PROTEINAS ALIMENTARIAS

Curso OPTATIVO DE GRADOINGENIERA EN ALIMENTOSRes. 116/09 CDCrdito Horario: 50 horasCorrelativas: Bromatologa Aprobada

ObjetivosAdquirir conocimientos sobre los principales sistemas proteicos alimenticios, sus propiedades funcionales y los mtodos para su determinacin. El efecto de tratamientos tecnolgicos y la posibilidad de su utilizacin como ingrediente alimentario.

Aspectos introductoriosLa alimentacin, en el mundo actual, plantea problemas tanto cuantitativos como cualitativos. En lo que concierne al aspecto cuantitativo, la problemtica del hambre en el mundo, es una preocupacin general a causa de un aumento de la poblacin, aumento que es mucho ms acusado en determinados pases pues no va acompaado de un crecimiento paralelo de aportes alimenticios, especialmente proteicos.Crecimiento de la demanda mundial de alimentos

Esta es la razn por la que, desde hace algunos aos, se procura el desarrollo de nuevas fuentes de protenas, de este modo se complementan las fuentes tradicionales de protenas vegetales y animales, tales como la agricultura, ganadera y pesca y recientemente se trata de conseguir por microorganismos, protenas utilizables en la alimentacin humana o animal.

Adems los progresos recientes en el campo de la biotecnologa, por ejemplo: cultivo de clulas o de ingeniera gentica, permiten asimismo prever un aumento de aportes proteicos, as como una mejora de las propiedades , especialmente nutricionales de las protenas alimentarias.

Otros aspectos a considerar:

Adems no puede olvidarse el problema de las cualidades organolpticas

En la actualidad las industrias deben suministrar grandes cantidades de productos, de calidad constante y de buena conservacin, an bajo condiciones climticas adversas.

Entre estos productos algunos son muy ricos en protenas, mientras que otros se fundamentan en las propiedades particulares que puedan darle diversas protenas, de all la necesidad de preservar sus cualidades.Pero el aspecto cualitativo es tambin muy importante, principalmente porque las protenas deben suministrar, al hombre o al animal, los aminocidos que no puede sintetizar llamados indispensables o esenciales, porque los necesitan para formar sus propias protenas. De aqu la importancia de la digestibilidad o de riqueza en aminocidos indispensables.

1. Protenas- IntroduccinLas proteinas son macromolculas complejas que pueden constituir el 50% o ms del peso molecular seco de las clulas vivas y tienen un papel fundamental en su estructura y funcin.Masa Molecular: desde 5000 a varios millones de daltons.Biopolmeros: constituidos por C,H, O, N (S), algunas contienen: Fe, Cu, P o Zn.Por hidrlisis liberan a-aminocidos de configuracin L, que se diferencian entre si por la naturaleza de su cadena lateral. Los aminocidos constituyentes pertenecen a un grupo de 20 unidos entre s por enlaces peptdicos (amina sustituida)Oligopptidos: de 2 a 10 aminocidos.Polipptidos: de 12 a 60 aminocidos.Protenas: ms de 60 aminocidos.

Hemoprotenas (Simples):contienen nicamente aminocidosProtenasHeteroprotenas (Conjugadas):contienen aminocidos y diversos compuestos no proteicos, clasificados como grupos prostticosLos grupos prostticos son importantes en la actividad biolgica de la protena. El grupo prosttico puede ser : Orgnico: por ejemplo una vitamina, azcar, o lpido (Ej.: nucleoprotenas: ribosomas, virus; o glicoprotenas: g-globulina). Inorgnico: por ejemplo a metal ion como fosfoprotenas: (casena). Los grupos prostticos estn ligados firmemente a las protenas y pueden estar unidos con a enlace covalente. Desempean a menudo un papel importante en la funcin de enzimas.Clasificacin

Las proteinas estn caracterizadas por su conformacin: organizacin tridimensionalProteinas fibrosas: compuestas por cadenas polipeptdicas enlazadas a lo largo de un eje comn lineal, que conduce a la formacin de fibras. Las protenas fibrosas son generalmente protenas estticas, cuya funcin principal es la de proporcionar soporte mecnico a las clulas y los organismos, suelen ser insolubles y estn formadas por una unidad repetitiva simple que se ensambla para formar fibras.(colgeno, queratina (componente del pelo y las uas), elastina, fibrona)Fibrona de la sedaColgenoFibrosasGlobulares

Protenas globulares: estn compuestas de una o varias cadenas polipeptdicas enrolladas sobre s mismas formando en el espacio una estructura tridimensional (forma esfrica o globular) en este grupo se incluyen todas las enzimas, los antgenos y hormonas de naturaleza proteica y los micro tbulos, se dividen en: Albminas: solubles en agua y coagulables por el calor y se encuentran en huevo, sangre, leche y muchas plantas. Globulinas: insolubles, existen en la leche, huevos y sangre y forman parte principal de las semillas.

Actina y fibringeno poseen propiedades de protenas fibrosas y globulares.Estructura tridimensional de la hemoglobina

Protenas segn la estructuraEstructura primaria: secuencia de los aminocidos.Estructura secundaria y terciaria: organizacin tridimensional de la cadena peptdica.Estructura cuaternaria: distribucin geomtrica entre las diversas cadenas polipeptdicas unidas entre s por enlaces generalmente covalentes. Protenas segn la funcinProtenas de estructura: estn presentes en todos los tejidos como msculo, hueso, piel, rganos internos, membranas, tienen una estructura fibrosa (queratina, colgeno, elastina).Protenas con actividad biolgica: tienen un papel activo en los procesos biolgicos: enzimas, hormonas (funciones metablicas, insulina), contrctiles (miosina, actina), de transporte (hemoglobina, mioglobina), inmunolgicas (inmunoglobulinas, fibringeno), txicas (toxina botulnica)Protenas alimentarias: muchas de las protenas anteriores son alimentarias

Protenas Alimentarias:Son aquellas que resultan sabrosas, digestibles, no txicas y econmicamente utilizables por el hombreCon el fin de satisfacer la demanda creciente de protenas es necesario: encontrar nuevas fuentes proteicas mejores tecnologas de utilizacin aprovechar ms las protenas convencionales es importante que las PA conserven sus propiedades fsicas, qumicas y biolgicas por lo que resulta fundamental conocer los efectos de los tratamientos tecnolgicos sobre ellas mejor calidad nutricional y propiedades funcionales.

2. Aminocidos2. 1 Estructura Los aminocidos: son los monmeros de las molculas proteicasContienen por lo menos un grupo amino primario (-NH2) y un grupo carboxlico (-COOH)Unin peptdicaEn los AA derivados de las protenas el grupo amino primario ocupa una posicin a con relacin al grupo carboxilo

Clasificacin de los aminocidos segn polaridad

La cadena lateral R, influencia las propiedades fisicoqumicas del AA y las de las protenas que los contienen.Apolares (sin carga) o hidrfobos: el carcter aumenta con la longitud de la cadena lateral aliftica, son menos solubles en agua, ej: alanina > valina > leucina (solubilidad en agua). Polares (sin carga) o hidrfilos: tienen grupos funcionales neutros y polares que forman enlaces puente hidrgeno con algunas molculas como H2O, ej.: serina y tirosina (por el grupo OH) y glutamina (por su grupo amida (-CO-NH2). Carga + (bsicos): a pH prximos a 7: lisina, arginina e histidina

Carga - (cidos): a pH prximos a 7: cidos asprtico y glutmico.

Algunos grupos R pueden ser aromticos como: fenilanina, triptfano y tirosina

En esta imagen puede verse la frmula de los 20 aminocidos ms importantes , en color negro la parte comn, mientras que en color azul puede verse la parte variable, que da a los aminocidos distinto comportamiento.

Grupo 1: No polaresGrupo 2: PolaresGrupo 3: Cargadas +Grupo 4: Cargadas -

AMINOCIDOS DE LAS PROTENAS

1: Cadenas laterales no polaresalanina (Ala)glicina (Gly)isoleucina (Ile)leucina (Leu)metionina (Met)valina (Val)2: Cadenas laterales polares no cargadas (hidroflicas)asparragina (Asp-NH2)cisteina (Cys)glutamina (Glu-NH2)prolina (Pro) serina (Ser)treonina (Thr)

3: Cadenas laterales cargadas positivamente arginina (Arg)histidina (His)lisina (Lys)

4: Cadenas laterales cargadas negativamente cido asprtico (Asp)cido glutmico (Glu)

5: Cadenas laterales aromticasfenilalanina (Phe)triptfano (Trp)tirosina (Tyr)

Los hidrolizados de protenas pueden contener estos 20 aminocidos:1. Cadenas laterales alifticas no polares: alanina (Ala), glicina (Gly), isoleucina (Ile), leucina (Leu), metionina (Met), valina (Val)2. Cadenas laterales polares no cargadas (hidroflicas): asparragina (Asp-NH2), cisteina (Cys), glutamina (Glu-NH2), serina (Ser), prolina (Pro) (la prolina no es realmente un amino sino un iminocido)3. Cadenas laterales cargadas positivamente: arginina (Arg), histidina (His), lisina (Lys)4. Cadenas laterales cargadas negativamente: cido asprtico (Asp),cido glutmico (Glu)5. Cadenas laterales aromticas: fenilalanina (Phe), triptfano (Trp),tirosina (Tyr)Se han identificado ms de 150 aminocidos en clulas animales, vegetales y microbianas, tanto unidos como de forma libre. Muchos de esos aminocidos representan importantes productos metablicos intermediarios o mensajeros qumicos cuando se encuentran en estado libre. Tambin estn implicados en la transmisin del impulso nervioso.

Los aminocidos se pueden clasifican en dos grupos:

Aminocidos esenciales: El cuerpo no los puede producir y tienen que ser suministrados por los alimentos. Estos aminocidos abarcan: cistena, lisina y triptfano. Las fuentes de estos aminocidos esenciales comprenden la leche, el queso, los huevos, ciertas carnes, las verduras, las nueces y los granos. Aminocidos no esenciales: Son producidos por el cuerpo a partir de los aminocidos esenciales o la descomposicin normal de las protenas y abarcan el cido asprtico, el cido glutmico y la glicina. Estos aminocidos se utilizan como neurotransmisores, vitaminas, etc. Por ejemplo la beta-alanina.

AMINOCIDOS ESENCIALES

Histidina***Metionina* (y Cisteina)IsoleucinaFenilalanina** (y Tirosina)LeucinaTreoninaLisinaTriptfanoValina* necesario para la sntesis de cisteina ** necesario para la sntesis de tirosina *** necesario slo para nios

Protein Quality Evaluation, Report of the Joint FAO/WHO Expert Consultation. Rome: FAO Food and Nutrition Paper No. 51, 1991.Elmadfa, I., Leitzmann, C., Ernhrung des Menschen, 3. Auflage, Verlag Eugen Ulmer Stuttgart, 1998

Los nueve aminocidos considerados indispensables en la dieta humana son:1)histidina,2)isoleucina,3)leucina,4)lisina,5)metionina (y cisteina),6)fenilalanina (y tirosina),7)treonina,8)triptfano, y9)valina.Ya que la metionina es un precursor de la cistena y la fenilalanina de la tirosina, estos aminocidos se consideran normalmente en parejas. La histidina es un aminocido esencial slo para nios.

Propiedades de los Aminocidos cido-bsicas El comportamiento del aminocido cuando se ioniza es muy importante biolgicamente y facilita su anlisis cualitativo.Todos los AA en solucin acuosa a un pH prximo a la neutralidad estn bajo la forma de Zwitteriones. (del alemn "zwitter" "hbrido", "hermafrodita") es un compuesto qumico que es elctricamente neutro pero que tiene cargas formales positivas y negativas sobre tomos diferentes.Un aminocido, en la imagen (1) de la forma normal (sin ionizar) y en la imagen (2) de la forma zwitterionica (ion dipolar)

Qumicas Las que afectan al grupo carboxilo (descarboxilacin). Las que afectan al grupo amino (desaminacin). Las que afectan al grupo R.

pticas La actividad ptica se manifiesta por la capacidad de desviar el plano de luz polarizada que atraviesa una disolucin de aminocidos, y es debida a la asimetra del carbono, ya que se halla unido (excepto en la glicina) a cuatro radicales diferentes.

Cualquier aminocido puede comportarse como cido y como base, se denominan sustancias anfteras. Los aminocidos y protenas se comportan como sustancias tampones. Cuando una molcula presenta carga neta cero est en el punto isoelctrico.

Propiedades pticasEsta uniformidad estructural de los AA, es un factor bsico en la construccin de las protenas.(Los ismeros D de algunos AA estn presentes, por ej., en las paredes celulares de ciertos microorganismos en determinaciones polipptidos con actividad antibitica)

ESTEREOQUMICA DE LOS AMINOCIDOS

Todos los aminocidos (excepto la glicina) tienen actividad ptica debido a un tomo de C asimtrico en posicin .Los aminocidos de protenas animales y vegetales son siempre ismeros L.

D-Alanina

L-Alanina

*

Todos los aminocidos excepto la glicina tienen actividad ptica. Esto tambin se llama quiralidad y se basa en la existencia de al menos un tomo de carbono asimtrico. Este tomo da lugar a dos estereoismeros o enantimeros de configuracin D y L, segn los cuatro sustituyentes de la simetra tetradrica. Las protenas animales y vegetales slo contienen L-aminocidos. Los D-ismeros se pueden encontrar por ejemplo, en la pared celular de algunos microorganismos as como en polipptidos con efectos antibiticos

Anexo: Lista de aminocidos y su funcin L - Alanina Interviene en el metabolismo de la glucosa. L - Arginina: Est implicada en la conservacin del equilibrio de nitrgeno y de dixido de carbono. Tambin tiene una gran importancia en la produccin de la Hormona del Crecimiento, directamente involucrada en el crecimiento de los tejidos y msculos y en el mantenimiento y reparacin del sistema inmunolgicoL - Asparagina: Interviene especficamente en los procesos metablicos del Sistema Nervioso Central (SNC). Acido L- Asprtico: Es muy importante para la desintoxicacin del Hgado y su correcto funcionamiento. El cido L- Asprtico se combina con otros aminocidos formando molculas capaces de absorber toxinas del torrente sanguneo. L - Citrulina: Interviene especficamente en la eliminacin del amonaco. L - Cistina: Tambin interviene en la desintoxicacin, en combinacin con los aminocidos anteriores. La L - Cistina es muy importante en la sntesis de la insulina y tambin en las reacciones de ciertas molculas a la insulina. L - Cisteina: Junto con la L- cistina, la L- Cisteina est implicada en la desintoxicacin, principalmente como antagonista de los radicales libres. Tambin contribuye a mantener la salud de los cabellos por su elevado contenido de azufre. L - Glutamina: Nutriente cerebral e interviene especficamente en la utilizacin de la glucosa por el cerebro. Acido L - Glutamnico: Tiene gran importancia en el funcionamiento del Sistema Nervioso Central y acta como estimulante del sistema inmunolgico.

L - Glicina: En combinacin con muchos otros aminocidos, es un componente de numerosos tejidos del organismo. L - Histidina: En combinacin con la hormona de crecimiento (HGH) y algunos aminocidos asociados, contribuyen al crecimiento y reparacin de los tejidos con un papel especficamente relacionado con el sistema cardio-vascular. L - Serina: Junto con algunos aminocidos mencionados, interviene en la desintoxicacin del organismo, crecimiento muscular, y metabolismo de grasas y cidos grasos. L - Taurina: Estimula la Hormona del Crecimiento (HGH) en asociacin con otros aminocidos, esta implicada en la regulacin de la presin sangunea, fortalece el msculo cardiaco y vigoriza el sistema nervioso. L - Tirosina: Es un neurotransmisor directo y puede ser muy eficaz en el tratamiento de la depresin, en combinacin con otros aminocidos necesarios. L - Ornitina: Es especfico para la hormona del Crecimiento (HGH) en asociacin con otros aminocidos ya mencionados. Al combinarse con la L-Arginina y con carnitina (que se sintetiza en el organismo, la L-Ornitina tiene una importante funcin en el metabolismo del exceso de grasa corporal. L - Prolina: Est involucrada tambin en la produccin de colgeno y tiene gran importancia en la reparacin y mantenimiento del msculo y huesos. L - Isoleucina: Junto con la L-Leucina y la Hormona del Crecimiento intervienen en la formacin y reparacin del tejido muscular. L - Leucina: Junto con la L-Isoleucina y la Hormona del Crecimiento (HGH) interviene con la formacin y reparacin del tejido muscular.

L - Lisina: Es uno de los ms importantes aminocidos porque, en asociacin con varios aminocidos ms, interviene en diversas funciones, incluyendo el crecimiento, reparacin de tejidos, anticuerpos del sistema inmunolgico y sntesis de hormonas. L - Metionina: Colabora en la sntesis de protenas y constituye el principal limitante en las protenas de la dieta. El aminocido limitante determina el porcentaje de alimento que va a utilizarse a nivel celular. L - Fenilalanina: Interviene en la produccin del Colgeno, fundamentalmente en la estructura de la piel y el tejido conectivo, y tambin en la formacin de diversas neurohormonas. L - Triptfano: Est implicado en el crecimiento y en la produccin hormonal, especialmente en la funcin de las glndulas de secrecin adrenal. Tambin interviene en la sntesis de la serotonina, neurohormona involucrada en la relajacin y el sueo. L - Treonina: Junto con la con la L-Metionina y el cido L- Asprtico ayuda al hgado en sus funciones generales de desintoxicacin. L - Valina: Estimula el crecimiento y reparacin de los tejidos, el mantenimiento de diversos sistemas y balance de nitrgeno.

3. Propiedades generales de las protenas3.1 Estructura PrimariaLa EP de una protena corresponde a la secuencia de sus residuos de aminocidos ligados entre s por enlaces covalentes codificada en su correspondiente unidad de transcripcinHidrogenoCarbonoNitrogenoOxgenoAzufre

30 aminocidos de la protena insulina de la mosca Drosophila melanogaster son: MFSQHNGAAV HGLRLQSLLI AAMLTAAMAM... donde por ejemplo M es metionina, G es glutamina oA es alanina Se representarse por medio de una cadena donde cada letra identifica a un aminocido o residuo:La composicin en AA de las protenas se establece despus de la hidrlisis de los enlaces peptdicos, mediante anlisis de los aminocidos liberados.

3.2 Estructura secundariaLa ES de una protena corresponde a la disposicin espacial adoptada por la cadena polipeptdica.Para neutralizar las cargas polares del esqueleto peptdico, las protenas adoptan conformaciones que maximizan la formacin de puentes de hidrgeno, gracias a la libertad de giro de los enlaces situados inmediatamente antes y despus del enlace peptdico. Esto lo hacen principalmente formando a -hlices dextrgiras, lminas b , como se muestra en las figuras y giros de varios tipos, en menor medida. Esquema de lminas b en una cadena polipeptdica Esquema de a hlice en una cadena polipeptdica Puente Hidrgeno

En condiciones normales de pH y temperatura, cada cadena polipeptdica tiene una conformacin especfica llamada nativa o natural.Termodinmicamente corresponde a un sistema estable y organizado con mnimo de E libre DGGiros beta: Secuencias de la cadena polipeptdica con estructura alfa o beta, a menudo estn conectadas entre s por medio de los llamados giros beta. Son secuencias cortas, con una conformacin caracterstica que impone un brusco giro de 180 grados a la cadena principal de un poli pptido.

Hlice de colgeno: Es una variedad particular de la estructura secundaria, caracterstica del colgeno, protena presente en tendones y tejido conectivo; es una estructura particularmente rgida. Colgeno: arrollamiento de 3 hlicesTejido conjuntivo

Lminas beta o lminas plegadas: algunas regiones de protenas adoptan una estructura en zigzag y se asocian entre s estableciendo uniones mediante enlaces de hidrgeno intercatenarios. Todos los enlaces peptdicos participan en estos enlaces cruzados, confiriendo as gran estabilidad a la estructura.

La forma en beta es una conformacin simple formada por dos o ms cadenas polipeptdicas paralelas (que corren en el mismo sentido) o antparalelas (que corren en direcciones opuestas) y se adosan estrechamente por medio de puentes de hidrgeno y diversos arreglos entre los radicales libres de los aminocidos. Esta conformacin tiene una estructura laminar y plegada, a la manera de un acorden:

Corresponde a la organizacin tridimensional de la cadena polipeptdica conteniendo zonas de ES bien definidas o mal definidas. En la mayora de los casos la estructura terciaria se realiza de manera que los AA apolares se sitan hacia el interior y los polares hacia el exterior.Estructura terciariaRepresentacin de ADNLa estructura terciaria de las protenas est estabilizada por enlaces covalentes, puentes de hidrgeno entre cadenas laterales, interacciones inicas entre cadenas laterales, interacciones de van der Waals entre cadenas laterales y el efecto hidrfobo.

Estructura cuaternariaEs el resultado de asociaciones no covalentes de unidades proteicasEstructura cuaternaria de la hemoglobinaSistema actomiosina del msculo formado por las protenas miosina y actina

Representacin de la estructura tridimensional de la mioglobina. La revelacin de su estructura a travs de la tcnica de la cristalografa de rayos X les vali a Max Perutz y John Cowdery Kendrew en 1958 el Premio Nobel de Qumica en 1962.

Las principales propiedades estructurales de algunas protenas alimentarias se indican en el siguiente cuadro:

Desnaturalizacin de protenasLa conformacin de una protena basada en sus estructuras secundaria y terciaria es frgil. Por ello, el tratamiento de las protenas por los cidos, bases, soluciones salinas concentradas, disolventes, calor radiaciones, etc., puede modificar de una forma ms o menos importe esta conformacin.La desnaturalizacin proteica puede definirse como cualquier modificacin de su conformacin (a nivel de estructura secundaria, terciaria y cuaternaria) que no vaya acompaada por la ruptura de los enlaces peptdicos implicados en la estructura primariaEstado final Estructura polipeptdica, totalmente desplegada, en la que son transitorias las interacciones intraproteicas y protenas disolventes. O un aumento del nivel de estructura por encima del natural

Efectos de desnaturalizacin: El descenso de la solubilidad resultado del desbloqueo de grupos hidrfobos

La alteracin de la capacidad de fijacin de agua

La prdida de actividad biolgica (e.g. act. Enzimtica o inmunolgica)

El aumento de sensibilidad al ataque de las proteasas, debido al desbloqueo de enlaces peptdicos correspondientes a los sitios de accin especfica de las proteasas.

El aumento de la viscosidad intrnseca

Su incapacidad de cristalizacin

La desnaturalizacin puede ser reversible o irreversible pero cuando se rompen los enlaces disulfuro que contribuyen a la conformacin de las protenas, es irreversible.La desnaturalizacin de las protenas puede medirse por su constante de sedimentacin en una ultracentrfuga, emigracin en un campo elctrico (Electroforesis), dispersin ptica rotatoria, propiedades termodinmicas (calorimetra diferencial), propiedades biolgicas o inmunolgicas, reactividad de algunos grupos funcionales y por dicrosmo circular.Estado nativoEstado desnaturalizadodesnaturalizacionRe-naturalizacin

DESNATURALIZACIN DE LAS PROTENAS

Fsica:CalentamientoEnfriamientoTratamiento mecnicoPresin hidrosttica Radiacin

Qumica:cidosBasesMetales Disolventes orgnicos

La estructura de las protenas es muy sensible a los efectos fsico-qumicos. Varios procesos pueden inducir la desnaturalizacin, lo que supone, cambios en la estructura secundaria, terciaria y cuaternaria.Los tratamientos fsicos son calentamiento, enfriamiento, efectos mecnicos, presin hidrosttica o radiacin.Las interacciones qumicas tambin tienen efecto desnaturalizador sobre las protenas: cidos y bases, metales y altas concentraciones de sal, y disolventes orgnicos.

Agentes Fsicos CalorLa velocidad de desnaturalizacin depende de la T (en reacciones qcas. la velocidad se duplica cuando la T aumenta 10C, para protenas la desnaturalizacin aumenta 600 veces por c/ 10C .Cuando aumenta la T , aumenta la energa cintica de las molculas con lo que se desorganiza la envoltura acuosa de las protenas, y se desnaturalizan.

Un aumento de la T destruye las interacciones dbiles (pequea energa implicada en la estabilizacin de las estructuras terciarias y cuaternarias) y desorganiza la estructura de la protena, de forma que el interior hidrofbico interacciona con el medio acuoso y se produce la agregacin y precipitacin de la protena desnaturalizada.

Frecuentemente, la desnaturalizacin va seguida por un descenso de solubilidad debido a la aparicin en la superficie de la molcula de grupos hidrfobos, a la agregacin de molculas proteicas desplegadas, as como un aumento de la capacidad de absorcin del agua por la protena.Las protenas y los microorganismos en estado seco, son ms resistentes a la desnaturalizacin trmica, esto indica que la presencia de agua facilita la desnaturalizacin.Otra consecuencia es la ruptura de uniones covalentes disulfuro, libera H2S.Tambin se puede originar alteracin qumica de los residuos de AA y la formacin de nuevas uniones covalentes intra o intermoleculares.Estas modificaciones pueden alterar las propiedades nutricionales y funcionales de las protenas.

FroLas bajas T pueden inducir la desnaturalizacin de numerosas protenas, algunos ejemplos se dan a continuacin:- enzimas pueden inactivarse a 0C- protenas de la soja, huevo y leche, se agregan y precipitan a las T de congelacin- se puede provocar disociacin de oligmeros o la reagrupacin de oligmeros-varias lipasas y oxidasas son resistentes a la T de congelacin y siguen activas

Tratamientos mecnicos

Tratamientos como amasado o laminacin que se aplican al pan y otras pastas, pueden desnaturalizar las protenas por las fuerzas de cizallamiento que originan. Los estiramientos reiterados modifican la red proteica debido principalmente a la rotura de las hlices a.Presin hidrosttica:

La presin hidrosttica puede tener un efecto desnaturalizante, pero en general slo para valores superiores a 50 kPa; la ovoalbmina y la tripsina se desnaturalizan a P de 50 y 60 kPa, respectivamente.

Irradiacin:

Los efectos de la irradiacin sobre las protenas varan en funcin de la longitud de onda y energa aplicadas. Los residuos de aminocidos aromticos absorben radiaciones ultravioletas que pueden inducir a una modificacin de la conformacin y, si el nivel energtico es suficiente, se produce la ruptura de las uniones disulfuros.

InterfasesLas molculas proteicas que se absorben en las interfases agua/aire o agua/lquido no acuoso o fase slida, se desnaturalizan de forma irreversible.La velocidad de adsorcin (es nula cuando la interfase est saturada por protenas desnaturalizadas) depende de la velocidad de difusin de la protena natural.Estas propiedades son importantes para la formacin de espumas o estabilizacin de emulsiones.

La figura representa la transicin de una protena globular en solucin acuosa de la forma natural,

hacia una forma desnaturalizada absorbida en la interface agua/fase no acuosa

Accin de crioprotectoresUn concentrado proteico puede secarse por liofilizacin, mtodo por el cual el alimento se conserva por reduccin de actividad del agua, y las caractersticas organolpticas y valor nutritivo resultan menos afectados.El empleo de sustancias tales como los azcares en solucin disminuyen las interacciones pptido-pptido adsorbindose sobre la superficie de las protenas a travs de interacciones electrostticas y de esta manera se evita la aglomeracin y precipitacin de las mismas durante la disolucin.

Adems, durante el proceso de secado por liofilizacin la protena se encuentra sometida a dos stress: congelamiento y secado. Por ello, la protena debe ser protegida de un cambio conformacional.

Azcar

Protena

Agua

Mecanismo de reemplazo del agua por azcares en la proteccin de la conformacin de la protena.Porcentajes de protena desnaturalizada en funcin de los diferentes agentes protectores empleados durante la liofilizacin de concentrado de protena de plasma

Protena en estado nativo encapsulada en una matriz amorfa de azcarProtena desnaturalizada encapsulada en una matriz cristalina de azcarEfecto protector del azcar en estado cristalino y en estado amorfoLa adicin de crioprotectores aumenta la Tg y las sustancias pueden almacenarse a mayor temperatura con mayor estabilidad y mayor tiempo de vida, con menor consumo energtico

Fig. 2. contenido total de proteina desnaturalizada: comparacin con diferentes protectores, durante la liofilizacin a T= -40C.

inulina

Fig. 10. Microscopa electrnica de barrido de plasma bovino liofilizado sin protector (a) seccion superficial, 50 x; (b) seccin transversal, 50 x.

Fig. 11. Microscopa electrnica de barrido de plasma bovino liofilizado con inulina, 10% : (a) seccin superficial, 50 x; (b) seccin transversal, 50 x.

Agentes qumicos

cidos y bases:

El pH del medio en el cual est la protena tiene influencia considerable en el proceso de desnaturalizacin. La mayora de las protenas son estables para una determinada zona de pH y frecuentemente se desnaturalizan cuando se someten a valores de pH muy altos o muy bajos; en algunos casos, la protena recupera su actividad natural, cuando el pH vuelve al valor en el cual la protena es estable.

Metales: Los iones metlicos alcalinos (sodio, potasio), slo reaccionan de una forma limitada con las protenas, mientras que los alcalino-trreos como el calcio y el magnesio son ms reactivos. Los iones de Me de transicin (Cu, Fe, Hg y Ag) reaccionan rpidamente con las protenas.

Los iones Ca(II) y Fe(II), Cu(II)y Mg(II) pueden formar parte de asociaciones moleculares.

Disolventes orgnicos:

La mayor parte de los disolventes orgnicos pueden considerarse como agentes desnaturalizantes. Modifican la constante dielctrica del medio y por lo tanto las fuerzas electrostticas que contribuyen a la estabilidad de las protenas. Soluciones acuosas de compuestos orgnicos:

Varios compuestos orgnicos, tales como la urea y las sales de guanina contribuyen, en soluciones concentradas (4 a 8 M), a la ruptura de enlaces hidrgenos y provocan con intensidad variable, una desnaturalizacin de las protenas. Tambin disminuyen las interacciones hidrfobas al aumentar la solubilidad en el agua de los residuos de AA apolares.Los agentes tensioactivos (dodecilsulfato de sodio) son des naturalizantes enrgicos, ya que rompen las interacciones hidrfogas.

Cheftel, J. C., Cuq, J. L. and Lorient, D., Protenas alimentarias. 1989, Acribia S.A., Espaa

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BIBLIOGRAFA