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1 Métodos não instrumentais e instrumentais de análise de proteínas dos alimentos Bromatologia Prof. Dr.ª Janaina Vieira Definição de proteínas • Quimicamente são definidas polímeros de alto peso molecular, cujas unidades básicas são os aminoácidos ligados entre si por ligações peptídicas; • Formam longas cadeias, em várias estruturas geométricas e combinações químicas para formar as proteínas específicas, cada qual com sua própria especificidade fisiológica; • As proteínas são consideradas um dos maiores constituintes da célula viva. Carbono Hidrogênio Oxigênio Nitrogênio Enxofre Características gerais e definições • Por hidrólise total, as cadeias peptídicas dão origem aos aminoácidos (aa) livres -> unidades estruturais básicas ; • Na natureza existem apenas 20 aminoácidos encontrados com frequência; • Os aminoácidos são sólidos incolores, cristalinos, que fundem com decomposição a altas temperaturas. Aminoácidos • Cadeia lateral R influencia as propriedades físico-químicas! Aminoácidos Peptídeos Oligopeptídeos Polipeptídeos Condensação de menor número de aa forma compostos de baixo peso molecular Composto formado por menos de 10 unidades de aa Composto formado por mais de 10 unidades de aa Proteínas em alimentos • Proteínas da carne – Miosina – Actina – Colágeno – Tripsina • Proteínas do leite – Caseína – Lactoalbumina – Lactoglobulina • Proteínas do ovo – Ovoalbuina – Canalbumina – Glicoproteína – Avidina – Lipovitelina – Fosfovitina – Livitina Nitrogênio X Proteínas • A quantidade de N é importante pois a determinação de proteínas geralmente é realizada através da determinação de N • São encontradas em quase todos os alimentos – Origem animal • São proteínas alto valor biológico, ou seja, são proteínas completas que apresentam os aminoácidos em teores necessários à manutenção da vida e crescimento dos novos tecidos • Exemplos: miosina, caseína, ovoalbumina – Origem vegetal • São geralmente de baixo valor biológico ou parcialmente completas • Exemplo: frutas, hortaliças e cereais (prolamina) 2 Funções fisiológicas • Regeneração de tecidos • Catálise de reações (enzimas) • Imunodefesa • Elemento estrutural (colágeno) • O homem necessita ingerir as proteínas na alimentação em qualidade e quantidades adequadas – Função nutricional; – Características sensoriais (textura); – São macromoléculas de estrutura complexa, não apresentando sabor ou odor; – A solubilidade da proteína vai depender do número de grupos hidrofóbicos e hidrofílicos e da distribuição desses grupos na molécula; – Proteínas de origem animal são consideradas de maior valor biológico. Proteínas Simples Conjugadas Derivadas Funções nos alimentos Conceitos importantes para a análise de proteínas • Apresentam cadeias compostas por até 20 diferentes aminoácidos, unidos por ligações peptídicas; • Aminoácidos diferentes => proteínas diferentes; • Proteínas possuem cargas elétricas que variam com o meio; • Baseado no fato de as proteínas terem porcentagem de nitrogênio quase constante, em torno de 16%, o que se faz normalmente é determinar o nitrogênio e, por meio de um fator de conversão, transformar o resultado em proteína bruta; • A degradação de proteínas leva à formação de polímeros menores e finalmente aos aminoácidos livres. Métodos para a determinação do teor de proteínas • Pelo teor de Nitrogênio • Fundamenta-se na destruição completa da matéria orgânica por digestão com ácido sulfúrico, sendo o nitrogênio da amostra transformado em sulfato de amônio • É realizado em 3 fases • Digestão • Destilação • Titulação • Conversão do N total para teor de proteínas Método Kjeldahl Métodos para a determinação do teor de proteínas ➢ Método de Kjeldhal (Johan Gustav Christoffer Thorsager Kjeldhal, 1883) • Princípio: conversão de todo o nitrogênio do alimento em amônia. • Procedimento: (1) Digestão: PTNs + H2SO4 + calor + catalisadores (NH4)2SO4 (2) Neutralização e destilação: (NH4)2SO4 + 2NaOH 2NH3 NH3 + H3BO3 (NH4)3BO3 (3) Titulação: (NH4)3BO3 + HCl H3BO3 • Cálculos: (1) %N = (100 x mL de HCL x N HCl x 0,014)/Peso da amostra (g) (2) % PTNs = % N x 6,25 • Digestão • Destilação 3 Destilador de Kjeldahl • Titulação Amostra que saiu do destilador + ácido bórico + indicadores HCl • Conversão do N total Cálculo 1 Eq HCl ----------------- 1 Eq Nitrogênio 1N (1Eq/1000 mL) ------ 14 g Nitrogênio 0,1N (1mL) ---------------- 0,0014g Nitrogênio Proteína (%) = K x V x Fator P Onde: K = Fc x 0,0014 x 100 Fc = fator de correção da solução de ácido P = massa da amostra em gramas V = volume da solução de ácido gasto na titulação Fator = fator de conversão de nitrogênio para proteína Teor de proteínas e % de nitrogênio protéico de alguns alimentos Alimento Proteína (%) Nitrogênio protéico (%) Fator para conversão (%) Maçã com casca 0,2 Alface 1,0 Batata 2,1 Leite integral 3,3 15,7 6,38 Arroz 7,1 19,34 5,17 Ovo 12,5 16 6,25 Farinha de trigo 13,7 18,76 5,33 Frango 23,1 16 6,25 Queijo Cheddar 36,2 15,7 6,38 Soja 36,5 18,12 5,52 Métodos pelas características de um grupo presente (AAs e ligações peptídicas) • Métodos que utilizam cobre ➢ Método do biureto (Riegler, 1914) • O método se baseia na reação do reativo do biureto, que é constituído de uma mistura de cobre e hidróxido de sódio com um complexante que estabiliza o cobre em solução; • Dessa forma, substâncias que contém duas ou mais ligações peptídicas formam um complexo de cor roxa com sais de cobre em soluções alcalinas. 4 Método do biureto – principais caraterísticas e aplicações • Rápido; • Utiliza reagentes de baixo custo; • Por envolver uma reação com a ligação peptídica, envolve proteína e não nitrogênio total; • Principal desvantagem: Não é considerado um método muito sensível; • Está sujeito à interferência de substâncias que possam reagir com os íons cobre. • Procedimento: (1) o reagente de biureto (CuSO4 + NaKC4H4O6+ NaOH + água) é adicionado à solução de proteínas; (2) A mistura é incubada a 37ºC/ 20 min; (3) Mede-se a absorbância da solução em 540 nm; (4) Faz-se uma curva de calibração utilizando BSA como padrão. • Interpretação dos resultados: ➢ Método de Lowry (Lowry et al., 1951) • O princípio do método baseia-se em uma mistura contendo molibdato, tungstato e ácido fosfórico, (reagente Folin-Ciocalteau), que sofre uma redução quando reage com proteínas, na presença do catalisador cobre (II), e produz um composto com absorção máxima em 750 nm; • Etapas: 1ª etapa: reação do biureto (cobre complexa com as ligações peptídicas); 2ª etapa: tirosina e triptofano presentes nas proteínas reduzem o reagente de Folin-Ciocalteu (ácido fosfotungístico-fosfomolibídico) desenvolvendo uma cor azulada. ➢ Método de Lowry (Lowry et al., 1951) ▪ Aplicações ▪ A principal vantagem do método de Lowry é sua alta sensibilidade; ▪ Desvantagens: ▪ Está sujeito à interferentes ▪ Apresenta longo tempo de análise Métodos de separação, identificação e quantificação de proteínas ➢ Separação por solubilidade das proteínas (precipitação isoelétrica) 5 ➢ Separação por tamanho (cromatografia por exclusão) ➢ Consiste na passagem da proteína através de uma coluna (fase estacionária), que é desenhada para reter ou diminuir a velocidade da passagem da fase móvel, onde estão as proteínas; ➢ Baseia-se no tamanho, carga ou afinidade química da molécula. ➢ Separação por tamanho (cromatografia por exclusão) ➢ Separação por adsorção (cromatografia líquida de alta eficiência - HPLC) ➢ Separação por tamanho e carga elétrica das proteínas (eletroforese)➢ Técnica de separação de moléculas que envolve a migração de partículas em um gel (poliacrilamida ou agarose) durante a aplicação de uma diferença de potencial; ➢ Moléculas menores migram mais rapidamente que as maiores; ➢ Formação de bandas de proteínas; ➢ Proteínas detectadas com uso de corante (ex. azul de Comassie). ➢ Separação por tamanho e carga elétrica das proteínas (eletroforese) 6 Considerações finais ✓ Mediante a determinação de proteínas é possível avaliar características nutricionais e tecnológicas nos alimentos analisados. ✓ Os métodos de determinação de proteínas estão baseados principalmente no que diz respeito determinação de nitrogênio. ✓ Dependendo do método e dos procedimentos aplicados as determinações poderão ser quantitativas ou qualitativas. ✓ Diversos fatores devem ser analisados antes da escolha de um método para determinação de proteínas totais, sendo necessário o conhecimento da natureza dos constituintes da amostra e suas concentrações aproximadas. ➢ Referências Bibliográficas • ZAIA, D.A.M.;ZAIA, C.T.B.V.; LICHTIG, J. Determinação de proteínas totais via espectrofometria: vantagens e desvantagens dos métodos existentes. Química nova, v.21, n.6, p. 787-793, 1998. • CECCHI Heloísa Máscia; Fundamentos teóricos e práticos em análise de alimentos. São Paulo; Editora Unicamp; 2007. • INSTITUTO ADOLFO LUTZ. Normas analíticas, métodos químicos e físicos para análise de alimentos. São Paulo: IAL, 1985, v.1, 371p. • LEHNINGER, A.L. Lehninger: principles of biochemistry (Lehninger: princípios de bioquímica). 4ª Ed. São Paulo. SARVIER, 2006. 1202p.
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