Aula 4 e 5 Propriedades Funcionais das Proteínas

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Universidade Federal da Paraíba
Centro de Tecnologia
Departamento de Engenharia dos Alimentos
Propriedades Funcionais das Proteínas
Disciplina: Química de Alimentos II
Responsáveis: Drª. Marciane Magnani e Mª. Adma Melo
João Pessoa, 2017.
Proteínas
 As proteínas são as moléculas orgânicas mais abundantes e
importantes nas células e perfazem 50% ou mais de seu peso seco.
 São encontradas em todas as partes de todas as células, são
fundamentais na estrutura e função celulares.
 São formadas por aminoácidos ligados entre si por ligações
peptídicas.
Ligação peptídica: é a união do grupo amino (-NH2) de um
aminoácido com o grupo carboxila (-COOH) de outro aminoácido,
através da formação de uma AMIDA.
Estrutura
Cadeias
polipeptídicas
Regiões da
sequência que
formam estruturas
Regulares (arranjo 
espacial) 
Empacotamento das
estruturas secundárias
formando um ou
múltiplos domínios
(forma tridimensional)
Algumas proteínas são
compostas por várias
estruturas terciárias
Atributos sensoriais:
 Textura, sabor, cor e aparência. 
No alimento são o efeito líquido de interações
complexas entre vários componentes.
Propriedades Funcionais das Proteínas
As proteínas têm uma grande influência sobre os atributos sensoriais
dos alimentos.
Propriedades Funcionais das Proteínas
Ex: Propriedades sensoriais dos produtos de padaria:
Propriedades viscoelásticas e de formação da massa do glúten
do trigo.
Ex: produtos cárneos
Características texturais e de suculência dependem das
proteínas do músculo (actina, miosina, actomiosina e várias
proteínas solúveis da carne).
Propriedades Funcionais das Proteínas
 A “funcionalidade” das proteínas pode ser definida como “as
propriedades químicas e físicas que afetam o comportamento das
proteínas em sistemas alimentares durante o processamento,
armazenamento, preparação e consumo”.
 Função: modificar as características dos produtos.
Características físicas e químicas que proporcionam a 
funcionalidade das proteínas:
Tamanho, forma, composição e sequência de aminoácidos; Razão de
hidrofobicidade/hidrofilicidade; distribuição de cargas, posição e força
das ligações; estruturas secundárias, terciárias e quaternárias;
capacidade de reação com outros componentes.
Propriedades Funcionais das Proteínas
 pH
 Temperatura
 Desnaturação
 Condições de processamento
 Interações com constituintes no alimento
Fatores que interferem na propriedade funcional das proteínas
Propriedades Funcionais das Proteínas
Funções das proteínas em sistemas alimentícios 
Propriedades Funcionais das Proteínas
Propriedades Hidrodinâmicas - Absorção e retenção de água. 
Inchamento, adesão, dispersividade, solubilidade e 
viscosidade, geleificação, precipitação e formação de 
diferentes estruturas, como fibras e massas proteicas;
Propriedades Ligadas a Características de Superfície -
capacidade de formação de espumas, as emulsões e todos 
os fenômenos relacionados com a tensão superficial;
Propriedades Funcionais das Proteínas
Propriedades Funcionais das Proteínas
 Capacidade da proteína em interagir com a água por meio de ligações
tipo ponte de hidrogênio.
 Depende do pH e da temperatura.
1. Solubilidade
Dependem da interação entre as moléculas de proteína e a água:
 Solubilidade
 Capacidade de retenção de água (CRA)
Relacionadas com a textura e propriedades reológicas.
Propriedades Funcionais das Proteínas
 Aminoácidos  três espécies iônicas
 Ponto isoelétrico
pH
Meio ácido
Meio básico
Íon dipolo
Ponto 
isoelétrico
Propriedades Funcionais das Proteínas
É o valor de pH onde a proteína apresenta 
carga elétrica líquida igual a zero.
Ponto isoelétrico das proteínas
Equilíbrio entre as cargas negativas e 
positivas dos grupamentos iônicos.
Precipitação da proteína.
A maioria das propriedades físico-químicas 
das proteínas sofre influência do pH
Propriedades Funcionais das Proteínas
Solubilidade (diminui)
No PI são alteradas propriedades 
funcionais das proteínas, como:
Viscosidade (diminui)
Gelificação(favorecida)
Solubilidade mínima (interação das proteínas com água é mínima)
pH = PI
Moléculas de proteína podem aproximar e interagir entre si, formando
agregados de moléculas que precipitarão.
Os grupos ionizáveis da proteína encontram-se carregados
positivamente ou negativamente, o que permite a interação com
água e facilita a solubilização.
pH > PI ou pH < PI
Propriedades Funcionais das Proteínas
0 - 50ºC  ↑ Solubilidade
Solubilidade x Temperatura
> 50ºC – Desnaturação
Propriedades Funcionais das Proteínas
Classificação das proteínas quanto a solubilidade:
Albuminas: Solúveis em água e coagulam pelo calor.
Ex: ovoalbumina e lactoalbumina;
Globulinas: Pouco solúveis ou insolúveis e coagulam pelo calor.
Ex.: miosina;
Glutelinas: Insolúveis em água, soluções salinas e de etanol.
Solúveis em soluções ácidas e alcalinas. Ex.: glutenina;
Prolaminas: Insolúveis em água e em soluções salinas e solúveis em
soluções de etanol. Ex.:gliadina e zeína.
Propriedades Funcionais das Proteínas
Capacidade da proteína em absorver e reter água
2. Capacidade de Retenção de água
CRA ↓ na faixa do PI da proteína e quando a
proteína está desnaturada
Proteína texturizada de soja
Propriedades Funcionais das Proteínas
 Temperatura: Diminui a medida que aumenta a temperatura;
 pH: Aumenta a medida que o pH se distancia do ponto
isoelétrico. Para a maioria das proteínas a capacidade de
fixação é máxima nos valores de 9,0 a 10,0;
 Concentração salina: Em concentrações baixas, a
hidratação aumenta (efeito salting-in). Em concentrações
elevadas a hidratação diminui (efeito salting-out).
Propriedades Funcionais das Proteínas
Propriedades Funcionais das Proteínas
Queijos, tofu, gelatina, carnes
1. Formação de gel
 Formação de gel
 Formação do glúten
Gel  rede tridimensional ordenada de moléculas protéicas, obtido pela
agregação de proteínas desnaturadas (na presença de água) por meio
de um prévio tratamento térmico seguido de resfriamento.
Água mantém a distância entre os agregados protéicos.
Interações protéicas = pontes de hidrogênio, interações hidrofóbicas e 
pontes dissulfeto.
Facilitadores = adição de ácidos (queijo) ou aquecimento (gelatina) 
influenciam na formação do gel.
Propriedades Funcionais das Proteínas
 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; cor; textura;
 A viscosidade;
A adesão entre partículas
Estabilizar emulsões e espumas.
Propriedades Funcionais das Proteínas
Importante: produtos lácteos, produtos de carne, gelatinas, 
massa de pão, doces, etc.
A GELEIFICAÇÃO PROTEICA consiste na formação de uma 
rede proteica ordenada a partir de proteínas previamente 
desnaturadas.
Propriedades Funcionais das Proteínas
Dispersão aquosa da proteína
Abertura das cadeias 
 Fases de Geleificação
T (> 60 ºC) 
Viscosidade
= dissociação da estrutura 4ª
União e ordenação das 
cadeias desnaturadas Rede tridimensional filamentosa 
estruturada (gel)
Propriedades Funcionais das Proteínas
Desnaturação 
Proteica
Separação das 
Moléculas Proteicas
Interação Proteína-
Proteína
Agregação 
Posterior
 Fases de Geleificação
Propriedades Funcionais das Proteínas
 Existemdois tipos de géis:
Os que se formam rapidamente: são desordenados,
pouco elásticos, opacos e com pequena
capacidade de retenção de água. Formados por
proteínas com elevada proporção de aminoácidos
hidrofóbicos (ovalbumina);
Os que se formam lentamente: São ordenados,
elásticos, transparentes e com alta capacidade de
retenção de água. Formados por proteínas com
baixa proporção de aminoácidos hidrofóbicos
(gelatina);
Propriedades Funcionais das Proteínas
Proteínas alimentares que apresentam melhores 
propriedades geleificantes
 AS PROTEÍNAS MIOFIBRILARES (actina e miosina) a geleificação térmica dessas proteínas é
fundamental na textura de numerosos produtos cárneos, ajuda a estabilizar a emulsão das salsichas;
 AS MICELAS DE CASEÍNA que são utilizadas para preparação de coalhadas, elaboração de
queijos, leites fermentados por sua capacidade de geleificar e provocar coagulação;
PROTEÍNAS DO SORO DO LEITE que apresentam boas propriedades geleificantes a temperaturas de
70ºC a 80 (produtos de panificação);
 AS PROTEÍNAS DA CLARA DO OVO que apresentam as melhores propriedades geleificantes e, por
isso, são usadas habitualmente como agente ligante na indústria (fabricação de derivados cárneos).
Propriedades Funcionais das Proteínas
Complexo protéico formado por proteínas de cereais elasticidade
2. Formação do glúten
Trigo (menor quantidade na aveia, centeio e cevada)
O glúten é incorporado aos lipídeos, amido, proteínas e água, 
formando a massa.
Massa viscoelástica quando misturadas na presença de água em 
temperatura ambiente.
Propriedades Funcionais das Proteínas
Farinha + H2O
 Formação do glúten
Albuminas e 
Globulinas (15%)
Homogeneização mecânica = hidratação das proteínas 
Gliadinas e Gluteninas
Glúten – Complexo proteico
Pontes de H, Vdw, e S-S
Prolaminas 
(Gliadinas) e 
Glutelinas 
(Gluteninas) (85%)
Propriedades Funcionais das Proteínas
Glúten – Complexo proteico
Somente o trigo tem quantidades necessárias de proteínas para 
formar o glúten
Propriedades Funcionais das Proteínas
Elasticidade e 
Coesão
Fluidez, 
Extensibilidade 
e Expansão
Propriedades Funcionais das Proteínas
Propriedades Funcionais das Proteínas
Incluem-se neste item a capacidade de formação de 
espumas, as emulsões e todos os fenômenos relacionados 
com a tensão superficial. 
Proteínas
Superfície
Interface
ar/água
óleo/água
 Características espumantes e/ou emulsificantes são dependentes 
de:
⇨ boa hidrofobicidade de superfície;
⇨ alto grau de flexibilidade; 
Propriedades Funcionais das Proteínas
Espumas  São dispersões de bolhas de gás (ar) em uma fase líquida 
ou semi-sólida contínua, formada pelas chamadas lamínulas.
1. Formação de Espuma
 Formação de espuma
 Capacidade emulsificante
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 
aeradas
Coberturas
Cervejas
Propriedades Funcionais das Proteínas
A desestabilização deve-se fundamentalmente a:
⇨ Perda do líquido da lâmina por gravidade, diferença
de pressão ou evaporação;
⇨ Difusão do gás das bolhas pequenas para as grandes;
⇨ Ruptura da lamínula líquida que separa a fase gasosa;
As espumas alimentícias são bastante instáveis porque apresentam
grande superfície na interface.
Propriedades Funcionais das Proteínas
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.
Avaliação das propriedades espumantes das proteínas:
• Capacidade de formação de espumas;
• Estabilidade da espuma;
• Firmeza da espuma;
Proteína padrão: 
Clara do ovo
Propriedades Funcionais das Proteínas
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.
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.
Propriedades Funcionais das Proteínas
Fatores que influenciam na formação e estabilidade da espuma
Concentração protéica: A concentração proteica influencia as propriedades
das espumas, quanto maior for à concentração, mais densa é a espuma.
Sais: A presença de sais na solução proteica influi na solubilidade, na
viscosidade, no desdobramento e na agregação de proteínas. Esse efeito
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 proteica melhora sua estabilidade,
visto que aumenta a viscosidade e, portanto reduz a perda de líquido das
lamínulas.
Propriedades Funcionais das Proteínas
Exemplo de proteínas que apresentam boas propriedades 
espumantes são: 
 Clara de ovo
 Hemoglobina
As proteínas do soro do leite
 As proteínas do trigo
Ao estudar as propriedades espumantes das proteínas é
necessário distinguir entre as características requeridas para a
formação de espumas e as necessárias para que a proteína
proporcione boa estabilidade.
Propriedades Funcionais das Proteínas
As proteínas podem atuar como emulsificantes 
em emulsões óleo em água
2. Capacidade Emulsificante
Isso se deve ao fato de proteínas terem regiões 
polares e apolares (hidrofílicas e hidrofóbicas)
Leite (emulsão natural O/A): 
Glóbulos de gordura estão dispersos em soluções 
aquosas de proteínas.
CARACTERÍSTICAS IDEAIS:
-Baixo peso molecular;
-Boa solubilidade em água;
- Presença de grupos 
hidrofóbicos.
Propriedades Funcionais das Proteínas
As emulsões são sistemas dispersos de dois líquidos pouco solúveis
ou insolúveis entre si. Algumas podem apresentar gás ou sólidos
dispersos.
 Em geral as proteínas são consideradas bons agentes
emulsificantes porque possuem numa mesma molécula regiões
hidrofílicas e hidrofóbicas.
Fases
Dispersante
Dispersa
água
óleo
Propriedades Funcionais das Proteínas
As emulsões tendem a desestabilizar-se mediante três mecanismos:
⇨ Separação das fases por sedimentação - resulta de uma diferença de densidade
entre as duas fases e consiste na migração de uma das substâncias para o topo da
emulsão.
⇨ Floculação das gotas - um processo de formação de flocos, que são grupos de duas
ou mais partículas que se comportam cineticamente como uma única partícula, mas
cada componente do grupo conserva sua identidade.
⇨ Coalescência das gotas - processo irreversível que consiste na da ruptura dos filmes
finos formados entre duas gotas que se unem para formar uma gota maior.
Propriedades Funcionais das Proteínas
Outros fatores que prejudicam a capacidade emulsificante das 
proteínas são:
 A presença de sais 
 Exposição ao aquecimento
Emulsões alimentícias em que as proteínas atuam como 
emulsificantes:
 O leite (emulsão óleo em água)
 Maionese (emulsãoóleo em água)
 manteiga (emulsão água em óleo)
 margarina (emulsão água em óleo)
Propriedades Funcionais das Proteínas
Propriedades Funcionais das Proteínas
As proteínas são inodoras, mas podem fixar os compostos do flavor e
afetar dessa forma as propriedades sensoriais dos alimentos.
1. Fixação de aromas
 Fixação de aromas
 Viscosidade
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.
Propriedades Funcionais das Proteínas
Estes flavors estranhos se devem aos aldeídos, cetonas, e alcoóis
gerados pela oxidação dos ácidos graxos insaturados. Uma vez
formados, estes compostos se fixam as proteínas e produzem flavor
indesejáveis característicos.
Exemplo: Nos produtos similares de carne elaborados
à base de proteínas vegetais texturizadas (é
fundamental simular o sabor de carne).
A fixação de aroma pelas proteínas pode ser benéfica nos casos em que
se queira modificar o sabor.
Propriedades Funcionais das Proteínas
Qualquer fator que 
modifique a 
conformação proteica 
influi na fixação dos 
compostos voláteis. 
São eles:
• presença de água
• compostos que tendem a
dissociar as proteínas ou a reduzir
as pontes dissulfeto;
• forte proteólise;
• desnaturação proteica;
• processos de desidratação.
A fixação de compostos voláteis às proteínas ocorre apenas 
quando há lugares disponíveis, isto é, quando não estão 
bloqueados por interações proteicas ou de outra natureza.
Propriedades Funcionais das Proteínas
Proteína funcione como bom carregador de aroma:
- ligar-se estreitamente aos aromas;
- retê-los durante o processamento;
- liberá-los durante a mastigação do alimento;
Propriedades Funcionais das Proteínas
A viscosidade de uma solução se relaciona a sua resistência ao
fluxo quando uma força é aplicada.
FLUIDOS PROTEICOS:
DIÂMETRO = VISCOSIDADE 
2. Viscosidade
Propriedades Funcionais das Proteínas
A tixotropia é o fenômeno da diminuição da viscosidade aparente.
 Ruptura das pontes de H entre as cadeias 
laterais quando o fluido é agitado; 
 reestabelecimento após repouso.
interações proteína-água 
interações proteína-proteína
Influências pH
temperatura
concentração proteica e salina
Propriedades Funcionais das Proteínas
O estudo das propriedades funcionais das 
proteínas em alimentos é de fundamental 
importância para o entendimento de como 
podem se comportar os alimentos, naturais ou 
preparados, frente aos diversos processos de 
transformações aos quais os alimentos são 
submetidos.
Propriedades Funcionais das Proteínas
Actina e Miosina 
• Contração 
muscular 
• Rigor mortis
Mioglobina
• Globina + 
heme
• Coloração
Elastina 
• Cocção
• Intumescimento 
e elasticidade
Colágeno
• Função 
estrutural
Obtenção da gelatina
– Baseada nas propriedades de formação de gel:
• Desnaturação, hidrólise e absorção de água à T 64ºC
(bovino), 30 a 40ºC (pescado).
Tecido muscular  alto teor de proteína
Aplicação de Calor
Reação de 
Maillard
Pigmentação 
(hematina ou 
ferrohemocromo)
Desnaturação protéica
Gelatinização do 
colágeno
• Proteínas
– 80% caseína
– 20% prot. do soro (pp. lactoalbuminas e lactoglobulinas)
• PROPRIEDADES DA CASEÍNA
Precipita por ação de ácido à frio (pI - pH 4,7).
Precipita por ação de renina (ou quimiosina).
Contém fósforo, cálcio e enxofre na sua composição.
• Caseinato de cálcio  Precipitação.
É insolúvel na água e no leite está em suspensão coloidal.
Lactose  Reação de Maillard.
• PROPRIEDADES DA ALBUMINA
– Não precipita por ação de ácido à frio.
– Apenas precipita-se por ação do calor (início 60ºC).
– Precipita-se em pH 4,8 (a quente)  queijo.
– Não contém fósforo e cálcio.
– Solúvel no soro do leite  ricota, coalhada.
Obtenção de queijo
– Baseada nas propriedades de solubilidade:
• Leite pH 6,6 - pI da caseína = 4,7.
Aplicação de Calor:
Desnaturação protéica
Redução do teor de lisina -
reação de Maillard
• Trigo, cevada, arroz, milho, centeio e aveia
Composição variada:
• 6 a 15% de proteínas
•Glutelinas e Prolaminas:
• Gérmen e endosperma dos grãos (parte periférica).
Obtenção do glúten
– Propriedades de interação proteína-proteína
Farinha + H2O
Prolaminas
Avenalina – aveia
Gliadina – trigo
Secalina – centeio
Hordeína – cevada
Zeína – milho
Orizina - arroz
Glutelinas
Avenina - aveia
Glutenina – trigo
Secalinina – centeio
Hordenina – cevada
Zeanina – milho
Orizenina - arroz
• Principais proteínas
Ovo  10% de proteínas
Proteínas da clara:
– Sistema protéico  fibras de ovomucina em solução aquosa de
proteínas globulares.
– Alta atividade biológica  enzimas (lisozima), inibidores
enzimáticos (ovoinibidor, ovomucóide), formadores de complexos
(avidina).
• OVOALBUMINA
– Principal fração protéica presente na clara
–Desnaturação  agitação ou batedura e calor.
• CONOALBUMINA (ovotransferrina)
• OVOMUCÓIDE
• LISOZIMA (Ovoglobulina G1)
• OVOMUCINA
• OVOGLOBULINAS G2 E G3  boas formadoras de espuma.
• AVIDINA
• OVOINIBIDOR
• FLAVOPROTEÍNA
• Outras proteínas da clara
Clara em neve
– Baseada nas propriedades de formação de espuma.
– Proteínas globulares da clara  incorporação de ar.
– Durante o batimento da clara - bolhas grandes de ar são
incorporadas, em seguida subdivididas pela ação mecânica
empregada  A proteína desnaturada envolve as bolhas de ar.
– Desnaturação da proteína, onde os grupos hidrofóbicos ficam
dirigidos para a fase gasosa e os hidrofílicos para a fase aquosa.
– Volume da espuma aumenta com o tempo de batimento – até
atingir um volume máximo.
– Aparência da clara em neve  SECA e OPACA ao contrário da
clara úmida e brilhante.
Proteínas da gema:
o FOSVITINA
o LIPOVITELINA
o LIPOVITELININA
o LIVETINA
o LECITINA propriedade emulsificante.
Aplicação de Calor
Aplicação de frio (congelamento)
Desnaturação protéica.
Gelatinização.
Globulinas  perda da capacidade de formar espuma estável.
Gema  perda da capacidade emulsionante.
Dúvidas
admafdmelo@gmail.com