desnaturação proteica e reações e escurecimento
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AMINOÁCIDOSAMINOÁCIDOS
As proteínas são formadas
por aminoácidos
Aminoácidos (aa)Aminoácidos (aa)
• unidades monoméricas das proteínas
• + de 300 aa natureza, mas, apenas 20 L- -aa em
proteínas mamíferos
•* prolina= iminoácido
• proteína = sequência linear específica de aa
Seqüências Seqüências determinam função única.determinam função única.
Estrutura protéicaEstrutura protéica
Estrutura das ProteínasEstrutura das Proteínas
Quatro níveis estruturais
• Primária
• Secundária
• Terciária
• Quaternária
• É a seqüência de aminoácidos existentes na É a seqüência de aminoácidos existentes na molécula de uma proteína. molécula de uma proteína.
• É o nível de estrutura mais simples a partir do É o nível de estrutura mais simples a partir do qual todos os outros derivam.qual todos os outros derivam.
Estrutura PrimáriaEstrutura Primária
• Ligação covalente• Seqüência diferente = proteína diferente.
Estrutura PrimáriaEstrutura Primária
• É a disposição espacial que adquire a espinha dorsal da cadeia polipeptídica.
Estrutura SecundáriaEstrutura Secundária
Follha pregueada
Alfa-hélice
Estrutura SecundáriaEstrutura Secundária
• A A -hélice-hélice é mantida pelas é mantida pelas pontes de Hpontes de H que se formam entre átomos de duas que se formam entre átomos de duas ligações peptídicas próximas. ligações peptídicas próximas.
-Hélice mostrando
o esqueleto do
peptídio
Estrutura SecundáriaEstrutura Secundária
A A folha folha pregueada pregueada é mantida por é mantida por ligações de Hligações de H que se dispõem que se dispõem perpendicularmente `a espinha perpendicularmente `a espinha dorsal.dorsal.
Exemplos de proteínas contendo Exemplos de proteínas contendo diferentes proporções e arranjos de diferentes proporções e arranjos de elementos estruturais secundárioselementos estruturais secundários
HemoglobinaHemoglobina LisozimaLisozima Triose Fosfato Triose Fosfato
IsomeraseIsomerase
• Resulta de dobras na estrutura da proteína Resulta de dobras na estrutura da proteína
estabilizadas por interações entre os radicais dos estabilizadas por interações entre os radicais dos
aminoácidos.aminoácidos.
Estrutura TerciáriaEstrutura Terciária
• Ligações iônicas ou salinas
• Ligações hidrofóbicas
• Ligações de hidrogênio
• Ligações covalentes
• Forças de Van der Waals
Ligações e interações que mantêm a Ligações e interações que mantêm a Estrutura TerciáriaEstrutura Terciária
• Ocorrem entre grupos Ocorrem entre grupos
eletricamente carregadoseletricamente carregados
• Atração eletrostática entre Atração eletrostática entre
grupamentos com cargas grupamentos com cargas
opostasopostas
Ligações Iônicas Ligações Iônicas
• São estabelecidas entre São estabelecidas entre
radicais de aminoácidos radicais de aminoácidos
apolares.apolares.
• Estes radicais se Estes radicais se
aproximam e repelem aproximam e repelem
água.água.
Ligações HidrofóbicasLigações Hidrofóbicas
Proteínas em solução
• Ocorrem pela atração um átomo de hidrogênio e Ocorrem pela atração um átomo de hidrogênio e
outro elemento mais eletronegativo geralmente outro elemento mais eletronegativo geralmente
oxigênio ou nitrogêniooxigênio ou nitrogênio..
Ligações de HidrogênioLigações de Hidrogênio
Ligações Covalentes
• Unem átomos formando moléculas duráveis e Unem átomos formando moléculas duráveis e
resistentesresistentes
• Ocorre quando átomos compartilham elétronsOcorre quando átomos compartilham elétrons
Exemplo de ligação
covalente presente na
estrutura terciária
Forças de Van der Waals
• Forças de atração inespecíficas entre moléculas de baixa polaridade
• Distância entre os centros atômicos deve ser inferior a 0,5nm
• A especificidade surge quando um grande número deste tipo de ligação ocorre simultaneamente
Resumo das ligações e interações que mantêm o enovelamento das
proteínas
• Refere-se ao modo pelo qual duas ou mais cadeias polipeptídicas interagem.
• Cada uma das cadeias apresenta os três níveis estruturais citados.
• É mantida principalmente por interações iônicas, ligações de hidrogênio e por interações do tipo hidrofóbico
Estrutura QuaternáriaEstrutura Quaternária
Proteína dimérica
subunidades
Conformações secundárias, terciárias e
quaternárias
Conformação nativa
Desnaturação ProtéicaDesnaturação Protéica
Desnaturação das proteínas Desnaturação das proteínas
•Conceito
•Agentes Desnaturantes:
Físicos
Químicos
• Alterações das propriedades de uma proteína
desnaturada
ProteínaProteínanativanativa
Proteína desnaturadaProteína desnaturada
É a alteração da estruturaÉ a alteração da estrutura
da proteína sem ruptura dasda proteína sem ruptura das
ligações peptídicasligações peptídicas
Desnaturação ProtéicaDesnaturação Protéica
Desnaturação ProtéicaDesnaturação Protéica
• A desnaturação de uma proteína é a
desorganização das estruturas quaternárias,
terciárias e secundárias.
•Agentes desnaturantes são os que provocam a
desorganização.
FísicosFísicos
QuímicosQuímicos
Alterações de temperaturaAlterações de temperaturaRaio XRaio XUltra-somUltra-som
Ácidos e bases fortesÁcidos e bases fortesDetergentesDetergentesUréiaUréiaMercaptoetanol HS-CHMercaptoetanol HS-CH22-CH-CH22-OH-OH
Agentes DesnaturantesAgentes Desnaturantes
Desnaturação de proteínas por alteração Desnaturação de proteínas por alteração
do pH do meiodo pH do meio
A proteína desnaturada apresenta as
seguintes alterações:
a)a) BiológicasBiológicas: perda de suas propriedades
enzimáticas, antigênicas e hormonais;
facilmente digeridas por enzimas hidrolíticas.
b) Físicas:Físicas: aumento da viscosidade; não
podem ser cristalizadas ou autoorganizadas.
Alterações das propriedades protéicas decorrentes da desnaturação
Alterações das propriedades protéicas decorrentes da desnaturação
c) Químicas: maior reatividade: devido a
exposição de grupos químicos que estavam
encobertos por estruturas; diminuição da
solubilidade do PH e, conseqüente
precipitação.
Exemplos de situações em que ocorre a
desnaturação protéica na Panificação e
Confeitaria?
• Quando um creme de “talha” o que ocorreu?
• Por que é adicionado limão na ambrosia?
• Por que a carne libera água após cozimento?
Escurecimento Não-Enzimático
CARBOIDRATOS pigmento
castanho
Intensidade Intensidade quant. e tipo de carboidratos; proteínas e quant. e tipo de carboidratos; proteínas e aaaa
Escurecimento Não-Enzimático
• .Reações
– CARBONILA + grupamentos AMINA LIVRES
melanoidina
– DEGRADAÇÃO AÇÚCAR caramelo
– Degradação Oxidativa ÁCIDO ASCÓRBICO +
GRUPAMENTOS AMINA OU CARBONILA
melanoidina
DESEJÁVELDESEJÁVEL -produtos de confeitaria-panificação-assados-cerveja e outras bebidas-café, amendoim
INDESEJÁVELINDESEJÁVEL-Produtos desidratados:Ovo e leite em pó
-pescado salgado seco-Sucos de fruta
-cereais
Escurecimento Não-Enzimático
O escurecimento não-enzimático provoca:-Alterações de cor
-Alterações no Aroma-Perda de aa
- Digestibilidade proteínas-Formação produtos tóxicos
CARAMELIZAÇÃOCARAMELIZAÇÃO
CaramelizaçãoCaramelização
• Aquecimento sacarose e açúcares redutores na ausência de compostos nitrogenados
• Favorecida pela presença de ácidos, bases e certos sais.
• Termólise desidratação ligações duplas anéis insaturados condensação anéis polímeros
• Reação iônica
– Catálise ácida (pH 2-4)
– Catálise básica (pH 9-10): > velocidade de reação
• Caramelo polímeros contendo grupos OH,
carbonilas, carboxilas, enólicos e fenólicos
– Carga positiva em meio alcalino
– Carga negativa em meio ácido
CaramelizaçãoCaramelização
• Velocidade de formação caramelo aumenta:
temperatura
pH
umidade
CaramelizaçãoCaramelização
Reação de MaillardReação de Maillard
Reação de MaillardReação de MaillardAçúcar redutor + Grupos Amina (aa,
peptídeos e prot.)melanoidina
• Aquecimento e armazenamento prolongado de produtos
INDESEJÁVELINDESEJÁVEL-reduz digestibilidade da proteína-inibe a ação de enzimas digestivas-destrói nutrientes (aa e Ac. Ascórbico)-interfere metabolismo minerais
DESEJÁVELDESEJÁVEL- - Flavor-Cor
Ex.:-assados (carne, pão)
-cerveja-doce de leite
Reação de MaillardReação de Maillard
• Fatores que afetam a velocidade da reação de Maillard– Temperatura (lenta a baixas tº)– pH (veloc. Máx pH 6,0-7,0, meio ácido inibe)– Atividade de água– Natureza carboidrato– Natureza aminoácido– Sulfito
Reação de MaillardReação de Maillard
• Temperatura– Reação lenta a baixas temperaturas– Cada aumento de 10°C entre 40-70ºC –
duplica velocidade
• pH– Meio ácido inibe a reação (protonização
grupo NH2)– Velocidade máxima: pH 6-7– * meio alcalino
Reação de MaillardReação de Maillard
• Para controlar a reação, quando possível opta-se pela remoção dos açúcares redutores dos alimentos
Ex.: remoção de glicose (ação enzimática) de clara de ovo que será desidratada.
Escurecimento
Enzimático
Escurecimento de Frutas, Vegetais, Cereais e Frutos do Mar
Catalisado pela enzima
POLIFENOL OXIDASE (PPO)
Conseqüências
• Perdas econômicas
• Qualidade nutritiva
• Alterações de sabor
50% perdas de frutas tropicais no mundo
maçã
banana
batata
Escurecimento de Frutas, Vegetais, Cereais e Frutos do Mar
Desejável em alguns produtos
• Café
• Chá
• Cacau
• Ameixa, figo e tamarindo secos
Ocorrência
• imediatamente após a ruptura do tecido
Pode ocorrer em tecido intacto?
•qdo respiração for inibida (armaz. atm. controlada)
•deficiência ac. Ascórbico tecido vegetal
•armazenamento a frio
•radiação ionizante
Enzima: polifenol oxidase (PPO)
Substrato: fenóis
Substrato secundário: O2
Produto: Quinona
PPO
Fenol O2
Quinona
fenol
O- quinona
• Condensação• Reação com grupos amina e tiol
N R
R
R
Amina Tiol
•Redução disponibilidade
•Lisina, metionina, tiamina e outros aa essenciais
Pigmento escuro
Métodos de Controle
Abaixamento do PH ação sob a enzima
Inativação térmica ação sob a enzima
Exclusão/remoção substrato
• oxigênio: atm controlada, embalagem vácuo
Adição de Subst. Redutoras (inibição enz. Ou
prevenção formação melanina)
• Ác. Ascórbico, sulfito, tióis (cisteína)
Métodos de Controle
Abaixamento do PH ação sob a enzima
• pH ótimo 6,0-7,0
• Ph <= 4,0: inativação
Ex.:Adição de ácido cítrico, málico, ascórbico.
Métodos de Controle
Tratamento térmico ação sob a enzima
• Branqueamento
• 70-90°C por curto período
Considerar:
• Cozimento (textura e flavor)
• Algumas termoestáveis
• Prevenção oxidação anterior
Métodos de Controle
Substâncias redutoras Sulfito
Redução ortoquinona
Formação de sulfoquinona
Inibição reversível
Métodos de Controle
Substâncias redutoras
Compostos sulfidrila (-SH) ou tióis
combinam-se com quinonas = produtos estáveis e
incolores