A fabricação de queijo consiste em concentrar as proteínas e a gordura do leite, removendo a fração aquosa, chamada "soro". Este processo baseia-se na gelificação enzimática do leite e na desestabilização das "micelas de caseína", colóides naturais que concentram a maior parte das proteínas do leite.
Após a formação, os géis enzimáticos do leite passam por um processo de maturação espontânea, chamado envelhecimento, durante o qual suas propriedades mecânicas se reforçam com o tempo. Esse reforço permite o corte dos géis em pequenos pedaços e a iniciação da sinérese, ou seja, a contração da rede proteica e a expulsão do soro.
Durante o envelhecimento, o momento em que o corte é iniciado é crucial não apenas para o controle do teor de água do queijo, mas também para o rendimento de fabricação e a perda de proteínas e gordura no soro. No entanto, os processos de transformação permanecem amplamente empíricos hoje, pois os mecanismos de formação e envelhecimento do gel ainda não são totalmente compreendidos.
Em um estudo recente, pesquisadores do Laboratório de Física da ENS de Lyon (LPENSL, CNRS / ENS de Lyon) aproveitaram o surgimento da espectroscopia mecânica resolvida no tempo, uma nova técnica que permite uma caracterização completa e rápida das propriedades reológicas dos materiais.
Acoplando essas medições reométricas a caracterizações estruturais, eles mostraram pela primeira vez que o cenário microscópico que governa a dinâmica macroscópica dos géis enzimáticos de leite envolve duas etapas sequenciais. Primeiramente, a rede particulada formada no ponto crítico de gelificação se compacta, levando a um rápido aumento da firmeza ou "elasticidade" dos géis. Em segundo lugar, a microestrutura do gel se fixa e o envelhecimento continua com uma evolução dos contatos entre as partículas que compõem o gel.
Elasticidade característica (G0) dos géis enzimáticos de leite durante o envelhecimento e em diferentes frações volumétricas (Φ0). Representada em função de um tempo adimensional (t) que leva em conta o tempo de gelificação, a evolução da elasticidade mostra dois regimes distintos, separados por um tempo crítico (~20'). As imagens de microscopia mostram a compactação da rede de partículas concomitante ao aumento da elasticidade dos géis. Uma imagem dos pedaços de gel imediatamente após o corte também é representada.
© T. Gibaud.
A identificação desses dois regimes de envelhecimento, separados por um tempo crítico (da ordem de vinte minutos), é uma descoberta promissora para a indústria de queijos. Por meio de testes piloto, o desafio agora é transformar esse conhecimento em processos de fabricação que visem otimizar e automatizar as primeiras etapas da fabricação do queijo. Além disso, este estudo tem implicações que vão muito além das ciências alimentares.
Pela primeira vez, esses resultados mostram a assinatura macroscópica do envelhecimento de um gel coloidal induzido pela evolução dos contatos em nível particulado. O cenário original de envelhecimento dos géis enzimáticos de leite contrasta com outros géis coloidais constituídos por partículas duras, onde a estrutura global da rede permanece constante ao longo do envelhecimento.
Isso destaca a complexidade adicional desses sistemas biológicos constituídos por partículas macias, exigindo novos arcabouços teóricos para descrevê-los. Esses resultados foram publicados na revista Physical Review Materials.
Referência:
Two-step aging dynamics in enzymatic milk gels,
Physical Review Materials, publicado em 9 de julho de 2024.
Doi: 10.1103/PhysRevMaterials.8.L072601
Arquivo aberto: arXiv