Proteina nos alimentos - Bromatologia

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10/10/2022
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FBA – 0201
Bromatologia
PROTEÍNAS NOS ALIMENTOS
Prof. Dr. João Paulo Fabi
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
FACULDADE DE CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS
Departamento de Alimentos e Nutrição Experimental
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PROTEÍNAS ALIMENTARES:
•PROPRIEDADES:
ØTecnológicas
ØNutricionais
PROTEÍNAS
PROCESSAMENTO
Custo-Benefício:
Ingestão X Aproveitamento
2
• Vegetais sintetizam os 20 (21) aminoácidos necessários para a produção
de suas proteínas
• Animais não sintetizam todos eles, sendo que alguns devem ser
ingeridos com o alimento.
AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS E NÃO-ESSENCIAIS
Po
r q
ue
?
PROPRIEDADES NUTRICIONAIS
3
AMINOÁCIDOS LIMITANTES
• o corpo humano só vai absorver os outros aminoácidos na proporção em que
o aminoácido de menor quantidade for utilizado para anabolismo (ex. LISINA)
AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS E NÃO-ESSENCIAIS
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PORTANTO........
Qualidade nutricional das proteínas:
1. Quantidade de aminoácidos essenciais
2. Digestibilidade proteica (biodisponibilidade)
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DIGESTIBILIDADE / BIODISPONIBILIDADE
Ø Proporção de NITROGÊNIO que será absorvido após a
digestão
↑ PROTEÍNAS ANIMAIS X ↓ PROTEÍNAS VEGETAIS
1. Solubilidade
2. Estrutura química
3. Fatores antinutricionais
4. Modificações químicas dos aminoácidos
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SOLUBILIDADE:
Equilíbrio entres interações proteína-proteína e proteína-solvente
Proteína-proteína: interações hidrofóbicas
Proteína-solvente: interações iônicas
MENOS RESÍDUOS HIDROFÓBICOS NA SUPERFÍCIE, MAIOR SOLUBILIDADE
1) Albuminas - solúveis em água pH 6,6
Albumina sérica, ovoalbumina, α-lactoalbumina
2) Globulinas - solúveis em solução salina pH 7
Glicinina, faseolina, β-lactoglobulina
3) Glutelinas - solúveis em pH extremos (2 ou 12)
Glutelinas do trigo
4) Prolaminas - solúveis em etanol 70%
Zeína e gliadinas; são extremamente hidrofóbicas
+ 
 
 H
ID
R
O
FO
B
IC
ID
A
D
E
 
 
-
7
Solubilidade X Estrutura química
ESTADO NATIVO
FOLDING
Ação
 enzi
mátic
a: ma
is fác
il ou 
mais
 difíc
il?
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SOLUBILIDADE:
• Influência do pH: maior solubilidade em pH < pI / pH > pI
§ no pI de proteínas + hidrofóbicas: interações hidrofóbicas + interações iônicas
§ maior interação “inter-molecular” → AGREGAÇÃO → PRECIPITAÇÃO
Ø Proteínas com resíduos polares superfície > apolares, mais solúveis no pI:
α-LACTOALBUMINA / ALBUMINA SÉRICA
pH < pI pH > pIpH ~ pI
pI
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SOLUBILIDADE:
• Influência da força iônica: sais estabilizam / desestabilizam as proteínas
↑ SOLUBILIDADE (SALTING IN) / ↓ SOLUBILIDADE (SALTING OUT)
GLOBULINAS ALBUMINAS
Belitz 2009
Pouco solúveis no pI
sais ↑ solubilidade
“SALTING IN”
Muito solúveis no pI
sais ↓ solubilidade
“SALTING OUT”
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SOLUBILIDADE:
• Influência da temperatura:
→ pH / forças iônicas constantes
§ ↑ temperatura (0-40ºC)
§ ↑ solubilidade (a) polares
§ > 40ºC
desdobramento/desnaturação
§ ↓ SOLUBILIDADE
Proteínas isoladas do soro do leite (Whey Protein Isolate)
Damodaran, 2010
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DESNATURAÇÃO PROTEICA
-Ligações peptídicas se mantêm inalteradas;
-Outros tipos de interações são afetadas;
-Domínios desfeitos;
AUMENTO BIODISPONIBILIDADE 
(???)
ESTRUTURA QUÍMICA
ALTA PROBABILIDADE DE INTERAÇÕES INTER-MOLECULARES!!!
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DIGESTIBILIDADE
- BIODISPONIBILIDADE – nível de utilização dos aminoácidos
- ↑ qualidade em proteínas animais, ↓ qualidade em proteínas vegetais
FATORES ANTINUTRICIONAIS
- Preparados proteicos vegetais:
• inibidores de tripsina / quimotripsina
• inibidores Kunitz ou Bowman-Birk
• lectinas
• inibidores de amilase
DESNATURAÇÃO TÉRMICA
PROPRIEDADES NUTRICIONAIS
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- taninos → reação covalente (amino do R) Lys, ↓ clivagem pela tripsina
- fitatos → complexo proteicos em ↓ pH (estômago)
- polissacarídeos e fibras → ↓ taxa de hidrólise:
• físico
• químico
- açúcares redutores: reação de Maillard
PROPRIEDADES NUTRICIONAIS
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Avaliação do valor nutricional de proteínas
- Muitos fatores influenciam a qualidade nutricional das proteínas
- Diversos procedimentos para avaliação da qualidade proteica são
necessários para:
(a) promover níveis seguros de aminoácidos essenciais para
crescimento e manutenção;
(b) monitorar alterações durante o processamento de alimentos para
minimizar perda de qualidade durante o processamento.
A qualidade nutritiva das proteínas pode ser avaliada por diversos
métodos biológicos e químicos.
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Avaliação do valor nutricional de proteínas
MÉTODOS BIOLÓGICOS
FAO/OMS: Baseados em ganho de peso ou retenção de N em “animais de teste”
quando alimentados com uma determinada proteína.
- Dieta com ~10% de proteínas (b.s.): abaixo das necessidades diárias;
- CHO e lipídeos adequados para correto suprimento de energia: proteína
apenas para anabolismo.
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Avaliação do valor nutricional de proteínas
Durante determinados dias (geralmente 9 para ratos): quantidade de dieta
consumida é medida e o Nitrogênio da urina e fezes é medido.
O Quociente de Eficiência Proteica (PER − protein efficiency ratio) é o peso
do animal (em gramas) ganho por grama de proteína consumida.
Fonte proteica X animal de estudo
MÉTODOS BIOLÓGICOS
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Avaliação do valor nutricional de proteínas
Quociente de Eficiência Líquida da Proteína (NPR − net protein ratio) é outro
parâmetro e calcula a capacidade das proteínas na manutenção e crescimento
dos animais.
Crescimento de ratos mais acelerado que humanos / crianças em crescimento
utilizam mais proteínas / idosos utilizam menos proteínas:
- questiona-se os valores de PER e NPR de ratos para estimar as necessidades
humanas, apesar de que procedimentos de correção apropriados estão
disponíveis.
MÉTODOS BIOLÓGICOS
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Avaliação do valor nutricional de proteínas
Já o Valor Biológico de uma proteína (VB) leva em consideração o
metabolismo da proteína:
onde I é o nitrogênio ingerido, NF é o nitrogênio fecal total, NF,e é o
nitrogênio fecal endógeno (obtido por uma alimentação com dieta livre
de proteína), NU perda de nitrogênio total na urina e NU,e perda de
nitrogênio endógeno na urina.
MÉTODOS BIOLÓGICOS
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Avaliação do valor nutricional de proteínas
Já a Utilização Líquida da Proteína (NPU − Net Protein Utilization), isto é, a
porcentagem de consumo de nitrogênio retido como nitrogênio corporal, é tida:
onde I é o nitrogênio ingerido, NF é o nitrogênio fecal total,
NF,e é o nitrogênio fecal endógeno (obtido por uma
alimentação com dieta livre de proteína), NU perda de
nitrogênio total na urina e NU,e perda de nitrogênio endógeno
na urina.
MÉTODOS BIOLÓGICOS
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Avaliação do valor nutricional de proteínas
A cada aminoácido essencial de uma proteína de teste se dá um ESCORE
QUÍMICO, o qual é definido como:
O aminoácido essencial que mostra o menor escore é o aminoácido mais limitante da
proteína de teste (geralmente Lys, Thr, Trp e sulfurados). O escore químico desse
aminoácido limitante fornece o escore químico da proteína de teste.
mg aa / g de proteína teste
mg mesmo aa / g de proteína referência
X 100
MÉTODOS QUÍMICOS
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Avaliação do valor nutricional de proteínas
Escore químico de aminoácido corrigido pela digestibilidade proteica
(Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score - PDCAAS)
Compara o perfil de aminoácidos da proteína alimentar específica contra um perfil
de aminoácidos padrão com a pontuação mais alta possível sendo 1,0. Essa
pontuação significa que, após a digestão da proteína, ela fornece, por unidade de
proteína, 100% ou mais dos aminoácidos indispensáveis essenciais.
mg de aminoácido limitante em 1 g de proteína de teste
mg do mesmo aminoácido em 1 g de proteína de referência
porcentagem de 
digestibilidadeX
A digestibilidade aparente das proteínas pode ser rapidamente determinada in vitro
usando-se uma combinação de três ou quatro enzimas, como tripsina, quimotripsina,
peptidase e protease bacteriana (melhor ser a digestibilidade verdadeira).
MÉTODOS QUÍMICOS
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Avaliação do valor nutricional de proteínas
PROBLEMAS:
1) não distinguem entre D- e L-aminoácidos; só L-aminoácidosutilizados no
anabolismo de animais, pode superestimar o valor nutricional proteínas expostas a
alto pH ou alta temperatura (racemização);
2) não prediz os efeitos negativos de altas concentrações de um aminoácido
essencial sobre a biodisponibilidade de outros aminoácidos essenciais;
3) não leva em conta o efeito de fatores antinutricionais.
Mas quando os escores são corrigidos pela digestibilidade proteica (in vitro),
correlacionam-se bem com ensaios biológicos para as proteínas que apresentam
VB acima de 40%; quando o VB está abaixo de 40%, a correlação é fraca.
MÉTODOS QUÍMICOS
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PER x BV x NPU x PDCAAS
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Bromatologia
DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS NOS 
ALIMENTOS
Prof. Dr. João Paulo Fabi
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
FACULDADE DE CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS
Departamento de Alimentos e Nutrição Experimental
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DETERMINAÇÃO	DE	PROTEÍNAS	EM	ALIMENTOS
- Determinação de umelemento químico elementar (C, N);
- Determinação	de	grupo	específico	da	proteína	(aminoácido,	ligação	
peptídica).	A	conversão	para	conteúdo	de	proteína	é	feita	através	de	um	
fator.
ANÁLISES ELEMENTARES
A. Análise de carbono
•digestãomais fácil do que para o nitrogênio;
•menores erros no resultado por causa da maior quantidade em relação ao
nitrogênio;
•fator de conversãomais constante do que o nitrogênio;
•Desvantagem: maior dificuldade em separar os carbonos
pertencentes à proteína dos carbonos de outros componentes.
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B. Análise de nitrogênio
•é a determinaçãomais 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.
Este fator de conversão gera erros quando o conteúdo em N de um
alimento é muito diferente de 16%. Nestes casos, existem os fatores de
conversão específicos para cada alimento
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Método de Kjeldahl
Johann Kjeldahl
(1849-1900)
Desenvolveu em 1883 o processo básico para 
determinação de nitrogênio orgânico total. Os passos 
incluem:
•Digestão: H2SO4 (conc.) a 350-400oC + catalisador 
•Neutralização e Destilação
•Titulação
•Conversão do teor de N total para teor de 
proteína
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Método de Kjeldahl
Proteína
H2SO4 (conc.) + K2SO4
D + catalisador
(NH4)2SO4
K2SO4 : Aumenta o Ponto de Ebulição do H2SO4 (de 337 para mais de 400oC) 
Digestão mais eficiente
CuSO4 : Catalisador. Acelera o processo de oxidação da matéria orgânica
30
Amostra ANTES da digestão
Amostra DEPOIS da digestão
31
Método de Kjeldahl
Neutralização e Destilação
(NH4)2SO4 + 2NaOH 2NH3 + Na2SO4 + 2H2O
NH3 + H3BO3 NH4H2BO3
Borato de amônio
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Método de Kjeldahl
Titulação
NH4H2BO3 + HCl H3BO3 + NH4Cl
Indicadores: vermelho de metila + azul de metileno
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1 Eq HCl _____________ 1 Eq Nitrogênio
1N (1Eq/1000 mL) _____ 14 g Nitrogênio 
1N (1mL) ____________ 0,014g Nitrogênio
0,1N (1mL) ___________ 1,401mg Nitrogênio
Logo:
1mL (0,1N) __________ 0,0014g Nitrogênio
Vol. de HCl __________ Xg Nitrogênio
Método de Kjeldahl
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A maioria das proteínas possui em média 16% de nitrogênio, se 
levarmos em conta apenas o N das ligações peptídicas
Portanto:
16g N _______ 100g proteínas
1g N ________ Xg
Xg = 100/16 = 6,25
O teor de proteína bruta de um alimento é obtido pela multiplicação 
do teor de N - total pelo fator de conversão (6,25). 
Método de Kjeldahl
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Levando em conta o N nas cadeias laterais de aminoácidos como Lys, Arg, His, 
Trp, Asn e Gln, o teor de N será diferente, logo o fator de correção também!
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Método de Kjeldahl
Conhecendo a composição de AAs de um produto, 
é possível propor fatores mais específicos. 
% de N na proteína Fator
Ovo ou carne 16,00 6,25
Leite 15,70 6,38
Trigo 17,15 5,83
Milho 17,70 5,65
Aveia 18,66 5,36
Soja 18,12 5,52
Arroz 19,34 5,17
37
https://www.youtube.com/watch?v=r0CYLxkNglo
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Método de Kjeldahl
Vantagens
•Aplicável a muitos tipos de alimentos
•Relativamente simples
•Não é caro
•Preciso. Trata-se de um método oficial para a determinação de 
proteínas
• Pode analisar microgramas de proteína em um alimento (micro 
Kjeldhal)
Desvantagens
•Mede Nitrogênio orgânico total, não apenas nitrogênio de proteínas
•Demorado
•Utiliza reagentes corrosivos.
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Método de Kjeldahl
Outras possíveis fontes de N na amostra:
•Amino ácidos livres
•Pequenos peptídeos
•Ácidos nucleicos
•Amino açúcares
•Porfirinas
•Algumas Vitaminas
•Alcaloides
•Ureia
•Íons Amônio
DNA
Clorofila
Cianocobalamina 
(Vit. B12)
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https://www.youtube.com/watch?v=r0CYLxkNgl
https://www.youtube.com/watch?v=r0CYLxkNglo
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Método de Kjeldahl
1. Digestão: H2SO4 (conc.) a 350-
400oC + catalisador 
2. Neutralização e Destilação
3. Titulação
4. Conversão do teor de N total 
para teor de proteína
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METODO DE DUMAS
O método proposto por Jean-Baptiste Dumas (1831) determina N total, após
combustão da amostra a 700 – 900°C e medida volumétrica do N gasoso (impreciso).
Equipamentos recentes completam a análise em 3 minutos e com boa precisão, pois
consegue eliminar a água e CO2 presentes, analisando em detector de condutividade
térmica (TCD) apenas o N elementar.
https://www.youtube.com/watch?v=Jyo0nnyhoas
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ANÁLISE	POR	GRUPOS	FUNCIONAIS
METODO POR ESPECTROFOTOMETRIA ULTRAVIOLETA
Proteínas absorvem UV em 280 nm.
Aminoácidos aromáticos: tirosina, triptofano
METODO POR BIURETO
ligações	peptídicas	formam	um	complexo	de	cor	roxa	com	sais	de	cobre	em	soluções	
alcalinas
MÉTODO DE LOWRY (reagente de FOLLIN-CIOCALTEAU)
reagente	fenol	e	cobre	em	condições	alcalinas:	aminoácidos	aromáticos	
10	a	20X	mais	sensível	que	UV,	100X	mais	sensível	que	o	método	por	biureto
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ANÁLISE	POR	GRUPOS	FUNCIONAIS
METODOS TURBIDIMÉTRICOS
A	medida	é	baseada	na	turbidez	causada	pela	proteína	precipitada	por	algum	agente	
precipitante
MÉTODO DYE-BINDING (ligação de corante)
Corante que forma um complexo colorido com a proteína: “Bradford”
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https://www.youtube.com/watch?v=Jyo0nnyhoas
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REFERÊNCIAS
ORDÓÑEZ, J. A. Tecnologia de alimentos: componentes dos
alimentos e processos. Porto Alegre: Artmed, 2005. v. 1.
FENNEMA, O. R. Química de alimentos. 4.ed. Porto Alegre:
Artmed, 2010.
COULTATE, T. P. Alimentos: a química de seus
componentes. 3 ed. Porto Alegre: Artmed, 2004.
DE MAN, J.M. Principles of Food Chemistry. 3.ed.
Gaithersburg, Maryland, 1999.
BELITZ, ·H.D.; GROSCH, W.; SCHIEBERLE, P. Food
Chemistry. 4.ed. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2009.
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