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ESTRUTURA

A carragena localiza-se na parede das células e na matriz intercelular do tecido das algas. É um polissacarídeo de alto peso molecular com conteúdo de éster sulfato de 15% a 40% formado por unidades alternadas de D-galactose e 3,6-anidro-galactose (3,6-AG) unidas por ligações α-1,3 e β-1,4-glicosídica. A posição e o número de grupos de éster sulfato bem como o conteúdo de 3,6-AG determinam as diferenças primárias entre os tipos de carragena kappa, iota e lambda. Maiores níveis de éster sulfato implicam em menor força de gelificação e baixa temperatura de solubilização. A carragena tipo kappa contém de 25% a 30% de éster sulfato e de 28% a 35% de 3,6-AG. A carragena tipo iota contém de 28% a 35% de éster sulfato e de 25% a 30% de 3,6-AG. A carragena tipo lambda contém de 32% a 39% de éster sulfato e não contém 3,6-AG.

 Carragena tipo Kappa
 Carragena tipo Iota
 Carragena tipo Lambda

PROCESSO DE PRODUÇÃO

Quanto ao sistema de produção, as carragenas podem ser refinadas ou semi-refinadas. Para carragenas semi-refinadas, o processo de produção é sempre o mesmo. Para carragenas refinadas existem três métodos atualmente empregados: Drum Drying, Precipitação por Álcool e Gel Press.

PROPRIEDADES

1. SOLUBILIDADE

Água Quente

Todos os tipos de carragena são solúveis em água quente a temperaturas acima da temperatura de fusão do gel. A amplitude normal de temperaturas é de 40º a 70º C, dependendo da concentração e da presença de cátions.

Água Fria

Em água fria, somente a carragena tipo lambda e os sais de sódio dos tipos kappa e iota são solúveis. Os sais de potássio e cálcio das carragenas kappa e iota não são solúveis em água fria porém exibem expansão por hidratação considerável em função da concen-tração, tipos de cátions presentes, temperatura da água e condições de dispersão.

Leite Quente

Todos os tipos de carragena são solúveis em leite quente porém alguns tipos são intensamente afetados por íons de cálcio. O resfriamento tende a gelificar a solução. A força de gel e a consistência dependem da concentração da solução e da sensibilidade da carragena aos íons de cálcio.

Leite Frio

A carragena tipo lambda é solúvel em leite frio devido à sua insensibilidade à presença de íons de potássio e cálcio. As carragenas kappa e iota são insolúveis em leite frio porém podem ser utilizadas eficazmente para espessar ou gelificar soluções de leite frio quando usadas em conjunto com um fosfato tal como o tetra-sódio pirofosfato (TSPP).

Solução de Açúcar

Todos os tipos de carragena são relativamente insolúveis em soluções concentradas de açúcar à temperatura ambiente. Entretanto, as carragenas tipo kappa e lambda são solúveis em soluções com até 65% de açúcar a temperaturas superiores a 70º C. A carragena tipo iota é de difícil dissolução em soluções concentradas de açúcar a qualquer temperatura.

Solução de Sal (Salmoura)

As carragenas iota e lambda são solúveis em soluções concentradas de sal a altas temperaturas (20% a 25% de cloreto de sódio). A carragena kappa é insolúvel.

2. GELIFICAÇÃO

Mecanismo

Soluções quentes de carragenas kappa e iota possuem a habilidade de formar géis termo-reversíveis através do seu resfriamento. Este fenômeno ocorre devido à formação de uma estrutura de dupla hélice pelos polímeros da carragena. Em temperaturas acima da temperatura de fusão do gel, os polímeros da carragena existem na solução como espirais aleatórias. Durante o resfriamento da solução, uma rede de polímeros tridimensional é formada onde as hélices duplas constituem os pontos de junção das cadeias de polímero. O resfriamento adicional causa a agregação dos pontos de junção para formar a estrutura de gel tridimensional. A presença de alças na cadeia bem como o número, tipo e posição dos grupos de éster sulfato têm efeitos importantes nas propriedades de gelificação. Esse mecanismo de gelificação é básico para soluções de carragenas tipo kappa e iota. Sais de potássio ou cálcio são necessários para a obtenção do gel em água, porém não são necessários em leite.

Textura

As carragenas kappa e iota formam gel em água somente na presença de certos cátions. A kappa carragena é sensível ao íon potássio e produz géis rígidos e quebradiços em soluções aquosas com sais de potássio. O gel de kappa carragena apresenta sinérese (extrusão espontânea de água através da superfície do gel em repouso) e quanto maior a concentração de potássio na solução maior será a sinérise. A iota carragena é sensível ao íon cálcio e produz géis macios e elásticos em soluções aquosas com sais de cálcio. A iota carragena não apresenta sinérise. A força de gel é diretamente proporcional à concentração de carragena e sais. A concentração de cátions superior a um certo limite implicará na diminuição da força de gel. O gel formado é termo-reversível e pode ser submetido a ciclos de aquecimento e resfriamento sem considerável alteração na estrutura do gel (pH neutro). As temperaturas de gelificação e fusão do sol/gel dependem da concentração de cátions. O aumento da concentração de sais de potássio ou cálcio em soluções aquosas resultará no aumento da temperatura de gelificação.

3. VISCOSIDADE

A viscosidade de soluções de carragena deve ser determinada em condições onde não exista nenhuma tendência de gelificação da solução. Quando uma solução quente de carragena é resfriada, a viscosidade aumenta gradualmente até que seja atingida a temperatura de gelificação. À medida que se inicia a formação do gel, há um aumento repentino e intenso da viscosidade. Portanto, a medida de viscosidade de soluções de carragena deve ser determinada a temperaturas suficientemente altas (75º C) para evitar o efeito da gelificação. A concentração de carragena na solução é em geral de 1,5% em peso do volume de água. As carragenas disponíveis comercialmente apresentam em geral viscosidades variando de 5 a 800 cps medidas a 75º C em soluções de 1,5% de carragena. A viscosidade de soluções de carragena depende da concentração, temperatura, presença de outros solventes, tipo de carragena e peso molecular. Maior peso molecular, maior concentração ou diminuição da temperatura da solução aumentam consideravelmente a viscosidade.

4. ESTABILIDADE

A solução de carragena é bastante estável em pHs neutros ou alcalinos. Entretanto, pHs baixos afetam a sua estabilidade, especialmente a altas temperaturas. A diminuição do pH causa a hidrólise do polímero da carragena resultando na diminuição da viscosidade e da força de gelificação. Entretanto, uma vez formado o gel, mesmo a pHs baixos (3,5 a 4,0) não há mais ocorrência da hidrólise e o gel permanece estável. Para aplicações práticas, é importante estar atento às limitações da carragena em meios ácidos (solução e gel). O processamento de soluções de carragena com pH baixo a altas temperaturas por um tempo prolongado deve ser evitado.

5. REATIVIDADE COM PROTEÍNAS

Uma das propriedades que diferenciam a carragena de outros hidrocolóides é a sua habilidade de interagir com as proteínas do leite. A alta reatividade da carragena no leite deve-se à forte interação eletrostática entre os grupos de éster sulfato negativamente carregados da molécula da carragena com a micela de caseína do leite que possui regiões de forte carga positiva. Outra forma de interação é através de pontes entre grupos de éster sulfato da carragena com resíduos carboxílicos dos aminoácidos que compõem a proteína. A reatividade com proteínas depende de muitos fatores como concentração de carragena, tipo de proteína, temperatura, pH e ponto isoelétrico da proteína. Este fenômeno de interação e reatividade da carragena com as proteínas do leite em combinação com sua habilidade de formar gel e reter água torna-o um ingrediente eficaz para a estabilização e gelificação de produtos lácteos.

6. INTERAÇÃO COM OUTRAS GOMAS

A kappa carragena apresenta uma sinergia incomum com a goma de alfarroba (LBG) em sistemas aquosos. O gel obtido da mistura de carragena com LBG apresenta um considerável aumento de força de gel, melhora na capacidade de retenção de água, redução de sinérise e uma alteração da textura do gel de quebradiça para elástica.
A iota carragena apresenta sinergia com os amidos. Um sistema que contenha uma mistura de iota carragena e amido apresenta um aumento de viscosidade até 10 vezes superior à viscosidade de um sistema que contenha somente o amido. Desta forma, a carragena iota torna-se muito útil para a alteração de textura, palatabilidade e propriedades de processo de sistemas baseados em amido.

7. TIXOTROPIA

A baixas concentrações, os géis aquosos de iota carragena possuem propriedades reológicas tixotrópicas. Esses géis podem ser fluidizados por agitação ou corte e voltam a recuperar sua forma de gel elástico uma vez parados os esforços de agitação ou corte. Esta propriedade tixotrópica é especialmente útil para suspender partículas insolúveis como especiarias em molhos para salada. O gel de kappa carragena não apresenta a propriedade tixotrópica. Uma vez quebrado o gel, o mesmo não volta a recuperar sua forma original a menos que o gel seja aquecido e resfriado novamente.

ESPECIFICAÇÕES




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