https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/277267 2026-11-10T09:54:01Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/277332 Formação de estruturas anisotrópicas em matrizes de glúten de trigo por cisalhamento a frio: uma alternativa para aplicação em análogos cárneos vegetais Angonese, Mariana A manipulação do glúten de trigo para obter estruturas fibrilares é uma abordagem promissora para elaborar análogos de carne em grandes ou pequenas escalas. Nesta tese, investigou-se a formação de estruturas anisotrópicas em matrizes formuladas com glúten de trigo, submetidas a cisalhamento a frio seguido de cocção sob deformação sustentada, com vistas à aplicação em análogos cárneos vegetais. A proposta visa desenvolver uma rota alternativa, utilizando condições amenas de temperatura e pressão, capaz de gerar texturas fibrosas a partir da reorganização estrutural das proteínas do glúten. Inicialmente, foi realizada a sistematização do processo artesanal de elaboração de produtos análogos ao seitan, com base em literatura culinária, fornecendo subsídios para o desenvolvimento experimental. Em seguida, avaliou-se o efeito da aplicação de energia mecânica em matrizes altamente hidratadas sobre propriedades estruturais, mecânicas e funcionais. Na sequência, as demais variáveis de processo foram estudadas: tempo de cisalhamento (entre 0,5 e 10 min), a razão água/glúten de trigo comercial (A/GTC, entre 0,8 e 1,7), a razão óleo/glúten (O/GTC, entre 0 e 0,04) e a razão sal/glúten (S/GTC, entre 0 e 0,01), avaliadas de forma isolada e interativa por meio de planejamento experimental Box-Behnken (4 fatores, 3 níveis, 27 amostras). As respostas investigadas nas matrizes cruas incluíram densidade, exsudação, capacidade de elongação, estruturas secundárias proteicas (FTIR), teores de grupos tiol e ligações dissulfeto, microestrutura (CLSM) e energia dissipada durante o cisalhamento. Um conjunto representativo de amostras foi submetido a análises térmicas (MCDSC) e avaliações complementares após o cozimento, incluindo anisotropicidade e perfil de textura instrumental. Os resultados demonstraram que o cisalhamento promoveu alterações relevantes nas estruturas secundárias das proteínas do glúten, favorecendo a reorganização da rede proteica e a formação de estruturas fibrosas orientadas. Evidenciou-se que a deformação máxima adimensional das matrizes cruas apresenta forte correlação com a anisotropicidade obtida após cocção. A combinação entre cisalhamento prévio e manutenção da deformação ao longo do aquecimento mostrou-se essencial para o desenvolvimento da textura desejada. Entre os fatores investigados, destacou-se a influência dos teores de água, sal e óleo, não apenas sobre os mecanismos de reorganização proteica, mas também como moduladores das propriedades finais da matriz. A amostra com melhor desempenho apresentou, no estado cru, altos teores de grupos tiol livres, elevada proporção de estruturas β-turn (potencialmente organizadas em β-espirais) e filamentos proteicos longos, resultando em elevada capacidade de elongação e anisotropicidade pós-cocção (anisotropicidade de 3,1 ± 0,4 e 3,4 ± 0,7 para deformações sustentadas de 50 e 70%, respectivamente). Conclui-se que o método proposto é tecnicamente viável e apresenta potencial para a produção local, personalizada e sustentável de análogos cárneos vegetais, representando uma alternativa promissora na estruturação de alimentos fibrosos à base de proteínas vegetais.; The manipulation of wheat gluten to obtain fibrous structures is a promising approach for developing meat analogues on both small and large production scales. This thesis investigated the formation of anisotropic structures in matrices formulated with wheat gluten, subjected to non-thermal shearing followed by cooking under sustained deformation, aiming at applications in plant-based meat analogues. The proposed method aims to develop an alternative route by applying mild temperature and pressure conditions capable of generating fibrous textures through structural reorganization of gluten proteins. Initially, the artisanal process of preparing seitan-like products was systematized based on culinary literature, providing a foundation for the experimental design. Subsequently, the effect of mechanical energy application in highly hydrated matrices was assessed regarding structural, mechanical, and functional properties. The following processing variables were then investigated: shearing time (0.5 to 10 min), water-to-commercial wheat gluten ratio (A/CWG, 0.8 to 1.7), oil-to-gluten ratio (O/CWG, 0 to 0.04), and salt-to-gluten ratio (S/CWG, 0 to 0.01). These variables were analyzed both individually and interactively using a Boxâ Behnken design (4 factors, 3 levels, 27 samples). The responses investigated in raw matrices included density, exudation, elongation capacity, protein secondary structures (FTIR), free thiol and disulfide bond contents, microstructure (CLSM), and energy dissipation during shearing. A representative set of samples was selected for further thermal analyses (MCDSC) and post-cooking evaluations, including anisotropy and instrumental texture profile. The results showed that shearing induced relevant alterations in the secondary structures of gluten proteins, favoring protein network reorganization and the formation of oriented fibrous structures. A strong correlation was observed between the maximum deformation of raw matrices and the anisotropy achieved after cooking. The combination of pre-shearing and deformation maintenance throughout heating was found to be essential for developing the desired texture. Among the variables studied, water, salt, and oil contents notably influenced both the mechanisms of protein reorganization and the final properties of the matrix. The best-performing sample, in its raw state, exhibited high levels of free thiol groups, a high proportion of à -turn structures (potentially arranged in à -spirals), and long protein filaments, resulting in high elongation capacity and post-cooking anisotropy (anisotropy values of 3.1 ± 0.4 and 3.4 ± 0.7 for sustained deformations of 50% and 70%, respectively). It is concluded that the proposed method is technically feasible and holds potential for local, customizable, and sustainable production of plant-based meat analogues, representing a promising alternative in the structuring of fibrous protein-based foods. Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2025. 2025-01-01T00:00:00Z