Proteínas

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23/05/2012 Proteínas
As proteínas são os maiores constituintes das células
PROTEÍNAS Profª: Gerusa Seniski Curso: Biotecnologia Conceito, composição e natureza das proteínas


A palavra proteína deriva do grego proteios, que significa “ocupar o primeiro lugar”
Cada proteína, de acordo com sua estrutura molecular, tem uma função biológica associada às atividades vitais
Nos alimentos, além da função nutricional, as proteínas têm propriedades organolépticas e de textura
Podem estar combinadas com lipídeos e carboidratos nos alimentos Estrutura química São polímeros de alto peso molecular, cujas unidades básicas são os aminoácidos ligados entre si por ligações peptídicas Contêm C (50 a 55%); H (6 a 8%); O (20 a 24%); N (15 a 18%) e S (0,2 a 0,3%) Formam longas cadeias, em várias estruturas geométricas e combinações químicas para formar as proteínas específicas (especif. fisiológica) 1 23/05/2012 Características das proteínas


Podem ser hidrolisadas em seus constituintes aa por enzimas ou por meio de fervura com ácidos e álcalis sob certas condições Nas condições em que são encontradas nos alimentos, elas tendem a se decompor à T°C ambiente, auxiliadas pela ação bacteriana, podendo formar produtos tóxicos

Putrescina Cadaverina Tiramina

Vegetais são capazes de sintetizar suas proteínas a partir de fontes inorgânicas de N, enquanto os animais necessitam ingerir aa na dieta
O metabolismo animal, a excreção e a morte devolvem o nitrogênio para o solo (ciclo do nitrogênio)
As proteínas vegetais geralmente são deficientes em um ou mais aa essenciais

São encontrados quase que em todos os alimentos, tanto de origem animal (carne, ovos, leite), como de origem vegetal (cereais, raízes ou tubérculos) Proteínas animais: > quantidade e qualidade (proteínas de Alto Valor Biológico - AVB) É necessário conservar refrigerados alimentos protéicos, como ovos, peixes, aves, carne e leite Classificação

Proteínas puras e secas são razoavelmente estáveis

Fontes Teor de proteína em alguns alimentos usuais e sua classificação como fonte de aa essenciais para a nutrição humana Proteína de alto valor biológico: proteína completa porque apresenta aa em teores necessários à manutenção da vida e crescimento dos novos tecidos. Ex. carne bovina Proteína de baixo valor biológico: Não tem os aa em teores adequados. Ex.: frutas e hortaliças Proteínas parcialmente completas: apresentam 1 ou + aa limitante. EX: cereais (deficientes em lisina, triptofano e treonina) e leguminosa (deficiente em metionina) 2 23/05/2012 Funções Biológicas
Componentes essenciais - relacionadas à quase todas as funções fisiológicas
Regeneração de tecidos
Catalisadores nas reações químicas (enzimas e hormônios)
Necessárias nas reações imunológicas
Indispensáveis na reprodução e crescimento juntamente com os ácidos nucléicos Funções Biológicas
Hemoglobina (carrega O2 dos pulmões aos tecidos)
A digestão dos alimentos requer enzimas
Produtores de energia Funções Biológicas
Constituem o elemento estrutural do organismo animal
Moléculas de transporte nos fluidos biológicos
Moléculas reguladoras são constituídas de aa e proteínas. Ex. Durante infância, adolescência e gravidez, as proteínas são necessárias p/ construção de outros tecidos Tirosina (regula metab. energético)
Insulina (regula o teor açúcar no sangue) Aminoácidos (aa)




Grupos derivados de ácidos carboxílicos, onde um H+ é substituído por uma amina Aminoácidos essenciais: fenilalanina, leucina, isoleucina, arginina, triptofano, metionina, valina, serina, treonina, histidina, lisina Aminoácidos nãonão-esseciais: esseciais: alanina, glicina, prolina, asparagina, cisteína, glutamina, hidroxiprolina, tirosina, hidroxilisina, ácido aspártico e ácido glutâmico 3 23/05/2012 propriedades dos aminoácidos
Sólidos e incolores, cristalinos e fundem a altas temperaturas
Podem ter gosto doce, amargo ou sem gosto/sabor
propriedades dos aminoácidos
Fenilalanina (aspartame)

Solúveis em água, mas insolúveis em solventes orgânicos
Solúveis em soluções diluídas de ácidos e bases
Sua solubilidade é influenciada pela cadeia lateral (hidrofílica/ mais solúvel em água) Peptídeos
Condensação de menor número de aa, formando compostos de baixo peso molecular
Em geral os peptídeos possuem cadeias retas
São solúveis em água
Não coagulam com o calor
Não precipitam com soluções saturadas de sulfato de amônia Em presença de oxidantes fortes, os aminoácidos se decompõem com produção de CO2 e amônia Capacidade de formarem amidas pela interação entre grupos carboxílicos e amínicos (ligação peptídicas catalisadas por enzimas), formando peptídeos e proteínas Proteínas


Em soluções aquosas são corpos dipolares (anfótero) tem função de ácido e de base Compostos de alto peso molecular formadas por cadeias de aminoácidos unidos entre si por ligações peptídicas As propriedades de uma proteína são determinadas pelo número e espécie dos resíduos de aminoácidos e pela sua seqüência
Possuem estrutura tridimensional (função)
Algumas atuam como enzimas
Fazem pontes dissulfeto 4 23/05/2012 Proteínas
São termolábeis (desnaturação – estrutura 3ª e 4ª) Classificação das Proteínas a)

Mudanças de cargas elétricas e estrutura em diferentes pHs
Ponto isoelétrico: neutras (cargas + e – se equiparam)
Possuem função estrutural (queratina, colágeno – insolúveis)
São digeríveis (aa) quando solúveis
Conferem textura aos alimentos Classificação das Proteínas b)
Conjugadas Proteínas combinadas com substâncias não protéicas, chamadas grupos prostéticos b.1 cromoproteína: núcleo prostético é um pigmento – hemoglobina b.2 lipoproteína: lipídeo – colesterol na LDL Simples São aquelas que por hidrólise fornecem apenas aa como produtos: Classificação das Proteínas c)
Derivadas Não são encontradas na natureza, mas obtidas da hidrólise das simples e/ou conjugadas pela ação de ácidos, bases ou enzimas b.3 nucleoproteínas: ácidos nucléicos, bases nitrogenadas b.4 Glicoproteínas: carboidratos – mucina (suco gástrico) b.5 Fosfoproteínas: ácido fosfórico b.6 Metaloproteínas: metais 5 23/05/2012 Reações Químicas Importantes em Alimentos Hidratação de proteínas a)
absorção e retenção de água, molhabilidade, formação de gel, viscosidade. Reações Químicas Importantes em Alimentos Desnaturação b)
Representa qualquer modificação na sua conformação (alterações das estruturas secundárias, terciárias ou quaternárias), sem o rompimento das ligações peptídicas envolvidas na estrutura primária Ex. Adicionar gotas de limão ao leite (formação do coalho)
Efeitos da desnaturação:




Reações Químicas Importantes em Alimentos Desnaturação b) Agentes físicos


calor (a velocidade de desnaturação depende da temperatura) alguns tratamento mecânicos muito severos (ex. batimento) ↓ solublidade mudança da capacidade de ligar água perda da atividade biológica (ex. enzimas) ↑ suscetibilidade ao ataque por proteases Reações Químicas Importantes em Alimentos Reação de Maillard c)



Reação entre o grupo amínico de prot ou aa e o grupo carbonila dos CHO Escurecimento não enzimático (desejável) Formação de melanoidinas (douram o alimento) Intermediários voláteis como furfural – cheiro de assado Agentes químicos
pH do meio mudanças de solventes, de força iônica

6 23/05/2012 Reações Químicas Importantes em Alimentos c) Maillard Reações Químicas Importantes em Alimentos 3.
Propriedades funcionais de proteínas em alimentos Reação de Maillard Desvantagens:
Perda de calorias, de aminoácidos, de proteínas, de valor biológico. Aminoácido mais afetado é a lisina.
Estas alterações vão acarretar:  Diminuição da solubilidade e digestibilidade de proteínas  Diminuição da disponibilidade biológica de aminoácidos, particularmente a lisina  Acúmulo de produtos de degradação que poderão interferir com a fisiologia normal dos seres vivos que os assimilam Algumas Proteínas Importantes em Alimentos a) Proteínas do leite:
caseína (prot. padrão) Fosfoproteína encontrada na forma de sal de cálcio coloidal  80% das proteínas do leite  textura
Coagula por: (não coagula pelo calor )  pH (lactobacilos – naturais ou starter - fermentação da lactose em ácido lático): envolvido na confecção do queijo, iogurte, queijo tipo ricota  ação da renina ou quimosina – obtida a partir de células epiteliais do estômago de bezerros: formação do coalho (proteases fúngicas, pepsina suína) 7 23/05/2012 Algumas Proteínas Importantes em Alimentos a) Proteínas do leite: Algumas Proteínas Importantes em Alimentos b) Proteínas do ovo:
clara (67% do peso total do ovo)    Algumas Proteínas Importantes em Alimentos b) Proteínas do ovo:
Ovoalbumina (prot padrão): desnaturada por agitação; coagula por aquecimento. Conalbumina: coagula pelo calor abaixo 60oC. Avidina: se liga à biotina, impedindo a ação dessa vitamina quando consumida crua. Algumas Proteínas Importantes em Alimentos b) Proteínas do ovo: gema (32% do peso total do ovo) Lipovitelina Fosfovitina (80% das proteínas da gema – contém fosfolipídeos)  livetina (capacidade de emulsificar)   8 23/05/2012 Algumas Proteínas Importantes em Alimentos b) Proteínas do ovo: Algumas Proteínas Importantes em Alimentos b) Proteínas do ovo: Formação de emulsão
Proteínas da gema quando adicionadas de óleo e submetidas ao batimento formam emulsões (fosfolipídios – lipoproteínas – proteínas).
Ex. molho de maionese Formação de espuma
Proteínas da clara (pp. a fração globulina – interface ar/água), quando submetidas ao batimento incorporam, inicialmente, grandes bolhas de ar que, posteriormente, diminuem de tamanho. Algumas Proteínas Importantes em Alimentos c) Proteínas do trigo: gliadina (prolamina) – extensibilidade, viscosidade

A adição de sal, ácido ou açúcar (pequenas quantidades) estabilidade da espuma.
Maciez da massa de bolo Algumas Proteínas Importantes em Alimentos c) Proteínas do trigo:
Glúten substância elástica e aderente, insolúvel em água Textura da massa de pães fermentados  Temperatura de ebulição: desnaturação rápida   glutenina (glutelina) – elasticidade, tenacidade
 Formam com água uma substância elástica e aderente insolúvel em água: GLÚTEN 9 23/05/2012 Algumas Proteínas Importantes em Alimentos d)
Proteínas da carne: São classificadas em:
Sarcoplasmáticas: mioglobina (confere a cor característica da carne)
Miofibrilares: actina, troponina, miosina
d)
Batimento Corte (diagonal)
pH e descarga elétrica
Enzimas (abacaxi – bromelina; mamão – papaína)
Cozimento (desnaturação e solubilização)
Amplamente utilizada como agente gelificante, particularmente em confeitaria, sobremesas e produtos cárneos. METODOLOGIAS PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS O procedimento mais comum para determinar proteína bruta é através da determinação de um elemento ou grupo pertencente à proteína METODOLOGIAS PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS 1.




A conversão para conteúdo de proteína é feita através de um fator Proteínas da carne: Amaciamento da carne (desfazer o entrelace entre actina e miosina)
Ptns do tecido conjuntivo (estroma): elastina, colágeno (solubilizado forma gelatina – solúvel em água quente e forma géis por resfriamento) 
Algumas Proteínas Importantes em Alimentos
Análise de N É a determinação mais utilizada Considera que as proteínas têm 16% de nitrogênio em média (vai depender do tipo de proteína) Fator geral na transformação de nitrogênio para proteína é de 6,25 Os elementos analisados geralmente são carbono e nitrogênio e os grupos são aminoácidos e ligações peptídicas Baseado no fato de as proteínas terem % de N quase cte, ~ 16%, normalmente se determina o N e, por meio de um fator de conversão, transforma-se o resultado em proteína bruta
*Este fator de conversão dá erros quando o conteúdo em N de uma proteína é muito diferente de 16%. Nestes casos, existem os fatores de conversão específicos para cada alimento: 10 23/05/2012 METODOLOGIAS PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS 1. Análise de N METODOLOGIAS PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS 1.1 Método de Kjeldahl: Determinação Através do “N” Total
Este método determina N orgânico total, isto é, o N protéico e não protéico orgânico
Porém, na maioria dos alimentos, o N não protéico representa muito pouco no total
Multiplica-se o conteúdo de nitrogênio pelo fator do alimento

O procedimento do método baseia-se no aquecimento da amostra com ácido sulfúrico para digestão até que C e H sejam oxidados O nitrogênio da proteína é reduzido e transformado em sulfato de amônia METODOLOGIAS PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS METODOLOGIAS PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS 1.1 Método de Kjeldahl: Determinação Através do “N” Total 1.2 Método de Dumas
O método determina N total, após combustão da amostra a 700 – 800°C, por medida volumétrica do N gasoso (N2)
Adiciona-se NaOH concentrado e aquece-se para a liberação da amônia dentro de um volume conhecido de uma solução de ácido bórico, formando borato de amônia
O borato de amônia formado é dosado (titulado) com uma solução ácida (HCl) padronizada
Reações envolvidas na análise: digestão com H2S04, K2S04 e catalisador metálico 11 23/05/2012 METODOLOGIAS PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS 2. Análise por Grupos 2.1 Método do Biureto

METODOLOGIAS PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS 2.1 Método do Biureto
Vantagens:
Baseado na observação de que substâncias contendo duas ou mais ligações peptídicas formam um complexo de cor roxa com sais de cobre em soluções alcalinas A intensidade da cor formada é proporcional à quantidade de proteína, e a medida é feita num colorímetro Análise por Grupos 2.


Ser bastante específico por não apresentar problemas de interferentes É simples, rápido e barato Por envolver uma reação com a ligação peptídica, o método determina proteína, ao contrário do método de Kjeldahl que determina N total Desvantagens:


A necessidade de uma curva de calibração tomada com um padrão conhecido de proteína A cor formada no complexo não é idêntica para todas as proteínas, porém os desvios causados são menores do que em outros métodos colorimétricos Baixa sensibilidade METODOLOGIAS PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS METODOLOGIAS PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS 2.2 Método por Fenol (Follin-Ciocalteau-Lowry) 2.2 Método por Fenol (Follin-Ciocalteau-Lowry)


Baseia-se na interação das proteínas com o reagente fenol e cobre em condições alcalinas A reação colorimétrica envolve uma oxidação, catalisada por cobre, de aminoácidos aromáticos por um reagente heteropolifosfato (fosfotungístico-fosfomolibídico) Desenvolve cor azul, que vai ser medida num colorímetro e comparada com uma curva padrão
Vantagens:


É de 10 a 20 vezes mais sensível que a determinação por UV, e 100 vezes mais sensível que o método por biureto É bastante específico, sendo a sacarose, em alta concentração, um dos poucos interferentes Desvantagens:




A intensidade da cor pode variar com a composição em aminoácidos da proteína analisada e também com as condições analíticas É lento Destrói a amostra Operações múltiplas (difícil) Necessita de curva padrão com proteína conhecida 12 23/05/2012 METODOLOGIAS PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS


2.3 Método por Espectrofotometria Ultravioleta A maioria das proteínas possui absorção UV em 280 nm devido à presença de tirosina, triptofano e fenilalanina (aa aromáticos, com anel benzênico, e, portanto, com duplas ligações conjugadas)

Vantagens:


METODOLOGIAS PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS Simples Não destrutivo Métodos Turbidimétricos A medida é baseada na turbidez causada pela proteína precipitada por algum agente precipitante, como ácido tricloroacético, ferricianeto de potássio e ácido sulfosalisílico Desvantagens:


Resultados não são muito precisos porque dependem da [ ] dos 3 aa na composição da proteína Os ácidos nucléicos podem dar interferência na análise A preparação da amostra para a leitura espectrofotométrica é muito longa
Usado para amostras líquidas, onde a proteína está em solução METODOLOGIAS PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS
Método Dye-Binding
Amostra é tratada com excesso de corante (tipo indicador)


http://www.ebah.com.br/content/ABAAAe0fUA J/metodos-analise-proteinas O corante e a proteína reagem quantitativamente para formar um complexo insolúvel que pode ser separado por centrifugação ou filtração O excesso de corante não reagido em solução é medido colorimetricamente e, por diferença, obtém-se indiretamente a quantidade de proteína da amostra 13