 2007).
Um aspecto importante da encapsulação é o controle do conteúdo, acessibilidade e consequente biodisponibilidade. A estrutura ou matriz formada pelas proteínas do leite, com ou sem componentes adicionais, podem formar uma barreira contra a difusão e aprisionam os compostos bioativos. A barreira contra a difusão pode ser criada através do aprisionamento do composto a ser encapsulado em uma matriz de gel com ligações cruzadas ou pela formação de um filme de proteína em torno do núcleo (BONNET et al., 2009), ou através do aumento da viscosidade da fase aquosa (BENICHOU et al, 2007). A ambos podem ser reforçadas através da mistura ou formação de complexos com outros biopolímeros (SAHU et al., 2008; BENICHOU et al, 2007; LIVNEY, 2010).
6.2.2 - Método da Emulsão - Templates para formação de partículas de biopolímero
Este método baseia-se na utilização de emulsões A/ O como modelos para a produção de partículas de biopolímero com dimensões específicas (Fig. 6.2).
Figura 6.2 - Método da Emulsão - Templates para formação de partículas de
biopolímero (emulsão A/O).
Fonte: Matalanis et al., 2011.
Uma solução aquosa do biopolímero é homogeneizada com uma fase oleosa contendo um emulsificante solúvel em óleo para formar uma emulsão de água - em - óleo (A / O). O tamanho das gotas de água
pode ser controlado pela variação tanto pelas condições de homogeneização (pressão e número de passagens) como pela composição da solução (proporção de óleo-água, proporção emulsificante-água). A fase aquosa interna é em seguida gelificada usando um mecanismo adequado para o biopolímero utilizado, por exemplo, mudança de temperatura, a adição de um agente de ligação cruzada, ou mudança da força iônica/pH. Finalmente, as partículas de biopolímero podem ser obtidas por centrifugação/ filtração da emulsão A/ O, recuperação das partículas e, em seguida, lavagem com um solvente orgânico para remover qualquer óleo residual. As partículas de biopolímero resultantes podem então ser redispersas em uma solução aquosa ou secas (MATALANIS et al., 2011).
Este método tem sido utilizado com êxito para formar microesferas de proteína do soro do leite/ alginato para o encapsulamento de riboflavina (CHEN e SUBIRADE, 2006). Também tem sido utilizado para encapsular bactérias probióticas no interior de partículas de proteína de leite. Neste estudo, uma solução de bactérias probióticas e proteína de leite foram incubadas a uma temperatura de 5 ºC e, em seguida, a mistura foi adicionado óleo vegetal para formar uma emulsão A/O. A temperatura do óleo foi posteriormente aumentada para 18 e 20 °C, uma temperatura na qual as micelas de caseína tratadas com o coalho formarão um gel, de modo a formar microcápsulas esféricas.
Uma abordagem semelhante pode ser usada para formar partículas de biopolímero preenchidas, ou seja, partículas de biopolímero contendo por exemplo gotículas lipídicas (Fig. 6.3). Neste caso, uma emulsão O / A é formada, e em seguida esta emulsão é homogeneizada com uma fase oleosa contendo um emulsificante solúvel na fase oleosa para formar uma emulsão de óleo - em - água - em – óleo (O /A / O). A fase aquosa pode então ser gelificada, e as partículas de biopolímeros preenchidas podem então ser removidas por centrifugação e lavagem como descrito anteriormente (MATALANIS et al., 2011).
Figura 6.3 - Método da emulsão - Templates para a formação de partículas de
biopolímero preenchidas. Uma emulsão O/A/O é formada pela homogeneização de uma emulsão O/A com uma fase aquosa (água+emulsificante solúvel na fase oleosa). A fase aquosa interna é em seguida gelificada alterando-se as condições ambientais (tal como temperatura) ou a adição de um agente de gelificação.
Fonte: Matalanis et al., 2011.