VARIAÇÕES DAS FRAÇÕES PROTEICAS DO LEITE DE CABRA E ASSOCIAÇÃO COM AS PROPRIEDADES DE NANOFIBRAS DE PVA/CASEÍNA/PLURONIC

RESUMO

As características das nanofibras contendo proteínas lácteas dependem da composição química do leite utilizado para produzi-la. Em caprinos, o polimorfismo genético no locusCSN1S1, o qual codifica a S1-caseína, gera variações nas frações proteicas do leite, na conformação das micelas de caseína, e na estrutura dos derivados lácteos.No primeiro experimento objetivamos avaliar as características físico-químicas e mecânicas das nanofibras de PVA, caseína caprina e Pluronic produzidas por eletrofiação.Os tratamentos testados foram os níveis de inclusão de caseína (10%, 15%, 20%, 25% e 30%) na composição da nanofibra. Foi utilizado um delineamento inteiramente casualizado (DIC), com três repetições (mantas) por tratamento, totalizando 15 unidades experimentais.Os valores médios das variáveis diâmetro das fibras (µm), força de ruptura (MPa), módulo de Young (MPa/mm²), grau de cristalinidade (%), temperatura de degradação (ºC), temperatura de transição vítrea (Tg) (ºC), temperatura de cristalização (Tc) (ºC) e temperatura de fusão (Tm) (ºC) foram analisadas utilizando-se análise de regressão pelo programa estatístico SAS (Statistical Analisys System, 1998). Os resultados da análisede espectrometria na região do infravermelho com transformada de Fourier(FT-IR) foram analisados qualitativamente. Em todos os tratamentos foi possível produzir as nanofibras, as quais apresentaram estrutura homogênea exceto para a proporção de 30%, que apresentou estrutura em forma de contas. O diâmetro das fibras foi significativamente (P<0,05) afetado pela inclusão de caseína. A FT-IR comprovou a presença e interação dos componentes na nanofibra. A difração de raios-X (DRX) demonstrou uma redução na cristalinidade das nanofibras com o aumento da inclusão de caseína nas soluções. A análise termogravimétrica (TGA) demonstrou que o material suporta temperaturas de até 272,8 ºC. A calorimetria diferencial de varredura(DSC) demonstrou queda na Tgnas amostras com maiores níveis de inclusão de caseína.Não houve Tc nos tratamentos 25% e 30%. No segundo experimento objetivamos avaliar as características físico-químicas e mecânicas de nanofibras produzidas por eletrofiação com PVA, Pluronic e caseína caprina, a qual apresenta variações na estrutura primária de aminoácidos em decorrência ao polimorfismo observado nolócusCSN1S1. Os tratamentos testados foram os genótipos (AA, AF, EE e EF) na composição das nanofibras. Foi utilizado um DIC, com quatro repetições (mantas) por tratamento, totalizando 16 unidades experimentais.As variáveis observadas foram semelhantes ao primeiro experimento. Para análise das variáveis, utilizou-seo teste de Duncan pelo programa estatístico SAS (Statistical Analisys System, 1998). Os espectros de FT-IR foram analisado qualitativamente. Em todos os tratamentos foi possível produzir as nanofibras, que apresentaram estrutura heterogênea, sem contas nos tratamentos AA e AF. O diâmetro das fibras foi significativamente (P<0,05) afetado pelos genótipos. A FT-IR demonstrou picos de absorvância mais pronunciados nos genótipos AA e EE. A DRX demonstrou diferença significativa (P<0,05)entre os tratamentos, com maior grau de cristalinidadeno tratamento AA.A TGAindicou temperaturas de degradação acima de 238,36 ºC para o material. A DSC demonstrou dois picos para Tg, Tm e Tc, com diferença significativa (P<0,05) para Tm1. Conclui-se que os genótipos, por alterarem a estrutura primária das proteínas, alteram as características físico-químicas das nanofibras. Palavraschave

ABSTRACT

The characteristics of nanofibers containing milk proteins depend on the chemical composition of the milk used to produce it. In goats, the genetic polymorphism in the CSN1S1 locus, which encodes S1-casein, generates variations in milk protein fractions, in the conformation of casein micelles, and in the structure of dairy derivatives. In the first experiment, we aimed to evaluate the physical-chemical and mechanical characteristics of the nanofibers of PVA, goat casein and Pluronic produced by electrospinning. The treatments tested were the inclusion levels of casein (10%, 15%, 20%, 25% and 30%) in the nanofiber composition. A completely randomized design (DIC) was used, with three replicates (scaffolds) per treatment, totaling 15 experimental units. The mean values of the variables fiber diameter (µm), breaking force (MPa), Young's modulus (MPa/mm²), degree of crystallinity (%), degradation temperature (ºC), glass transition temperature (Tg) (ºC), crystallization temperature (Tc) (ºC) and melting temperature (Tm) (ºC) were analyzed using regression analysis by the SAS statistical program (Statistical Analyzes System, 1998). The results of the spectrometry analysis in the infrared region with Fourier transform (FT-IR) were analyzed qualitatively. In all treatments it was possible to produce nanofibers, which presented a homogeneous structure except for the proportion of 30%, which presented a structure in the form of beads. The fiber diameter was significantly (P<0.05) affected by the inclusion of casein. FT-IR proved the presence and interaction of the components in the nanofiber. X-ray diffraction (XRD) demonstrated a reduction in the crystallinity of nanofibers with the increase in the inclusion of casein in the solutions. Thermogravimetric analysis (TGA) demonstrated that the material can withstand temperatures up to 272.8 ºC. Differential scanning calorimetry (DSC) showed a decrease in Tg in samples with higher levels of casein inclusion. There was no Tc in the treatments 25% and 30%. In the second experiment, we aimed to evaluate the physical-chemical and mechanical characteristics of nanofibers produced by electrospinning with PVA, Pluronic and caprine casein, which presents variations in the primary structure of amino acids due to the polymorphism observed in the CSN1S1locus. The tested treatments were the genotypes (AA, AF, EE and EF) in the composition of the nanofibers. A DIC was used, with four repetitions (scaffolds) per treatment, totaling 16 experimental units. The observed variables were similar to the first experiment. For the analysis of the variables, the Duncan test was used by the SAS statistical program (Statistical Analyzes System, 1998). FT-IR spectra were analyzed qualitatively. In all treatments, it was possible to produce nanofibers, which showed a heterogeneous structure, without counting in treatments AA and AF. The diameter of the fibers was significantly (P<0.05) affected by the genotypes. FT-IR demonstrated more pronounced absorbance peaks in AA and EE genotypes. XRD showed a significant difference (P<0.05) between treatments, with a higher degree of crystallinity in AA treatment. The TGA indicated degradation temperatures above 238.36 ºC for the material. The DSC demonstrated two peaks for Tg, Tm and Tc, with a significant difference (P<0.05) for Tm 1. It is concluded that the genotypes, by altering the primary structure of proteins, alter the physical-chemical characteristics of nanofibers.