10.02.2026 by Dr. Ligia de Souza
Previsione della denaturazione delle proteine durante la pastorizzazione con il software NETZSCH Kinetics Neo
Scoprite come NETZSCH Kinetics Neo prevede la denaturazione delle proteine durante la pastorizzazione e aiuta a ottimizzare la lavorazione degli alimenti preservandone la funzionalità.
Perché la denaturazione delle proteine è importante nella pastorizzazione termica
La pastorizzazione è una delle più importanti tecnologie di lavorazione degli alimenti, che garantisce la sicurezza microbica e prolunga la durata di conservazione. Sebbene i trattamenti termici siano progettati per essere delicati, essi influenzano inevitabilmente i componenti sensibili alla temperatura, in particolare le proteine. Poiché le proteine forniscono proprietà funzionali vitali, come la solubilità, la gelificazione e l'emulsione, è essenziale capire come reagiscono al calore per sviluppare ingredienti alimentari di alta qualità. La denaturazione delle proteine può influire sulle proprietà menzionate.
Le tecniche di pastorizzazione tradizionali variano notevolmente in termini di temperatura e durata. I trattamenti in batch o LTLT (low-temperature, long-time) riscaldano lentamente i prodotti per diversi minuti, mentre i processi HTST (high-temperature, short-time), l'ultra-pastorizzazione e UHT (ultra-high temperature) espongono gli alimenti a temperature più elevate per pochi secondi. Ogni metodo offre un diverso equilibrio tra controllo microbico e qualità del prodotto. Tuttavia, un calore eccessivo può portare alla denaturazione delle proteine, alla perdita di valore nutrizionale e a cambiamenti nella consistenza o nell'aspetto. Nonostante l'emergere di alternative non termiche, come il trattamento ad alta pressione e i campi elettrici pulsati, la pastorizzazione termica rimane dominante in molti settori industriali. Di conseguenza, gli strumenti predittivi in grado di valutare e ottimizzare gli effetti termici sulle proteine stanno diventando sempre più preziosi.
Dalle curve DSC ai modelli cinetici: Prevedere i cambiamenti delle proteine indotti dal calore
NETZSCH Kinetics Neoè una potente piattaforma software progettata per modellare le reazioni dipendenti dalla temperatura. Attraverso l'analisi cinetica dei dati provenienti dagli strumenti di analisi termica NETZSCH, il software è in grado di costruire descrizioni sia prive di modelli che basate su modelli di percorsi di reazione complessi. Per gli studi sulla denaturazione delle proteine, ciò consente ai ricercatori di andare oltre la semplice osservazione delle curve DSC e di sviluppare invece precisi modelli cinetici che rivelano come le proteine si dispiegano in specifici profili di temperatura. Questi modelli possono poi essere utilizzati per prevedere l'entità della denaturazione in condizioni di lavorazione reali.
In una recente nota applicativa, abbiamo analizzato dispersioni di proteine di lievito utilizzando la calorimetria differenziale a scansione(DSC) per determinarne il comportamento termico. Durante il primo ciclo di riscaldamento, la proteina ha mostrato un ampio evento di denaturazione tra 44°C e 78°C. Un secondo ciclo di riscaldamento non ha prodotto effetti termici, confermando l'irreversibilità della denaturazione. Per stabilire la cinetica di questo processo, abbiamo condotto misure a diverse velocità di riscaldamento. Mediante il software Kinetics Neo, abbiamo valutato questi set di dati e abbiamo riscontrato un eccellente accordo sia con l'analisi di Friedman, priva di modelli, sia con l'approccio a tre fasi basato sui modelli.
Ottimizzazione dei processi di pastorizzazione con le simulazioni di Kinetics Neo
Dopo aver stabilito i parametri cinetici, Kinetics Neo è stato utilizzato per simulare la denaturazione delle proteine in condizioni tipiche di pastorizzazione. Le previsioni hanno rivelato differenze significative tra i metodi. La pastorizzazione in batch ha portato a una denaturazione quasi completa ben prima che fosse trascorso l'intero tempo di trattamento. Al contrario, il trattamento UHT ha causato una conversione rapida ed estesa (dopo 1 s è rimasto solo il 10% circa delle proteine native). L'HTST è stato più blando, ma ha comunque intaccato una parte significativa del contenuto proteico. L'ultrapastorizzazione è stato l'unico metodo che ha preservato la maggior parte delle proteine native, perché il tempo di esposizione molto breve ha limitato la denaturazione complessiva.
Questo lavoro evidenzia come la modellazione cinetica possa supportare l'ottimizzazione delle strategie di pastorizzazione. Utilizzando NETZSCH Kinetics Neo , i produttori di alimenti possono Identify finestre di trattamento che mantengono la funzionalità delle proteine, ridurre il carico di lavoro degli esperimenti e adottare un approccio più controllato al trattamento termico. Il risultato è un approccio alla progettazione dei processi basato sui dati che migliora sia la qualità del prodotto che l'efficienza dello sviluppo.
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