Desnaturação proteica e reações e escurecimento

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