Autor(es):
Dias, Andreia Mariana Valinho 
Data: 2008
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10773/2990
Origem: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Assunto(s): Química dos alimentos; Farinhas; Trigo; Glúten; Amido
Descrição
Com o presente trabalho pretende-se contribuir para uma melhor compreensão
da conformação das proteínas do trigo, através de técnicas de espectroscopia
vibracional, mais precisamente a espectroscopia de Infravermelho com
transformadas de Fourier (FTIR) e a espectroscopia de Raman. Pretende-se
também explorar o potencial de FTIR e espectroscopia de Raman para a
caracterização rápida de farinhas para a detecção do grau de dureza ou
ocorrência de doença. Pretende-se, finalmente, avaliar o comportamento ao
nível da organização e dinâmica moleculares, da glucose, amido e farinha,
partindo do sistema mais simples para o mais complexo, através de
espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) de sólidos.
No capítulo 1 estão apresentados os diversos objectivos gerais desta
dissertação. Segue-se o desenvolvimento dos vários conceitos teóricos que
servem de base a este estudo. Ainda neste capítulo é relatada a composição
do trigo, sendo dada especial ênfase ao amido e glúten e são ainda descritos,
de uma forma resumida, os fundamentos e os métodos de espectroscopia de
FTIR, Raman, RMN de sólidos e quimiometria.
No capítulo 2 é apresentada uma análise estrutural de diferentes amostras de
farinha e respectivo glúten, através das técnicas de espectroscopia vibracional,
FTIR e Raman, no estado seco e no estado hidratado. Os espectros obtidos
permitem obter informação acerca da conformação das proteínas das
amostras em estudo. Através de análise directa dos espectros é possível
também observar diferenças a nível conformacional entre amostras hidratadas
e amostras secas. Ainda no decorrer deste capítulo, é descrita a aplicação de
dois métodos quimiometricos, a análise em componentes principais (PCA) e
regressão parcial em mínimos quadrados – análise discriminante (PLS-DA)
para correlacionar os dados espectrais de FTIR das farinhas, com
propriedades específicas tais como tipo de dureza e ocorrência de doença
(especificamente, presença do fungo do género Tilletia). Para determinadas
zonas do espectro é possível separar as amostras extra-duras e duras das
amostras extra-suaves e suaves, bem como separar amostras com doença
das respectivas saudáveis, com base nas proteínas e nos carbohidratos.
No capítulo 3 aplicou-se a espectroscopia de ressonância magnética nuclear
(RMN) de sólidos para avaliar o comportamento (organização e dinâmica
moleculares) da glucose, amido e farinha, partindo do sistema mais simples
para o mais complexo. Todos os sistemas, desde o mais simples ao mais
complexo são submetidos a hidratação e a um ciclo de variação de
temperatura, para assim se observar o tipo de resposta dada por estes
sistemas ao nível da dinâmica e organização moleculares. Através de
espectroscopia de RMN do estado sólido é possível fazer a atribuição dos
principais sinais dos espectros para as 5 formas de glucose, amido e farinha e
fazer a distinção das formas através dos resultados dinâmicos. A aplicação
deste método espectroscópico, na glucose vidro, permitiu pela primeira vez
caracterizar esta forma, de tanta importância na realidade alimentar. A análise
do espectro da glucose vidro evidencia que ambos os anómeros [alfa] e [beta] coexistem naquele sistema, nas mesmas proporções (numa proporção relativa
de cerca de 50:50). Os dados da análise directa dos espectros em conjunto
com os dados dinâmicos permitem concluir que das formas de glucose
estudadas, a glucose – [alfa] é aquela que apresenta crescente instabilidade sob
condições de humidade, à temperatura ambiente.
No entanto, quando as diferentes formas de glucose são submetidas a
variações de temperatura, a glucose monohidratada é aquela que das formas
cristalinas, sofre mais alterações a nível estrutural e dinâmico. Ainda nesta
experiência a glucose vidro apresenta um resultado interessante e ainda não
explorado. Após ser submetida a um ciclo térmico, a glucose vidro recupera a
forma em termos estruturais, o que não acontece a nível dinâmico. O aumento
da complexidade química do sistema, em associação com estudos térmicos e
de hidratação, evidencia os efeitos de novos componentes e novas ligações
intermoleculares ausentes no sistema mais simples.
Por fim, no capítulo 4 foram elaboradas as conclusões finais e gerais de toda a
dissertação
ABSTRACT: The main goal of the present work is to contribute to the knowledge of the
conformation of wheat proteins through the application of spectroscopic
techniques, mainly Fourier transform infrared (FTIR) and Raman. Secondly, it
is intended to explore the potential of the same methods for rapid evaluation of
hardness and disease in flours. A third and final aim is to evaluate the behavior
to the level of the molecular organization and dynamics, of glucose, starch and
flour, starting with the simplest system and ending with the most complex one,
using the Nuclear magnetic resonance (NMR) in the solid state.
In chapter 1 are presented all the general goals of this dissertation and, some
theorical concepts that serve of bases of this study are presented. The wheat
composition is summarized, being given special emphasis to starch and gluten,
and the principles of the methods of spectroscopy of FTIR, Raman, NMR in the
solid state and quimiometry are described.
In chapter 2, a structural analysis of different flours and respective glutens is
presented, through the techniques of vibracional spectroscopy, FTIR and
Raman, in the dry and hydrated states. The spectra allow information
concerning the conformation of proteins to be obtained. With the direct analysis
of the spectra is also possible to observe conformational differences between
dry and hydrated samples. Also in this chapter, the application of two
quimiometric methods, the Principal components analysis (PCA) and the Partial
least squares discriminant analysis (PLS-DA) is described, in order to correlate
the FTIR spectral data flours with specific properties such as type of hardness
and illness occurrence (specifically, presence of Tilletia fungus). For certain
spectral zones, it is possible to separate the extra-hard and hard samples of
the extra-soft and soft ones, as well as to separate samples with illness from
the corresponding healthful ones.
In chapter 3, solid state NMR was employed to evaluate the behaviour
(molecular organization and dynamics) of glucose, starch and flour, starting
with the simplest system to the most complex one. All the systems are
submitted to hydration and to temperature variations for studying the type of
reply of these systems in terms of dynamics and molecular organization. With
solid state NMR it is possible to carry out the assignment of the main signals of
the spectra of 5 different glucose forms ([alfa], [beta],monohydrated, lyophilizated, and
glass) starch and flour and to characterize the different forms in terms of
dynamic parameters. The application of this method in glucose glass, for the
first time, allows characterizing this form of such importance in food industry.
The analysis of spectra and dynamic data showed that [alfa] glucose is the glucose
form that presents greater instability towards hydration, at room temperature.
When the samples are submitted to temperature variations, the glucose
monohydrate is the crystalline form that suffers more structural and dynamic
alterations. Glass glucose shows an interesting result since, after the
temperature cycle, the spectral profile is recovered but the same doesn’t
happen in dynamic level. The increase of the complexity of the system, from
glucose to starch and to flour, studied by the effects of heating-cooling and
hydration on structure and dynamics, is expressed by the effects of additional
components and intermolecular interactions show evidences of possible
interchains and intermolecular linkages not verified in the simplest system.
Finally, in chapter 4, it had been elaborated all the general conclusions of this
dissertation. Mestrado em Química e Qualidade dos Alimentos
