Avaliação do desempenho de oleogéis estruturados com ceras vegetais como base lipídica reduzida em ácidos graxos saturados aplicados em cream cheeses / Performance evaluation of structured oleogels with vegetable waxes as a reduced lipid base in saturated fatty acids applied in cream cheeses

Diante das exigências crescentes das agências regulatórias do mundo todo quanto à redução/eliminação de ácidos graxos trans nos alimentos industrializados, bem como da conscientização do consumidor sobre a relação entre alimentação e saúde, o desenvolvimento de alternativas mais saudáveis aos óleos parcialmente hidrogenados e a outras fontes lipídicas com alto grau de saturaçã o se faz necessário. O oleogel, um sistema composto por um óleo preso em uma rede tridimensional formada por um agente estruturante, se apresenta como uma solução promissora. Dentre os diversos agentes estruturantes, as ceras vegetais se destacam por sua excelente capacidade de gelificação de óleos. Contudo, apresentam uma desvantagem sob o aspecto sensorial, pois podem conferir cerosidade e sabor residual desagradável aos alimentos. Com o objetivo de viabilizar o uso das ceras como agentes estruturantes em oleogéis face ao seu excelente desempenho tecnológico, este projeto propõe o estudo e a aplicação de oleogéis à base de óleo de soja (SBO) estruturado com ceras de farelo de arroz (RBW) a 2 e 4 % (m/m) ou carnaúba (CBW) a 3 e 6% (m/m), isoladamente. As matérias-primas foram caracterizadas e o comportamento de gelificação de cada cera foi avaliado por análises de textura por penetração de cone, estabilidade à perda de óleo por centrifugação, energia coesiva por parâmetro de solubilidade de Hansen (HSP) e comportamento de cristalização e fusão por calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os resultados mostraram que ambas as ceras são capazes de formar oleogéis estruturalmente estáveis, contudo, o oleogel com 2% de RBW apresentou maior firmeza a 20 °C (190,4 gf/cm2) do que o oleogel com 6% de CBW a 5 °C (186,1 gf/cm2). Ao final de 5 dias, a capacidade de retenção de óleo do oleogel preparado com RBW foi de 100% às concentrações de 2 e 4% (m/m), contra 61 e 99,3% do oleogel elaborado com CBW às concentrações de 3 e 6% (m/m), respectivamente. Esses resultados podem ser explicados pela diferença entre as energias coesivas, ou seja, do grau de interação molecular entre o solvente e o soluto de cada oleogel. De acordo com os resultados de distância, que prevê se o gel formado será forte, fraco ou se não haverá formação de gel, o soluto CBW apresentou menor interação com o óleo (3,3 MPa1/2) do que o soluto RBW (3,7 MPa1/2). Os oleogéis foram aplicados como ingredientes em diferentes formulações de cream cheese, que foram analisados quanto a diferentes parâmetros de textura e esses resultados foram comparados a uma referência comercial. Nenhuma das amostras produzidas obteve resultados de textura estatisticamente iguais aos do cream cheese comercial (CC), o que pode ser explicado pelas diferenças de formulação e processamento dos produtos. Face aos resultados para textura e estabilidade à perda de óleo dos oleogéis de RBW, este agente estruturante apresenta ria maior potencial de aplicação, porém o oleogel CBW6 obteve alta capacidade de retenção de óleo (99,3%) e quando aplicado na formulação de cream cheese (CCBW6) apresentou resultados de firmeza e espalhabilidade mais próximos da amostra de referência, feita com gordura do leite (CMF)

Given the growing demands of regulatory agencies around the world regarding the reduction/elimination of trans fatty acids in processed foods, as well as consumer awareness about the relationship between food and health, the development of healthier alternatives to partially hydrogenated oils and others lipid sources with a high degree of saturation are necessary. Oleogel, a system composed of an oil trapped in a three-dimensional network formed by a structuring agent, presents itself as a promising solution. Among the various structuring agents, vegetable waxes stand out for their excellent oil gelling capacity. However, they have a sensory disadvantage, as they can give waxy and unpleasant aftertaste to foods. Aiming at enabling the use of waxes as structuring agents in oleogels in view of their excellent technological performance, this study proposes the evaluation and application of oleogels based on soybean oil (SBO) structured with rice bran wax (RBW) at 2 and 4% (m/m) or carnauba (CBW) at 3 and 6% (m/m). The raw materials were characterized and the gelling behavior of each wax was evaluated by analysis of texture by cone penetration, stability to oil loss by centrifugation, cohesive energy by Hansen solubility parameter (HSP) and crystallization and melting behavior. by differential scanning calorimetry (DSC). The results showed that both waxes are able to form structurally stable oleogels, however, oleogel with 2% RBW showed greater firmness at 20 °C (190.4 gf/cm2) than oleogel with 6% CBW at 5° C (186.1 gf/cm2). At the end of 5 days, the oil retention capacity of oleogel prepared with RBW was 100% at concentrations of 2 and 4% (m/m), against 61 and 99.3% of oleogel prepared with CBW at concentrations of 3 and 6% (m/m), respectively. These results can be explained by the difference between the cohesive energies, that is, the degree of molecular interaction between the solvent and the solute of each oleogel. According to the distance results, which predicts if the formed gel will be strong, weak or if there will be no gel formation, the CBW solute showed less interaction with the oil (3.3 MPa1/2) than the RBW solute (3 ,7 MPa1/2). Oleogels were applied as ingredients in different cream cheese formulations, which were analyzed for different texture parameters and these results were compared to a commercial reference. None of the samples produced had texture results statistically equal to those of commercial cream cheese (CC), which can be explained by the differences in formulation and processing of the products. Given the results for texture and oil binding capacity of RBW oleogels, this structuring agent would present greater application potential, but CBW6 oleogel obtained high oil biding capacity (99.3%) and when applied in cream cheese formulation (CCBW6) showed firmness and spreadability results closer to the reference sample, made with milk fat (CMF)

Influência do tipo do óleo nas propriedades físicas de oleogéis / Influence of oil type on the oleogels physical properties

A crescente rejeição às gorduras saturadas e trans em decorrência de sua associação com doenças cardiovasculares, entre outras desordens metabólicas de diversas naturezas, tem impulsionado o desenvolvimento de alternativas às gorduras tradicionalmente utilizadas nos processamentos de alimentos. Contudo, o grande desafio reside em conferir funcionalidade tecnológica a lipídios ricos em ácidos graxos insaturados, sendo os oleogéis uma abordagem viável e promissora. Os oleogéis são sistemas constituídos por uma base lipídica composta por óleo no estado líquido estruturada por uma rede tridimensional de moléculas com solubilidade limitada em óleos, chamadas de agentes estruturantes. Estudos recentes relataram a influência do tipo de óleo no processo de formação da rede tridimensional de agentes estruturantes e concluíram que o tamanho da cadeia, a polaridade e a viscosidade do óleo podem afetar grandemente a estrutura do oleogel. Diante disto, o objetivo deste estudo é investigar a influência do tipo de óleo em sua estruturação por cera de candelilla, relacionando as propriedades físicas dos oleogéis formados com diversas características físico-químicas dos óleos que os compõem. Para avaliar esta influência, foram selecionadas bases lipídicas de diferentes composições, como triacilgliceróis de cadeia média (MCT), óleo de girassol alto oleico (HOSO), óleo de girassol (SFO), óleo de linhaça (LSO) e os óleos unicelulares ARASCO e DHASCO, para serem estruturados com cera de candelilla nas concentrações de 1,5, 3,0 e 6,0%. De acordo com as correlações de Pearson estabelecidas, houve uma correlação muito forte (r2 =0,948) entre a firmeza e o conteúdo de ácidos graxos saturados dos óleos, o que pode estar relacionado a uma co-cristalização entre a cera e os ácidos graxos saturados, formando uma estrutura mais firme. Uma correlação forte também foi estabelecida entre o tamanho médio das cadeias de ácidos graxos dos óleos, definido pelo índice de saponificação, e a firmeza dos oleogéis (r2 =0,864). A densidade dos óleos também apresentou correlação forte com a firmeza dos oleogéis (r2 =0,858), assim como a viscosidade apresentou uma forte correlação negativa (r2 = -0,818), o que indica que os óleos mais densos e menos viscosos produzem oleogéis mais firmes. Tanto a cera de candelilla pura quanto os oleogéis apresentaram forma polimórfica ß', que equivale à subcélula ortorrômbica, que demonstra que os diferentes óleos não modificaram a microestrutura da rede de cera de candelilla. Os diferentes tipos de óleo exerceram influência sobre o comportamento de fusão dos oleogéis, fator que permitiu associá-lo a um maior conteúdo de gordura sólida a 20 °C e a um maior teor de triacilgliceróis trissaturados, como nos óleos DHASCO e ARASCO. O grau de insaturação dos óleos influenciou o empacotamento da rede estrutural dos oleogéis, o que foi revelado pela menor perda de óleo nos oleogéis com cadeias mais longas, se comparados ao MCT. Por fim, este trabalho contribuiu com a expansão do conhecimento dos sistemas chamados oleogéis, sugerindo que trabalhos futuros pautem as escolhas de matéria-prima para formulação dos oleogéis nas propriedades de seus componentes. Desta forma, maiores avanços poderão ser alcançados nas pesquisas de sistemas coloidais e consequentemente no desenvolvimento de sistemas de alta qualidade nutricional e, ao mesmo tempo, funcionalidade tecnológica adequada

The growing rejection of saturated and trans fats as a result of their association with cardiovascular diseases, among other metabolic disorders of various kinds, has driven the development of alternative systems to substitute fats traditionally used in food processing. However, the big challenge lies in providing technological functionality to lipids rich in unsaturated fatty acids, with oleogels being a viable and promising approach. Oleogels are systems made up of a lipid base composed of oil in a liquid state structured by a threedimensional network of molecules with limited solubility in oils, called oleogelators. Recent studies have reported the influence of the oil type in the formation process of the threedimensional network of oleogelators and concluded that the fatty acid chain length, the polarity and the viscosity of the oil can greatly affect the structure of the oleogel. In view of this, the objective of this study is to investigate the influence of the oil type in its structuring by candelilla wax, relating the physical properties of the formed oleogels with several physicochemical characteristics of the oils that compose them. To evaluate this influence, lipid bases of different compositions were selected, such as medium chain triglycerides (MCT), high oleic sunflower oil (HOSO), sunflower oil (SFO), linseed oil (LSO) and ARASCO and DHASCO single-cell oils, to be structured with candelilla wax in concentrations of 1.5, 3.0 and 6.0% (w/w). According to the Pearson correlations established, there was a very strong correlation (r2 = 0.948) between the firmness and the saturated fatty acid content of the oils, which may be related to a co-crystallization between the wax and the saturated fatty acids, forming a firmer structure. A strong correlation was also established between the average size of the fatty acid chains of the oils, defined by the saponification value, and the oleogel firmness (r2 = 0.864). The density of the oils also showed a strong correlation with the firmness of the oleogels (r2 = 0.858), as well as the viscosity, which showed a strong negative correlation (r2 = -0.818), indicating that oils with higher density and lower viscosity produce firmer oleogels. Both pure candelilla wax and oleogels presented the ß' polymorphic form, which is equivalent to the orthorhombic subcell, demonstrating that the different oils did not modify the microstructure of the candelilla wax network. The different types of oil influenced the melting behavior of oleogels, a factor that allowed it to be associated with a higher solid fat content at 20 °C and a higher content of trisaturated triacylglycerols, as in DHASCO and ARASCO oils. The degree of unsaturation of the oils influenced the packaging of the structural network of oleogels, which was revealed by the higher oil binding capacity in oleogels with longer chains, compared to MCT. Finally, this work contributed to the expansion of knowledge of oleogel systems, suggesting that future work will guide the choices of raw material for formulating oleogels in the properties of their components. Thus, greater advances can be achieved in the research of colloidal systems and, consequently, in the development of high nutritional quality systems allied to adequate technological functionality

Desenvolvimento de oleogéis à base de óleo de girassol alto oleico estruturados por monoestearato de sorbitana e cera de candelilla / Development of high oleic sunflower oil oleogel structured with candelilla wax and sorbitan monostearate

As gorduras ricas em ácidos graxos saturados e/ou trans são ingredientes que brindam propriedades nos alimentos como textura, fusão e estabilidade. Porém, a relação entre seu consumo e enfermidades cardiovasculares, força a busca de novas alternativas. Uma alternativa potencial são os oleogéis, pois são um material plástico e com melhor balanço lipídico, do ponto de vista nutricional. Os oleogéis são sistemas coloidais onde uma fase orgânica líquida, representada por um óleo, é imobilizada por uma rede sólida tridimensional formada por agentes estruturantes. Atualmente, tem sido estudados oleogéis conformados com variados agentes estruturantes, com o intuito de encontrar a melhor opção. Além disso, alguns estudos indicam que o uso combinado de dois ou mais agentes estruturantes pode resultar no aumento de seu potencial de estruturação de óleos ou na possibilidade de customizar as propriedades adequadas para produção alimentar. Assim, o objetivo deste estudo é avaliar a interação entre os componentes de oleogéis preparados com óleo de girassol alto oleico (HOSO), como base lipídica, e combinações de cera de candelilla (CW) e monoestearato de sorbitana (SMS), como agentes estruturantes. A avaliação dos oleogéis por meio dos diagramas de fases e a consistência, mostrou que há uma sinergia entre os componentes, na concentração de 8 e 4% de agentes estruturantes e 79-89% de cera de candelilla. Estes oleogéis mistos tiveram uma faixa de fusão maior do que os oleogéis não mistos. Sugerindo a construição de cristais mais estáveis, que demoraram mais tempo em fundir. A capacidade de retenção de óleo se mostrou adequada (99%) nas amostras contendo mais de 1% de agentes estruturantes e com mais de 40% de Cera de Candelilla. Nas imagens obtidas por PLM, foi observada uma variedade de tamanho de cristais, sugerindo que cada componente do oleogel formou um tipo de cristal. Com a elaboração de bigéis, foi notado que, para obter um produto satisfatoriamente espalhável ou para observar o aumento de sua consistência em comparação com o oleogel isoladamente, é necessária uma concentração maior do que 4% de agentes estruturantes no oleogel e/ou a adição de menos de 20% de água na formulação total. A estabilidade dos bigéis foi beneficiada pela goma xantana e pela mistura de 2:1 de goma xantana e goma guar na concentração de 0,3%. Dessa forma, o desenvolvimento de alimentos com teores reduzidos de gorduras saturadas e ao mesmo tempo livres de gorduras trans se faz possível com a formulação de oleogéis, o que poderá contribuir para melhorar a qualidade nutricional dos alimentos industrializados oferecidos à população

Fats rich in saturated and / or trans fatty acids provide properties in food such as texture, fusion and stability. But, since those fats increase cardiovascular disease risk, alternatives have been searched. A potential alternative is oleogels, as they are a plastic material with better lipid balance from a nutritional point of view. Oleogels are colloidal systems where a liquid organic phase, represented by an oil, is immobilized by a three-dimensional solid network formed by structuring agents. Currently, oleogels conformed with various structuring agents have been studied in order to find the best option. In addition, some studies indicate that the combined use of two or more structuring agents may result in increased oil structuring potential or the possibility of customizing the properties suitable for food production. Thus, the aim of this study is to evaluate the interaction between the components of oleogels prepared with high oleic sunflower oil (HOSO) as a lipid base and combinations of candelilla wax (CW) and sorbitan monostearate (SMS) as structuring agents. The evaluation of oleogels by phase diagrams and consistency (Yield value) showed that there is a synergy between the components, in the concentration of 8 and 4% of structuring agents and 79-89% of candelilla wax. These mixed oleogels had a higher melting range than unmixed oleogels. Suggesting the construction of more stable crystals, which took longer to fuse. Oil binding capacity was adequate (99%) in samples containing more than 1% of structuring agents and over 40% of candelilla wax. In the PLM images, a variety of crystal sizes were observed, suggesting that each oleogel component formed a crystal type. With the elaboration of bigels, it was noted that in order to obtain a satisfactorily spreadable product or to observe the increase of its consistency compared to the oleogel alone, a concentration greater than 4% of structuring agents in the oleogel and / or the addition of less than 20% water in the total formulation. The stability of the bigels was benefited by xanthan gum and the 2: 1 mixture of xanthan gum and guar gum at a concentration of 0.3%.Thus, the development of foods with reduced levels of saturated fat and at the same time free of trans fats is possible with the formulation of oleogels, which may contribute to improve the nutritional quality of processed foods offered to the population