Proprietà interfacciali di lipidi e proteine solubili frazionati da farina di frumento: studio reologico

Gli impasti sono sistemi multicomponenti abitualmente caratterizzati mediante reologia empirica o reologia fondamentale di massa. Recenti studi hanno suggerito di focalizzare l’attenzione sui componenti non-glutine dell’impasto per comprendere a fondo le caratteristiche del sistema stesso.
La tesi propone uno studio del ruolo funzionale delle proteine solubili e dei lipidi estratti dalla farina di frumento. La sperimentazione è volta, in particolare, ad indagare l’attività interfacciale che le macromolecole esercitano nella struttura lamellare della superficie delle bolle di gas, sviluppate dall’azione meccanica di impastamento.
Sono state svolte indagini di reologia interfacciale, tensiometria e reologia di massa.
Lo studio delle proprietà superficiali dei biopolimeri idrosolubili ha permesso di descrivere la cinetica di formazione del reticolo proteico all’interfaccia liquido/gas e di verificare il ruolo dei lipidi in questa strutturazione. La cinetica di formazione dei film dipende dall’interazione tra proteine e lipidi. È stato possibile osservare come questi ultimi abbiano un ruolo surfattante ma, al contempo, siano responsabili dell’indebolimento del reticolo a causa dell’interferenza sterica con le proteine (effetto Marangoni).
L’indagine tensiometrica ha permesso di completare la descrizione della viscoelasticità interfacciale. Dalla modellazione della cinetica di decadimento della tensione interfacciale nel tempo sono stati ricavati gli indici quantitativi in grado di descrivere il ruolo surfattante delle molecole in esame. È stata individuata, infatti, una concentrazione lipidica critica, oltre la quale si osserva la destabilizzazione della superficie.
In questo lavoro viene presentato, inoltre, uno studio reologico, svolto in regime dinamico oscillatorio e mediante test transienti di creep, di impasti privati della frazione proteica solubile e dei lipidi. Gli spettri meccanici sono stati ottenuti tramite test a scansione di frequenza. La dipendenza del modulo conservativo dalla frequenza è stata modellata secondo Bohlin per ottenere informazioni sull’organizzazione strutturale. La rimozione della frazione proteica solubile dal sistema modifica la viscoelasticità in misura maggiore rispetto al caso in cui l’impasto sia privato della frazione lipidica. I test a scansione di frequenza hanno permesso, però, di avere informazioni limitatamente alla finestra di osservazione imposta dalle caratteristiche strumentali (0.06-100 rad/s). Per superare questo limite sono stati implementati i test di creep, per indagare il comportamento degli impasti, sottoposti ad uno sforzo costante e per tempi prolungati. Dalla rielaborazione dei dati sperimentali sono stati estrapolati i valori di viscosità newtoniana in regime stazionario e del contributo della deformazione elastica durante il flusso viscoso. I parametri selezionati hanno evidenziato un effetto lubrificante delle proteine solubili, più importante rispetto alla componente lipidica nativa.