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• Proteína vem do grego proteois = primeira classe • São macromoléculas resultantes da condensação de moléculas α aminoácidos através da ligação peptídica. Definição 2 • As proteínas são polipeptídios que resultam na condensação de milhares de moléculas de α aminoácidos. Aminoácidos 3 Composição Composição: • Contém sempre : • Elementos organógenos: C, H, O, N. • Menor prorporção: Fe, Cu, S, P, Zn. • Composição percentual: Exemplo: • Mioglobulina: 17.000 • Gliadina: 28.000 • Pepsina: 35.500 • Insulina: 36.000 • Ovoalbunina: 45.000 • Hemoglobina: 68.000 • Soroglobulina: 180.000 • Caseína: 375.000 4 • C: 50 à 55% • H: 6 à 7% • O: 19 à 24% • N: 15 à 19% • S: 0 à 2,5% • Caseína: 375.000 • Fribrinogênio: 450.000 • Tiroglobulina: 630.000 • Hemocianina: 2.800.000 • Vírus: 250.000.000 As macromoléculas possuem pesos moleculares variado s desde alguns milhares até vários milhões. Proteínas Tem como base de sua estrutura os polipeptídios formados de ligações peptídicas entre os grupos amino (-NH2) de um aminoácido e carboxílico (-COOH) de outro, ambos ligados ao carbono alfa de cada um dos aminoácidos 5 A quase totalidade da proteína consumida pelo homem é de origem animal e vegetal e somente pequena quantidade é proveniente das chamadas fontes não convencionais. H Proteínas Apesar de apresentarem estruturas e funções tão diversificadas, 6 tão diversificadas, são sintetizadas a partir de apenas 20 moléculas de diferentes aminoácidos A M O R -- M O R A R O M A ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL Uma proteína pode apresentar diferentes graus de estruturação Primária; Secundária; 7 Secundária; Terciária; Quaternária. Grau de estruturação das proteínas 8 Ligações peptídicas Pontes de Hidrogênio Interações de Van der Waals Interações Eletrostáticas Interações Hidrofóbicas Pontes de Hidrogênio Interações de Van der Waals Interações Eletrostáticas Interações Hidrofóbicas Uniões Covalentes de Dissulfeto PROTEÍNAS X ALIMENTOS Proteínas são componentes essenciais de vários gêneros alimentícios. Muitas vezes as proteínas ocorrem nos alimentos em combinação física ou química com carboidratos ou 9 combinação física ou química com carboidratos ou lipídios, ou seja, compostos não protéicos denominados, coletivamente, de grupos prostéticos . As glicoproteínas, glicolipídios e lipoproteínas afetam as propriedades reológicas de soluções alimentícias. Importância Juntamente com os glicídios e os lipídeos, as proteínas constituem a alimentação básica dos animais. No entanto, podemos dizer que as proteínas são ainda mais importantes, pois são fundamentais na estrutura, funcionamento e reprodução de todas as células vivas. 10 A qualidade de um alimento é definida pela sua composição e suas propriedades nutricionais e funcionais (ovo, leite). As propriedades funcionais têm sido definida como qualquer propriedade de um alimento ou componente de um alimento, excetuando-se as nutricionais , que influenciam a sua aceitação e utilização (R maillard). De acordo com a polaridade do grupo R, os aa são divididos em duas grandes categorias: 1. aa apolares (grupo R hidrofóbico , constituídos por cadeias orgânicas com caráter de hidrocarboneto que não interagem com a água ). Propriedades físico-químicas das proteínas 11 interagem com a água ). 2. aa polares (grupo R hidrofílico , com carga elétrica neutra ou cargas residuais (+ ou -) que os capacitam a interagir com a água ). Propriedades funcionais �São propriedades que influenciam no comportamento de alguns alimentos �Cada proteína apresenta determinada característica que depende:característica que depende: �Cadeia de aa �Composição dos aa �Estrutura 1ª, 2ª ou 3ª, entre outras … �E de fatores intrinsecos e extrínsecos.. � O estudo das propriedades funcionais das proteínas em alimentos é de fundamental importância, tendo em vista que a escolha e o emprego correto das proteínas para produção de alimentos estão diretamente relacionados com o conhecimento prévio que se têm das propriedades funcionais das proteínas. Propriedades funcionais 13 � Propriedades funcionais têm características que conduzem o comportamento de proteínas nos alimentos durante o processamento, preparação e armazenamento , assim como a influência na qualidade, utilização e aceitação d o alimento frente ao consumidor . PROPRIEDADE FUNCIONAL ALIMENTO Solubilidade, viscosidade Bebidas Viscosidade, capacidade de absorção de água Cremes, sopas Formação de massa Massas alimentícias, pães Espuma, emulsificação , cap. Absorver água Propriedades funcionais Espuma, emulsificação , cap. Absorver água Pães, bolos… Geleificação e espuma Sobremesas lácteas Emulsificação, viscosidase, geleificação Queijos Geleificação, cap. absorção de água, emulsificação Produtos de carne cozidos Texturização, fixação de aromas e retenção de água Similares de carne Emulsificação Maionese, manteiga Geleificação, formação de espuma Produtos de ovo As reações químicas do tipo proteína-água, proteína-proteína e proteína-lipídio, são as de maior interesse para as propriedades funcionais. Assim, as propriedades funcionais das proteínas podem ser classificadas em três grupos: Propriedades físico-químicas das proteínas 15 CLASSIFICAÇÃO POR GRUPOS 1. Propriedades de hidratação; 2. Propriedades relacionadas com a interação Proteína - proteína; 3. Propriedades de superfície. 16 Propriedades de hidratação Dependem da interação entre as moléculas de proteína e a água: 1 - Solubilidade; 2 - Capacidade de retenção de água (CRA).de água (CRA). 11.. SolubilidadeSolubilidade • Capacidade da proteína em interagir com a água por meio de ligações tipo ponte de hidrogênio. • Depende do pH e da temperatura. 17 Meio básico Propriedades de hidratação pH: •Aminoácidos� três espécies iônicas •Ponto isoelétrico 11.. SolubilidadeSolubilidade - Meio ácido Meio básico Íon dipolo Ponto isoelétrico 18 •Ponto isoelétrico das proteínas É o valor de pH onde a proteína apresenta carga elétrica líquida igual a zero. Equilíbrio entre as cargas negativas e positivas dos grupamentos Equilíbrio entre as cargas negativas e positivas dos grupamentos iônicos. Precipitação da proteína (se torna insolúvel). A maioria das propriedades físico-químicas das prot eínas sofre influência do pH, por dependerem do estado de ioniz ação dos grupos ionizáveis (radicais e resíduos). 19 •No pI são alteradas propriedades funcionais das proteínas, como: Solubilidade (diminui) Viscosidade (diminui) Gelificação (favorecida) • pH = pI (Ex: leite coagulado) • pH > pI ou pH < pI (Ex: leite normal) Os grupos ionizáveis da proteína encontram-se carregados positivamente ou negativamente, o que permite a interação com água e facilita a solubilização. • pH = pI (Ex: leite coagulado) Solubilidade mínima (interação das proteínas com água é mínima). Moléculas de proteína podem aproximar e interagir entre si, formando agregados de moléculas que precipitarão. 20 Solubidade x Temperatura 0 a 50ºC ���� ↑ Solubilidade. > 50ºC - Ocorre Desnaturação (Ex: ovo frito) 22.. CapacidadeCapacidade dede retençãoretenção dede águaágua (CRA)(CRA) Capacidade da proteína em absorver e reter água. CRA ↓ na faixa do pI da proteína e quando a proteína está desnaturada 21 22 1 - Geleificação � Um gel é uma fase intermediária entre um sólido e um líquido . � A maioria dos géis protéicos alimentares são preparados aquecendo uma solução de proteína. � A geleificação protéica é uma propriedade funcional com grandes aplicações em Tecnologia de Alimentos, já que se aplica não apenas à formação de géis viscoelásticos , mas também para melhorar: A absorção de água; Propriedades - interação proteína-proteína 23 A absorção de água; A viscosidade; A adesão entre partículas e Para estabilizar emulsões e espumas . Proteínas alimentares que apresentam melhores propr iedades geleificantes �As proteínas miofibrilares (actinae miosina ) que influi na textura das carnes reestruturadas, ajuda a estabilizar a emulsão das salsichas. �As micelas de caseína que são utilizadas para preparação de coalhadas elaboração de queijos, leites fermentados. �As proteínas da clara do ovo que são utilizadas como agente ligante na fabricação de derivados cárneos. 2 - Formação do glúten Complexo protéico formado por proteínas de cereais � elasticidade Trigo (maior quantidade)Trigo (maior quantidade) (menor quant. na aveia, centeio e cevada ). O glúten formado é incorporado aos lipídeos, amido, proteínas e água, formando a massa . Massa viscoelástica quando misturadas na presença de água em temperatura ambiente. 24 GLÚTENGLÚTEN GLIADINAGLIADINA GLUTENINAGLUTENINA 25Massa viscoelástica 26 1 - Formação de espuma – Espumas � São dispersões de bolhas de gás (ar) em uma fase líquida ou semi- sólida contínua. – Formada durante o batimento de uma– Formada durante o batimento de uma solução protéica na presença de ar (incorporado na forma de bolhas). – Proteínas formam um filme protéico estável, semi-rígido e elástico, que envolve as pequenas bolhas formadas. PÃES SOBREMESAS CERVEJAS 27 Propriedades funcionais Espumante � As espumas são dispersões de gotas de gás (ar) em fase contínua líquida ou semi-sólida, formada pelas chamadas lamínulas. � A capacidade de formar e estabilizar espumas não é a mesma para todas as proteínas. Existem vários fatores que influenciam a estabilidade e a formação de espumas Fatores que influenciam na formação e estabilidade da espuma 28 Fatores que influenciam na formação e estabilidade da espuma � pH - as espumas estabilizadas por proteínas apresentam maior estabilidade no ponto isoelétrico . As proteínas são pouco solúveis no ponto isoelétrico, apenas a fração solúvel influi na formação da espuma. Como sua concentração é muito baixa , a quantidade de espuma que se forma é pequena, mas a estabilidade é alta . � A qualquer outro pH , que não o do PI, a capacidade de formação de espuma das proteínas é normalmente muito boa , mas a sua estabilidade é fraca . Fatores que influenciam na formação e estabilidade da espuma � Lipídios - os lipídios, quando presentes em concentrações superiores a 0,5%, inibem as propriedades espumantes das proteínas. Os filmes de lipídios não têm propriedades de coesão e viscosidade para estabilizar a pressão interna das bolhas da espuma, o que provoca a sua rápida expansão e colapso. � Concentração protéica - a concentração protéica influencia as propriedades das espumas, quanto maior for à concentração, mais densa é a espuma. � Sais - a presença de sais na solução protéica influi na solubilidade, na viscosidade, no desdobramento e na agregação de proteínas. Esse efeito 29 depende do tipo de sais e da solubilidade das proteínas. Por exemplo o NaCl reduz a estabilidade das espumas por provocar diminuição de viscosidade. Já os íons de cálcio Ca2+ melhora a estabilidade ao interagir com os grupos carboxila das proteínas. � Açúcares - a adição de açúcares à espuma protéica melhora sua estabilidade, visto que aumenta a viscosidade e, portanto reduz a perda de líquido das lamínulas. � Exemplo de proteínas que apresentam boas propriedades espumantes são: clara de ovo. a hemoglobina. gelatina. as proteínas do soro do leite. as proteínas do trigo . 2 - Capacidade emulsificante – As proteínas podem atuar como emulsificantes em emulsões (óleo em água). – Isso se deve ao fato de proteínas terem regiões polares e apolares terem regiões polares e apolares (hidrofílicas e hidrofóbicas). LeiteLeite (emulsão(emulsão naturalnatural O/A)O/A) 30 Glóbulos de gordura estão dispersos em soluções aquosas de proteínas. Propriedades funcionais Emulsificante � As emulsões são sistemas dispersos de dois líquidos pouco solúveis ou insolúveis entre si. � Em geral as proteínas são consideradas bons agentes emulsificantes porque possuem numa mesma molécula regiões hidrofílicas e hidrofó bicas. � Em pH próximo ao ponto isoelétrico as proteínas apresenta uma redução ou perda da atividade emulsificante onde a carga líquida e a solubilidade 31 apresentam-se reduzida. � Outros fatores que prejudicam a capacidade emulsificante das proteínas são: � A presença de sais e � Exposição ao aquecimento. � Exemplos de emulsões alimentícias em que as proteínas atuam como emulsificantes: � O leite (emulsão óleo em água). � Maionese (emulsão óleo em água). � manteiga (emulsão água em óleo). � margarina a (emulsão água em óleo). 32 Propriedades funcionais 1 - Fixação de aromas � As proteínas são inodoras, mas podem fixar os compostos do flavor e afetar dessa forma as propriedades sensoriais dos alimentos. � Várias proteínas, especialmente os concentrados de proteínas de sementes oleaginosas e do soro lácteo levam consigo flavors indesejáveis, que limitam sua utilidade para fins alimentícios. 33 � Estes flavors estranhos se devem fundamentalmente a aldeídos, cetonas, e alcoóis gerados pela oxidação dos ácidos graxos insaturados. Uma vez formados, estes compostos se fixam as proteínas e dão flavor estranhos característicos. � A fixação de aroma pelas proteínas pode ser benéfica nos casos em que se queira modificar o sabor. Exemplo: nos produtos similares de carne elaborados à base de proteínas vegetais texturizadas (é fundamental simular o sabor de carne). Propriedades funcionais 2 - Viscosidades � A viscosidade de um fluido é a medida de sua resistência a fluir ou a romper-se. � A viscosidade dos fluidos protéicos está diretamente relacionada com o diâmetro aparente das moléculas dispersas e depende: � Das características próprias de cada proteína (massa, volume, estrutura, cargas elétricas, etc). 34 cargas elétricas, etc). � Das interações proteína-água (determina o inchamento das moléculas). � Das interações proteína-proteína (influem no tamanho dos agregados). � Portanto, a perda da viscosidade dos fluidos protéicos é sempre determinada pela diminuição do diâmetro aparente das moléculas. � A viscosidade é também afetada pelo: pH. Temperatura. Concentração protéica e salina. Desnaturação protéica • A desnaturação de uma proteína é a desorganização da estrutura original • Agentes desnaturantes são os que provocam a desorganização. 1. agentes físicos (calor, frio , agitação mecânica ) 2. agentes químicos (pH:ácidos fortes, bases fortes, solventes e solutos orgânicos ) 35 � Ovo; � Leite, coalhada, queijos; � Sangue. QUESTÃO 19 ENADE 2008 Proteínas são constituintes alimentares que, além d o valor nutricional, interagem quimicamente entre si e com os demais con stituintes e, assim, apresentam propriedades funcionais que definem a qu alidade dos alimentos. Propriedades funcionais são aquelas que, isoladamen te ou em conjunto, possibilitam o desenvolvimento de diferentes produt os. Atualmente, para atender à demanda dos consumidores quanto aos aspec tos de saúde e bem- estar, vários produtos têm sido desenvolvidos como, por exemplo, aqueles com teor reduzido de gordura. Proteínas globulares, normalmente aquelas obtidas do soro de queijo, têm sido usadas como sub stitutos de gordura em alimentos como requeijão light, queijo light, choco lates, entre outros. 36 alimentos como requeijão light, queijo light, choco lates, entre outros. Considerando-se tais informações, se um tecnólogo em alimentos pretende desenvolver um produto cremoso, light, com substituição de 50% da gordura por material protéico, que propriedades funcionais relevantes ele deve considerar para a escolha da proteína a ser usada nesse produto? a) capacidade de aumentar o extrato seco e a textura do produto b) capacidade de formar fibras insolúveis c) capacidade de formar pigmentos escuros d) capacidade de melhorar o sabor e o aroma do produto e) capacidade de formar emulsão e de se hidratar QUESTÃO 33 ENADE 2016 O tratamento fundamental da Doença Celíaca é a excl usão total da dieta de alimentose seus derivados que contenham glúten. At ualmente, o mercado oferece uma diversidade de produtos isentos de glút en, no entanto, seu custo elevado inviabiliza o consumo para boa parcela dos pacientes celíacos. Como alternativas para estes, há farinhas industrializadas isentas de glúten ou misturas caseiras de farinha sem glúte n para receitas saudáveis. Considerando essas informações, assinale a opção em que se apresenta uma mistura de farinhas que pode ser usada por pess oas celíacas. 37 a) Fécula de batata, tapioca e cevada. b) Farinha de trigo, triticale e amaranto. c) Farinha de arroz, fécula de batata e araruta. d) Farinha de arroz, polvilho doce e semolina. e) Semolina, amaranto e trigo sarraceno. QUESTÃO 16 TEC ALIM 2011QUESTÃO O controle dos processos térmicos aplicados a alime ntos é essencial, visto que o uso descontrolado do calor altera as propried ades nutricionais dos alimentos, comprometendo também suas característica s sensoriais. Além disso, o uso do frio deve ser controlado a fim de q ue essas perdas sejam evitadas. Considerando as causas e os efeitos dos processos i ndustriais gerados no valor nutricional dos alimentos, conclui-se que a) o valor biológico das proteínas é reduzido pela destruição dos aminoácidos ou por reações de escurecimento não enzimático. 38 por reações de escurecimento não enzimático. b) a oxidação de alguns compostos orgânicos ocorre quando o alimento é exposto ao ar ou como resultado da ação do calor ou lipases. c) as operações unitárias que não envolvem o calor (limpeza, sanitização, seleção) apresentam efeitos indesejáveis ao conteúdo nutricional dos alimentos. d) na refrigeração o endurecimento causado pela solidificação de óleos e gorduras leva a perdas nutricionais nos alimentos. e) a remoção do calor em alguns alimentos causa a gelatinização do amido, coagulação de proteínas e a formação de compostos antinutricionais. QUESTÃO 35 Engenharia IV 2011 QUESTÃO Os concentrados protéicos de pescado são preparados a partir de subprodutos da indústria processadora de pescado (que normalmente utiliza o descarte comestível do processamento do pescado magro). Os concentrados protéicos de pescado podem ser obtidos de diferente formas, como, por exemplo, por meio da hidrólise química da proteína. Esses concentrados podem ser utilizados como ingredientes na elaboração de diferentes produtos, com funções variadas, podendo atuar como um substituto de gordura ou para melhorar as propriedades funcionais e nutricionais de produtos emulsionados. 39 Em uma pesquisa, foram avaliados dois concentrados protéicos de pescado, obtidos por extração química (uma alcalina e a outra ácida), que foram comparados com a polpa do pescado (corvina) in natura. As três amostras foram avaliadas em relação à capacidade de retenção de água (CRA) e à solubilidade, que são características muito importantes na caracterização de uma proteína. As características avaliadas nos diferentes compostos podem ser observadas nas figuras 1 e 2. Na figura 1, observam-se as curvas de solubilidade do concentrado protéico ácido (CPAc), do concentrado proteico alcalino (CPAl) e da polpa de corvina in natura (Polpa). Na figura 2, estão representadas as curvas da capacidade de retenção de água (CRA) dos três tipos de proteína. 40 FONTANA, A.; CENTENARO, G. S.; PALEZI, S. C.; PRENTICE-HERNÁNDEZ, C. Obtenção e avaliação de concentrados proteicos de corvina (micropogonias furnieri) processados por extração química. Química Nova , São Paulo, v. 32, n. 9, p. 2299-2303, 2009 (Com adaptações). A partir da análise das figuras 1 e 2, avalie as seguintes afirmações. I. O ponto isoelétrico (pI) de uma proteína corresponde ao valor de pH no qual a molécula encontra-se eletricamente neutra, ou seja, quando o número de cargas positivas é igual ao número de cargas negativas. II. Para as três amostras avaliadas (os dois concentrados protéicos e a polpa de corvina) no pH igual a 5, observou-se a menor solubilidade e reduzida capacidade de retenção de água (CRA). III. Quanto menor a solubilidade de uma proteína, menor será sua interação com água e, conseqüentemente, a sua capacidade de retenção de água 41 com água e, conseqüentemente, a sua capacidade de retenção de água será maior. IV. No ponto isoelétrico (pI), a proteína apresenta uma solubilidade mínima. E, no caso estudado, o pI da proteína de corvina corresponde ao pH = 5. É correto apenas o que se afirma em a) I e II. b) I e III. c) III e IV. d) II, III e IV. e) I, II e IV.
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