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GELES
Gelación transición sol líquido polimérico a
estado de gel sólido. Un gel es considerado como
sistema disperso coloidal de al menos 2
componentes que se comporta mecánicamente como un
sólido. Fase dispersa forma una red
interpenetrando y encerrando la fase continua
(solvente). Punto de contactos entre cadenas han
sido tomados como cristalitos aunque el tamaño
varía, de regiones de pocas cadenas a regiones
cristalinas grandes ( muchas cadenas) y
reconocido como fase separada. El envejecimiento
de geles ha sido atribuído al crecimiento de las
regiones cristalinas. Factores importantes en la
gelación son interacciones polímero solvente
polímero-polímero y efectos de condiciones de
preparación y mecanismo de separación de fases.
Gel no es un estado en equilibrio.
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GELACION
Química
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no-covalente
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Gelacion de polisacáridos

• La estructura del polisacárido controla el grado
  de unión cruzada ( crosslinking)
• Pueden ocurrir por varios mecanismos que se
  derivan finalmente de la secuencia /estructura de
  los azúcares.

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Gelation
Aplanado
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Gelation

• Methods of gelation (alginate pectin)

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Calcium ion
Egg box
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• Methods of gelation (Mixed gels)

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Geles Débiles Xantan
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GELATINIZACIÓN DEL ALMIDÓN
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Representación esquemática de los procesos y
modificaciones estructurales observados durante
el calentamiento y el almacanamiento de sistemas
almidón-agua.
Gráfico representativo del viscoamilógrafo de
Brabender mostrando los cambios de viscosidad
relacionados con el himchamiento y desintegración
de los gránulos de almidón cuando una suspensión
granular se calienta a 95ºC y se mantiene a esta
temperatura. (El instrumento imparte agitación
moderada). Tp es la temperatura de pasting.
La gelatinización es la pérdida del orden
molecular en los gránulos.
Eventos gelatinización Hidratación
hinchamiento annealing fusión de cristales
Gel de almidón consiste de gránulos hinchados
dispersos en una red de amilosa entrecruzada. Se
forma gel cuando la concentración de amilosa C gt
1,5p/p
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Proteínas Gelación es una de las propiedades más
importantes de las proteínas de alimentos son
geles proteicos yogurt, queso, budín, salchicha,
jalea. Algunos alimentos orientales tradicionales
como tofu ( requesón de soja) kamaboko ( carne de
pescado) .
La gelación consiste en dos etapas. i) cambio
conformacional o desnaturalización parcial de
las moléculas de proteínas y ii) asociación
gradual o agregación de proteínas
desnaturalizadas individuales . La segunda etapa
debería ser mas lenta que la primera y así una
red organizada es formada. A. miosina B
gelatina. Proteínas fibrosas,la red contiene
cadenas polipeptídicas al azar o helicoidales
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Proteínas globulares Proteína nativa ?
proteína desnaturalizada ? asociación (
corpuscular) ( cadenas largas)
matriz La matriz se forma por asociación
de cualquier zona de unión entre las moléculas.
Se pueden formar dos tipos de agregados
dependiente de la carga neta de la proteína
nativa. Si la repulsión entre moléculas de
proteína es grande, se forman agregados lineales
, si es pequeña (cerca del punto isoeléctrico pI)
se forman agregados globulares random. Casos
reversibles , irreversibles. Por microscopía
electrónica se distingue agregación ordenada y
agregación random y la teoría corpuscular
sostiene que en el proceso de gelificación, la
agregación parece ser mas importante que el
desplegamiento de la proteína. Kinsella definió
la gelificación como la habilidad de la proteína
de forma un gel y desarrollar una matriz capaz
de retener agua , azúcares y otros
ingredientes. El fenómeno generalmente requiere,
al menos, una desnaturalización parcial de la
proteína por calentamiento o desplegamiento de
las moléculas polipeptídicas y la formación de
una matriz tridimensional de polipéptidos
parcialmente asociados. Para Damodaran la
gelificación es un proceso en el que la proteína
sufre una transformación del estado de sol al de
una estructura tipo gel por acción del calor u
otros agentes y en el que las moléculas de
proteína interaccionan entre sí para forma una
matriz tridimensional. Las proteínas pueden
formar geles opacos irreversibles (clara de
huevo) o geles translúcidos reversibles (gelatina
y geles proteicos de soja).
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En el proceso de gelificación por calor se
produce la transformación , generalmente,
irreversible de la proteína del estado sol al
estado progel por calentamiento a temperaturas
superiores a la temperatura de desnaturalización.
Esta transformación involucra procesos de
disociación, desnaturalización y desplegamiento
con exposición de grupo funcionales de la
proteína. El tipo de gel que se forma depende de
las propiedades moleculares de la proteína en el
estado desplegado. Las proteínas con un alto
contenido de residuos aminoacídicos no polares se
agregan en forma hidrofóbica y a concentraciones
de proteína relativamente altas los agregado
coagulan para formar un gel tipo coágulo
irrerversible. Las proteínas que tienen un
contenido bajo de residuos aminoacídicos no
polares, forman agregados solubles que se
transforman en un gel transparente reversible
durante el enfriamiento. El calentamiento de la
proteína en estado de sol a temperaturas muy por
encima de la temperatura de desnaturalización, no
produce gelificación debido quizás a reacciones
de beta eliminación de uniones disulfuro y/o a
la ruptura de unión peptídica. En los geles tipo
coágulo, la formación de la matriz implica un
proceso random vía uniones hidrofóbicas, mientras
que en los geles transparentes, las cadenas
polipeptídicas se asocian en forma ordenada
mediante interacciones no covalentes,
especialmente las uniones hidrógeno.
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Geles de soja Glicinina (1) y beta-conglicinina(2
) forman geles. (1)regulares con zonas de
entrecruzamiento. (2) irregulares y
entrecruzados con (1) ?espirales
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• Dynamic Mechanical Analysis
• OR
• Oscillatory Testing

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• Dynamic Mechanical Testing

• An oscillatory (sinusoidal)
• deformation (stress or strain)
• is applied to a sample.
• The material response
• (strain or stress) is measured.
• The phase angle ?, or phase
• shift, between the deformation
• and response is measured.

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• Dynamic Mechanical Testing
• Response for Classical Extremes

Purely Viscous Response (Newtonian Liquid)
Purely Elastic Response (Hookean Solid)
? 90
? 0
Stress
Stress
Strain
Strain
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• Dynamic Mechanical Testing Viscoelastic Material
  Response

Phase angle 0 lt d lt 90
Strain
Stress
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• DMA Viscoelastic Parameters

The Complex Modulus Measure of materials
overall resistance to deformation.
G Stress/Strain G G iG
The Elastic (Storage) Modulus Measure of
elasticity of material. The ability of the
material to store energy.
G' (stress/strain)cos?
The Viscous (loss) Modulus The ability of the
material to dissipate energy. Energy lost as
heat.
G" (stress/strain)sin?
Tan Delta Measure of material damping - such
as vibration or sound damping.
Tan ?? G"/G'
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Procedimiento experimental
Para caracterizar una sustancia dada, mediante
ensayos dinámicos se pueden realizar varios
tests A- Barrido de deformación o de esfuerzo
para encontrar la zona de viscoelasticidad
lineal. El módulo G es independiente de la
deformación. B- Barrido de frecuencia para
estudiar y caracterizar el grado de
viscoelasticidad lineal de la muestra C. Barrido
de tiempo para rastrear fenómenos cinéticos
tales como el proceso de formación de gel. D-
Barrido de temperatura para estudiar el efecto de
la Tº sobre la visoelasticidad.
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A- BARRIDO DE DEFORMACIÓN
Zona lineal región en donde el módulo es
independiente de la deformación o el esfuerzo
aplicado. Fuera de esta zona, el ensayo es
destructivo y la muestra se comporta como
viscoelástica no lineal. (Frecuencia constante).
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A- BARRIDO DE FRECUENCIA
Test dinámico en el cual la respuesta del
material se mide en función de la frecuencia a
una deformación o esfuerzo constante. La amplitud
del esfuerzo o la deformación deben econtrarse
dentro de la zona de viscoelasticidad lineal.
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COMPORTAMIENTO REOLOGICO DE MACROMOLECULAS
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GELACION DE GLOBULINAS DE SOJA 7S
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GELACION DE GLOBULINAS 7S A pH ácido

• 7S 15 en NaCl 2,5 a pHs 7 - 3,5
• La velocidad de gelificación aumenta al
  disminuir el pH
• A pH 3,3 G disminuye. Se forma un gel
  desordenado y muy frágil
• 7S se desnaturaliza con el aumento de la
  protonación de carboxilos e incremento de la
  cantidad de cadenas beta expuestas
• Las cadenas beta expuestas se unen y forman el
  gel

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GELACION DE GLOBULINAS DE SOJA 11S
G gt G a todas las temperaturas G y G son
bajos a 25ºC y 50ºC y aumentan a 80 y 90ºC
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GELACION DE ALMIDON

• Los geles de almidón se forman luego del proceso
  de gelatinización.
• Una matriz de almidón gelatinizado se describe
  como una red de amilosa lixiviada entrecruzada
  que atrapa moléculas de solvente (agua), gránulos
  de almidón y moléculas pequeñas de amilopectina.
• La rigidez y las propiedades viscoelásticas de
  los geles de almidón dependen de la concentración
  y del contenido de amilosa.
• Se estableció una c 6 w/w de almidón y 1,5
  de amilosa para la gelación asumiendo que los
  almidones normales contienen ? 25 w/w de
  amilosa.
• Almidones céreos poseen mayor consistencia a
  bajas concentraciones que los almidones no
  céreos.
• Almidones no céreos forman una fase separada a
  bajas concentraciones.
• Altas concentraciones incrementan el grado de
  interacción intermolecular y se forman geles en
  almidones no céreos. La estructura esta
  estabilizada por uniones puente hidrógeno.
• Los geles de almidón son fácilmente deformables.

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Comportamiento reológico de pastas y geles de
almidón de arroz de siete genotipos argentinos
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PERFIL DE TEXTURA
Dureza (H) altura del primer pico. Resistencia a
la compresión Cohesividad (A2/A1) trabajo
necesario para vencer uniones internas de cada
material Elasticidad (t2/t1) habilidad para
recuperar la forma original. Esta relacionado con
las alturas de la primera y la segunda
compresión Adhesividad (A3) trabajo necesario
para vencer las fuerzas de atracción entre la
muestra y la superficie.
El ensayo consiste en la compresión de una
muestra dos veces seguidas, imitando la
masticación. La muestra se coloca en una
plataforma y sobre ella actua un mandril con
forma de plato plano.
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DUREZA DE GELES DE PROTEINAS DE SOJA
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(No Transcript)
34
(No Transcript)