Tecnologia de alimentos - Resumo Propriedades Funcionais das Proteínas

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Universidade Federal de Campina Grande
Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar
Unidade Acadêmica de Tecnologia em Alimentos - Campus de Pombal
Aluna: Sabrina de Medeiros Fontes Matrícula: 90821025
Disciplina: Química de Alimentos I Professora: Fernanda Vanessa
Propriedades Funcionais das Proteínas
e dos Alimentos Protéicos
As propriedades funcionais das proteínas são definidas propriedades físico-químicas que afetam o seu comportamento no alimento durante o preparo, processamento e armazenamento, e contribuem para a qualidade e atributos sensoriais dos alimentos.
Suas propriedades funcionais podem ser classificadas em hidrofílicas, afinidade com a água; interfásicas, capacidade das moléculas de proteína se unirem formando uma película entre duas fases imiscíveis; intermoleculares, capacidade de formarem ligações entre si ou com outros componentes dos alimentos; reológicas, dependem de características físicas e químicas específicas das proteínas; e organolépicas, manifestam-se através dos órgãos dos sentidos, referindo-se a textura, cor, sabor e aroma.
Fatores como temperatura, pH, processos de obtenção e isolamento de proteínas, entre outros, podem afetar essas propriedades funcionais.
Existem sistemas formados por componentes que interagem entre si. Esses sistemas podem ser classificados como simples, quando a proteína é avaliada fora do mesmo, em condições específicas; natural, quando a proteína é avaliada como um componente do sistema natural; complexo, quando há combinação de proteínas de um sistema com um alimento resultando em um novo produto; e modelos, quando os componentes desses sistemas não imitam os encontrados nos alimentos.
Para que esses sistemas sejam estudados, é necessário uma determinada metodologia. Essa metodologia pode ser objetiva, quando se utiliza sensores e instrumentos, subjetiva, quando se faz uma análise sensorial, ou semi-objetiva, quando se utiliza metodologia objetiva e subjetiva.
Sabe-se que um sistema necessita de uma metodologia que utiliza provas sensoriais, quando se deseja realizar um estudo de funcionalidade desse sistema. Quando a metodologia não utiliza essas provas, apresenta maior economia quanto aos custos e tempo de realização do estudo.
Critérios devem ser considerados quando se faz o desenho de um sistema modelo em um estudo de funcionalidade. Tais fatores envolvem o desenvolvimento técnico e procedimentos de preparação da amostra. A subdivisão, por exemplo, aumenta o contato da proteína com o sistema em que ela se encontra e com os demais componentes da amostra. Na homogeneização, ocorre o equilíbrio perfeito entre a proteína, seu sistema e os demais componentes da amostra. A temperatura também está entre esses fatores, pois sua variação implica na desnaturação da proteína, sendo assim, deve ser feita uma padronização da mesma. Assim como a temperatura, o pH também tem influência sobre a funcionalidade das proteínas, pois algumas propriedades dependem do estado de ionização. Forças podem ser aplicadas, portanto deve ser feita uma padronização na aplicação dos agentes utilizados. E quanto à medição, as propriedades funcionais podem ser medidas com o auxílio de equipamentos específicos para isso.
Propriedades Hidrofílicas
As proteínas são julgadas quanto à solubilidade em hidrofílicas, considerando a água como seu solvente. Como as amostras podem ser sólidas, pode-se fazer uma série de procedimentos para que haja a separação entre fração solúvel e insolúvel. Assim, sua solubilidade será determinada pela quantidade de nitrogênio na fração solúvel e calculando-se o índice de solubilidade do nitrogênio, também chamado de ISN. Outros índices podem ser determinados, a exemplo do índice de solubilidade da proteína (ISP) e índice de dispersibilidade da proteína (IDP).
O grau de hidratação se diferencia de retenção de água. Este está relacionado com a quantidade de água que a proteína ou alimento protéico acumula, após uma série de procedimentos testes. Já a retenção de água, se baseia na medição da água retirada da proteína ou alimento protéico, após determinados procedimentos. Tendo em vista que em tecidos musculares, podemos encontrar água livre e água ligada.
Alguns fatores afetam a capacidade de retenção de água. Podemos destacar o pH, que se mantiver aproximado de 5, diminui o grau dessa retenção, e se for afastado do ponto isoelétrico, aumenta essa retenção. Também podemos citar a desnaturação das proteínas, que é a quebra da estrutura secundária ou terciária da mesma, e o estado de contração das miofibrilas, onde ambas diminuem a retenção de água.
Já em produtos cárneos, podemos fazer a medição de retenção da água de algumas maneiras, fazendo simples medição do suco ou do fluído por ação do calor, utilizando métodos de pressão ou centrifugação.
Propriedades Interfásicas
	Emulsão é um sistema heterogêneo que consiste em um líquido imiscível, completamente difuso em outro na forma de gotículas com diâmetro superior a 0,1 micron. As emulsões são classificadas como emulsão do tipo óleo em água e emulsão do tipo água em óleo. Na primeira, as gotículas de óleo estão dispersas na fase aquosa, como por exemplo, na maionese, leite, emulsões cárneas e sopas. Na emulsão do tipo água em óleo, as gotículas de água estão dispersas na fase oleosa, como por exemplo, na manteiga e margarina.
Para que uma emulsão se torne estável, é necessário um agente emulsificante. Este, é definido como qualquer substância capaz de ajudar a formação de uma mistura estável de duas substâncias anteriormente imiscíveis, como por exemplo, óleo e água. As proteínas podem atuar como emulsificantes iônicos naturais. Por serem moléculas ampifílicas, as proteínas migram espontaneamente para a interface da emulsão do tipo óleo em água. A caseína do leite é a proteína mais utilizada como emulsificante.
Fatores como a viscosidade, tamanho da partícula de gordura, temperatura e pH podem afetar a formação e estabilidade de uma emulsão. A capacidade máxima de emulsificação de uma proteína é verificada a partir do momento em que há a quebra da emulsão, podendo ser visível ou ouvido se houver separação de fases, pois quando isso acontece um som é produzido, ou podendo ser visto em um amperímetro. Sua estabilidade pode ser medida através do índice de atividade emulsificante, também chamado de IAE.
Nas propriedades interfásicas também podem haver formação de espuma. As espumas alimentícias podem ser definidas como uma dispersão de glóbulos de gás, geralmente o ar, separados por uma suspensão de proteínas que reduz a tensão superficial entre o ar e o líquido, facilitando a deformação do segundo e assim se formam filmes estruturais em volta das gotas de ar, prendendo-o e formando bolhas. A capacidade de uma proteína em formar espuma refere-se à expansão de volume da dispersão protéica com a incorporação de ar por batimento ou agitação.
Propriedades Intermoleculares
Nessas propriedades, as proteínas podem apresentar diferentes conformações naturais, filamentos ou globular. Em sua maioria, as que possuem filamentos são insolúveis nos solventes aquosos e possuem pesos moleculares muito elevados. São formadas geralmente por longas moléculas mais ou menos retilíneas e paralelas ao seu eixo. As globulares, possuem uma estrutura espacial mais complexa e são mais ou menos esféricas. Geralmente são solúveis nos solventes aquosos.
O processo de formação de fibras de uma proteína engloba variados processos como dissociação, desnaturação, orientação das moléculas, formação de ligações cruzadas e cristalização.
Seus diferentes formatos são classificados em estrutura primária, determina a forma e função da proteína; secundária, conformação helicoidal da cadeia com a presença da folha alfa-hélice ou beta-pregueada; terciária, enrolamento da cadeia polipeptídica para formação de estruturas complexas; e quaternária, interação de duas ou maiscadeias polipeptídicas, formando subunidades.
Características funcionais e nutricionais podem ser formadas através de um método chamado extrusão termoplástica. Este consiste em um processo de tratamento térmico, que por uma combinação de calor, umidade e trabalho mecânico, modifica profundamente as matérias-primas, dando-lhes novas formas, estruturas e características acima citadas. Esse procedimento é realizado pelo extrusor, equipamento que realiza três tarefas de uma só vez, misturar, cozinhar e estruturar o alimento.
O processo de geleificação também pode ser destacado. Este consiste em uma propriedade funcional muito importante de algumas proteínas. Ela envolve a preparação de numerosos alimentos como produtos lácteos, clara de ovo coagulada, géis de gelatina, produtos cárneos, géis de proteína de soja, proteínas vegetais texturizadas por extrusão e produtos panificados. A geleificação não é só utilizada para formar géis sólidos viscoelásticos, mas também para melhorar a absorção da água, efeitos espessantes, fixação de partículas e estabilizar emulsões e espumas.
Na formação de uma estrutura tridimensional, três ligações podem ser formadas. As covalentes dão grande resistência e estabilidade ao gel; as não covalentes são mais fracas, podendo haver a quebra desse gel; e nas atrações não específicas, podem ocorrer tais atrações entre regiões de uma mesma macromolécula ou entre moléculas.
Quanto à preparação da gelatina, esse procedimento consiste na transformação do colágeno insolúvel em gelatina solúvel. Os procedimentos ácido ou básico devem romper as ligações intermoleculares da estrutura. A fabricação e a série de etapas depende da matéria-prima e do tipo de gelatina a ser fabricada.
Já na preparação de massa panificável, são utilizadas proteínas, amido e certos tipos de lipídios. As proteínas mais utilizadas são a gliadina e glutenina, específicas do trigo e gluten de trigo, respectivamente. Esse processo é dividido em quatro etapas, formulação, onde há adição de todos os ingredientes; batedura, momento em que a água se mistura a todos os ingredientes; fermentação, quando os açúcares vão sofrer esse processo produzindo CO2; e cozimento, quando ocorre a desnaturação das proteínas e reações químicas, a exemplo da reação de Maillard, responsável pelo aroma e cor do pão.
Propriedades Sensorias
Essa propriedade refere-se às propriedades reológicas e estruturais do produto. Para o estudo de carnes, podem ser utilizados instrumentos como Warner-Bratzler Shear Press e Lee-Kramer Shear Press. A avaliação da textura de um alimento é mais complexa nos alimentos sólidos, a exemplo dos ensaios de corte, compressão, relaxação, penetração, cisalhamento, dobramento, entre outros. Vários termos podem ser utilizados para descrição de tais texturas. Existe uma listagem desses termos próprios para melhor definição das propriedades de textura.