β-lactoglobulin and lactoferrin complex coacervates: Characterization and putative applications as encapsulation device

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2015
Autor(a) principal: Tavares, Guilherme Miranda
Orientador(a): Carvalho, Antônio Fernandes de
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/7801
Resumo: A encapsulação de moléculas bioativas é utilizada há décadas pelas industrias de alimentos e representa uma real oportunidade de desenvolvimento de produtos inovadores. Dada a sua versatilidade funcional, as proteínas do leite, em particular as proteínas do soro de leite, tem sido utilizadas para fins de encapsulação por meio de diferentes técnicas. Complementarmente, estudos recentes mostraram a habilidade de proteínas alimentares de carga oposta de se co-associar formando micro-esferas através da coacervação complexa. Compreender as forças que governam o processo de coacervação de hetero-proteínas e o efeito da presença de pequenos ligantes (bioativos) são pré-requisitos para o uso de coacervados complexos de hetero-proteínas como agentes de encapsulação. Neste contexto, o objetivo do meu projeto de tese foi entender o mecanismo de coacervação complexa entre β-lactoglobulina (β-LG) e lactoferrina (LF) na ausência ou na presença de pequenos ligantes. As condições ótimas para a coacervação entre β-LG e LF foram identificadas como sendo entre os pH 5.4 – 6.0 e em presença de um excesso molar de β-LG. Interessantemente, LF demonstrou uma seletividade de coacervação com a β-LG A, a isoforma ligeiramente mais eletronegativa. A nivel molecular, a presença de dois sítios de interação da β-LG com a LF foram evidenciados. Em complemento, hetero-complexos como o pentâmero LF(β-LG 2 ) 2 e outros complexos maiores (LFβ- LG 2 ) n foram identificados como constituintes da fase coacervada. Para avaliar o efeito da presença de pequenos ligantes na coacervação complexa entre β-LG e LF, foram usados modelos de moléculas hidrofóbica (ANS) e hidrofílica (ácido fólico). Embora nas condições experimentais os pequenos ligantes não tenham interagido com a β-LG, ambos interagiram com a LF induzindo sua auto-associação em nano- partículas. Concentrações relativamente elevadas de pequenos ligantes afetaram a interação entre as duas proteínas levando a uma transição entre os regimes de coacervação e agregação.
id UFV_1e985bb3918243ac27896a90a2f386d8
oai_identifier_str oai:locus.ufv.br:123456789/7801
network_acronym_str UFV
network_name_str LOCUS Repositório Institucional da UFV
repository_id_str
spelling Bouhallab, SaïdCroguennec, ThomasBasílio, EduardoPerrone, Ítalo TulerTavares, Guilherme Mirandahttp://lattes.cnpq.br/0238100133418213Carvalho, Antônio Fernandes de2016-06-06T15:05:41Z2016-06-06T15:05:41Z2015-10-08TAVARES, Guilherme Miranda. β-lactoglobulin and lactoferrin complex coacervates: Characterization and putative applications as encapsulation device. 2015. 176 f. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2015.http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/7801A encapsulação de moléculas bioativas é utilizada há décadas pelas industrias de alimentos e representa uma real oportunidade de desenvolvimento de produtos inovadores. Dada a sua versatilidade funcional, as proteínas do leite, em particular as proteínas do soro de leite, tem sido utilizadas para fins de encapsulação por meio de diferentes técnicas. Complementarmente, estudos recentes mostraram a habilidade de proteínas alimentares de carga oposta de se co-associar formando micro-esferas através da coacervação complexa. Compreender as forças que governam o processo de coacervação de hetero-proteínas e o efeito da presença de pequenos ligantes (bioativos) são pré-requisitos para o uso de coacervados complexos de hetero-proteínas como agentes de encapsulação. Neste contexto, o objetivo do meu projeto de tese foi entender o mecanismo de coacervação complexa entre β-lactoglobulina (β-LG) e lactoferrina (LF) na ausência ou na presença de pequenos ligantes. As condições ótimas para a coacervação entre β-LG e LF foram identificadas como sendo entre os pH 5.4 – 6.0 e em presença de um excesso molar de β-LG. Interessantemente, LF demonstrou uma seletividade de coacervação com a β-LG A, a isoforma ligeiramente mais eletronegativa. A nivel molecular, a presença de dois sítios de interação da β-LG com a LF foram evidenciados. Em complemento, hetero-complexos como o pentâmero LF(β-LG 2 ) 2 e outros complexos maiores (LFβ- LG 2 ) n foram identificados como constituintes da fase coacervada. Para avaliar o efeito da presença de pequenos ligantes na coacervação complexa entre β-LG e LF, foram usados modelos de moléculas hidrofóbica (ANS) e hidrofílica (ácido fólico). Embora nas condições experimentais os pequenos ligantes não tenham interagido com a β-LG, ambos interagiram com a LF induzindo sua auto-associação em nano- partículas. Concentrações relativamente elevadas de pequenos ligantes afetaram a interação entre as duas proteínas levando a uma transição entre os regimes de coacervação e agregação.Le bénéfice de l’encapsulation des molécules bioactives a séduit les industries agroalimentaires depuis plusieurs décennies et constitue toujours un levier de développement pour des produits innovants. Plus récemment des études ont montré la capacité de protéines alimentaires de charge opposée à s’assembler en microsphères par coacervation complexe. La compréhension des forces gouvernant le processus de coacervation complexe entre protéines et l’influence exercée par la présence de petits ligands (bioactifs) demeurent des prérequis pour l’utilisation des coacervats complexes de protéines comme agent d’encapsulation. Dans ce contexte, l’objectif de mon projet de thèse a été de comprendre le mécanisme de coacervation complexe entre une protéine chargée négativement, la β-lactoglobuline (β-LG), et une protéine chargée positivement, la lactoferrine (LF), issues du lactosérum en absence et en présence de petits ligands. Les conditions optimales de coacervation entre la β-LG et la LF ont été définies entre pH 5.4 et 6.0 ainsi qu’en présence d’un excès de β-LG. La LF a présenté une coacervation préférentielle avec le variant A de la β-LG qui se distingue du variant B par la substitution de 2 acides aminés. Au niveau moléculaire, deux sites de fixation de la β-LG sur la LF ont été identifiés. En outre, par la mesure d’une part des coefficients de diffusion rotationnel et d’autre part de la cinétique de diffusion des entités moléculaires constituant les coacervats, il est suggéré que ces derniers sont formés à partir de β-LG libre, de pentamère, LF(β- LG 2 ) 2 , ainsi que des entités plus larges, (LFβ-LG 2 ) n . Afin d’évaluer l’effet de la présence de petits ligands sur la coacervation complexe entre la β-LG et la LF, des ligands modèles, l’un hydrophobe (ANS), l’autre hydrophile (acide folique) ont été utilisés. Dans les conditions expérimentales testées ces deux ligands n’ont pas d’affinité pour la β-LG, mais après interaction avec la LF ils sont capables d’induire son auto-association en nanoparticules. En concentrations élevées de ligands, la coacervation complexe entre la β-LG et la LF est perturbée et une transition vers un régime d’agrégation est observée.Encapsulation of bioactives has been used by the food industries for decades and represents a great potential for the development of innovative products. Given their versatile functional properties, milk proteins in particular from whey have been used for encapsulation purposes using several encapsulation techniques. In parallel, recent studies showed the ability of oppositely charged food proteins to co-assemble into microspheres through complex coacervation. Understanding the driving forces governing heteroprotein coacervation process and how it is affected by the presence of ligands (bioactives) is a prerequisite to use heteroprotein coacervates as encapsulation device. In this context, the objective of my thesis work was to understand the mechanism of complex coacervation between β-lactoglobulin (β-LG) and lactoferrin (LF) in the absence and presence of small ligands. The conditions of optimal β-LG - LF coacervation were found at pH range 5.4-6 with a molar excess of β-LG. Remarkably, LF showed selective coacervation with β-LG A, the slightly more negative isoform. At molecular level, the presence of two binding sites on LF for β-LG was evidenced. Moreover, the heterocomplexes such as pentamers LF(β-LG 2 ) 2 and quite large complexes (LFβ-LG 2 )n were identified as the constituent molecular species of the coacervate phase. To evaluate the β-LG - LF complex coacervation in the presence of small ligands, models of hydrophobic (ANS) and hydrophilic molecules (folic acid) were used. Although under the experimental conditions tested the small ligands did not interact with β-LG, both interacted with LF inducing its self- association into nanoparticles. High relative concentrations of small ligands affected the interaction between the two proteins leading to a transition from coacervation to aggregation regime.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoengUniversidade Federal de ViçosaLeite - ProteínasBeta-lactoglobulinaLactoferrinaBiomoléculasEncapsulaçãoTecnologia de Alimentosβ-lactoglobulin and lactoferrin complex coacervates: Characterization and putative applications as encapsulation deviceβ-lactoglobulina e lactoferrina: caracterização e aplicação potencial para a encapsulação de bioativosCoacervats de β-lactoglobuline et de lactoferrine : caractérisation et application potentielle pour l’encapsulation de bioactifsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisUniversidade Federal de ViçosaDepartamento de Tecnologia de AlimentosDoutor em Ciência e Tecnologia de AlimentosViçosa - MG2015-10-08Doutoradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:LOCUS Repositório Institucional da UFVinstname:Universidade Federal de Viçosa (UFV)instacron:UFVORIGINALtexto completo.pdftexto completo.pdftexto completoapplication/pdf3560441https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/7801/1/texto%20completo.pdf82236d1734bfb37faef9de46c5042ddfMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/7801/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52THUMBNAILtexto completo.pdf.jpgtexto completo.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg3813https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/7801/3/texto%20completo.pdf.jpg3bac507206502dd90b7a91115d8755e4MD53TEXTtexto completo.pdf.txttexto completo.pdf.txtExtracted texttext/plain349429https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/7801/4/texto%20completo.pdf.txtf3e44a282937bbc7fa1eb6d512f11d16MD54123456789/78012016-06-07 07:11:53.127oai:locus.ufv.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://www.locus.ufv.br/oai/requestfabiojreis@ufv.bropendoar:21452016-06-07T10:11:53LOCUS Repositório Institucional da UFV - Universidade Federal de Viçosa (UFV)false
dc.title.en.fl_str_mv β-lactoglobulin and lactoferrin complex coacervates: Characterization and putative applications as encapsulation device
dc.title.pt-BR.fl_str_mv β-lactoglobulina e lactoferrina: caracterização e aplicação potencial para a encapsulação de bioativos
dc.title.fr.fl_str_mv Coacervats de β-lactoglobuline et de lactoferrine : caractérisation et application potentielle pour l’encapsulation de bioactifs
title β-lactoglobulin and lactoferrin complex coacervates: Characterization and putative applications as encapsulation device
spellingShingle β-lactoglobulin and lactoferrin complex coacervates: Characterization and putative applications as encapsulation device
Tavares, Guilherme Miranda
Leite - Proteínas
Beta-lactoglobulina
Lactoferrina
Biomoléculas
Encapsulação
Tecnologia de Alimentos
title_short β-lactoglobulin and lactoferrin complex coacervates: Characterization and putative applications as encapsulation device
title_full β-lactoglobulin and lactoferrin complex coacervates: Characterization and putative applications as encapsulation device
title_fullStr β-lactoglobulin and lactoferrin complex coacervates: Characterization and putative applications as encapsulation device
title_full_unstemmed β-lactoglobulin and lactoferrin complex coacervates: Characterization and putative applications as encapsulation device
title_sort β-lactoglobulin and lactoferrin complex coacervates: Characterization and putative applications as encapsulation device
author Tavares, Guilherme Miranda
author_facet Tavares, Guilherme Miranda
author_role author
dc.contributor.authorLattes.pt-BR.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0238100133418213
dc.contributor.none.fl_str_mv Bouhallab, Saïd
Croguennec, Thomas
Basílio, Eduardo
Perrone, Ítalo Tuler
dc.contributor.author.fl_str_mv Tavares, Guilherme Miranda
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Carvalho, Antônio Fernandes de
contributor_str_mv Carvalho, Antônio Fernandes de
dc.subject.pt-BR.fl_str_mv Leite - Proteínas
Beta-lactoglobulina
Lactoferrina
Biomoléculas
Encapsulação
topic Leite - Proteínas
Beta-lactoglobulina
Lactoferrina
Biomoléculas
Encapsulação
Tecnologia de Alimentos
dc.subject.cnpq.fl_str_mv Tecnologia de Alimentos
description A encapsulação de moléculas bioativas é utilizada há décadas pelas industrias de alimentos e representa uma real oportunidade de desenvolvimento de produtos inovadores. Dada a sua versatilidade funcional, as proteínas do leite, em particular as proteínas do soro de leite, tem sido utilizadas para fins de encapsulação por meio de diferentes técnicas. Complementarmente, estudos recentes mostraram a habilidade de proteínas alimentares de carga oposta de se co-associar formando micro-esferas através da coacervação complexa. Compreender as forças que governam o processo de coacervação de hetero-proteínas e o efeito da presença de pequenos ligantes (bioativos) são pré-requisitos para o uso de coacervados complexos de hetero-proteínas como agentes de encapsulação. Neste contexto, o objetivo do meu projeto de tese foi entender o mecanismo de coacervação complexa entre β-lactoglobulina (β-LG) e lactoferrina (LF) na ausência ou na presença de pequenos ligantes. As condições ótimas para a coacervação entre β-LG e LF foram identificadas como sendo entre os pH 5.4 – 6.0 e em presença de um excesso molar de β-LG. Interessantemente, LF demonstrou uma seletividade de coacervação com a β-LG A, a isoforma ligeiramente mais eletronegativa. A nivel molecular, a presença de dois sítios de interação da β-LG com a LF foram evidenciados. Em complemento, hetero-complexos como o pentâmero LF(β-LG 2 ) 2 e outros complexos maiores (LFβ- LG 2 ) n foram identificados como constituintes da fase coacervada. Para avaliar o efeito da presença de pequenos ligantes na coacervação complexa entre β-LG e LF, foram usados modelos de moléculas hidrofóbica (ANS) e hidrofílica (ácido fólico). Embora nas condições experimentais os pequenos ligantes não tenham interagido com a β-LG, ambos interagiram com a LF induzindo sua auto-associação em nano- partículas. Concentrações relativamente elevadas de pequenos ligantes afetaram a interação entre as duas proteínas levando a uma transição entre os regimes de coacervação e agregação.
publishDate 2015
dc.date.issued.fl_str_mv 2015-10-08
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2016-06-06T15:05:41Z
dc.date.available.fl_str_mv 2016-06-06T15:05:41Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv TAVARES, Guilherme Miranda. β-lactoglobulin and lactoferrin complex coacervates: Characterization and putative applications as encapsulation device. 2015. 176 f. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2015.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/7801
identifier_str_mv TAVARES, Guilherme Miranda. β-lactoglobulin and lactoferrin complex coacervates: Characterization and putative applications as encapsulation device. 2015. 176 f. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2015.
url http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/7801
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Viçosa
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Viçosa
dc.source.none.fl_str_mv reponame:LOCUS Repositório Institucional da UFV
instname:Universidade Federal de Viçosa (UFV)
instacron:UFV
instname_str Universidade Federal de Viçosa (UFV)
instacron_str UFV
institution UFV
reponame_str LOCUS Repositório Institucional da UFV
collection LOCUS Repositório Institucional da UFV
bitstream.url.fl_str_mv https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/7801/1/texto%20completo.pdf
https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/7801/2/license.txt
https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/7801/3/texto%20completo.pdf.jpg
https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/7801/4/texto%20completo.pdf.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv 82236d1734bfb37faef9de46c5042ddf
8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33
3bac507206502dd90b7a91115d8755e4
f3e44a282937bbc7fa1eb6d512f11d16
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv LOCUS Repositório Institucional da UFV - Universidade Federal de Viçosa (UFV)
repository.mail.fl_str_mv fabiojreis@ufv.br
_version_ 1798053445338398720