Apresentação 2 Proteínas1

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA 
ENGENHARIA DE ALIMENTOS
DISCIPLINA DE QUÍMICA DE ALIMENTOS 
PROTEÍNAS 
Profa. Valéria Terra Crexi
Desnaturação
Estrutura nativa de uma proteína: 
 	- resultado líquido de várias interações atrativas e repulsivas que emanam forças intramoleculares variadas, bem como da interação de vários grupos proteicos com a água como solvente circundante. 
	- Também depende do ambiente da proteína 
Desnaturação
Estado nativo:
	É o mais estável com a energia livre mais baixa possível 
Mudança no ambiente
			pH, força iônica, temperatura, composição de solvente. 
	* Forçará a molécula a assumir uma nova estrutura de equilíbrio 
Desnaturação
“Qualquer modificação na conformação (estrutura secundária, terciária ou quartenária) sem rompimento das ligações peptídicas envolvidas na estrutura primária”
Desnaturação protéica
	As estruturas são mantidas por interações fracas e por isso são facilmente quebradas quando expostas a calor, ácidos, sais ou álcool. À perda da estrutura tridimensional chama-se desnaturação.
Desnaturação protéica
A estrutura nativa de uma proteína é uma entidade bem definida, com coordenadas estruturais para cada um dos átomos da molécula, o mesmo não ocorre com a estrutura desnaturada 
	
Desnaturação protéica
A desnaturação é um fenômeno no qual o estado inicial bem definido de uma proteína formada sob condições fisiológicas é transformado em uma estrutura final mal definida sob condições não fisiológicas, usando-se um agente desnaturante. 
Não envolve nenhuma mudança química na proteína.
Desnaturação protéica
Aspectos negativos:
Perdas de algumas propriedades 
Muitas proteínas biologicamente ativas perdem sua atividade após desnaturação. 
Proteínas alimentares
 Perda de solubilidade e de algumas propriedades funcionais 
Desnaturação protéica
Aspectos positivos :
Processamento de alimentos 
Proteínas de leguminosas
		Desnaturação térmica melhora acentuadamente a digestibilidade das proteínas, o que resulta da inativação de inibidores de tripsina (enzima que age na proteínas). 
Reversível ou irreversível: 
	depende das ligações que estabilizam sua conformação, da intensidade e do tipo de agente desnaturante
Desnaturação pelo calor: irreversível
Desnaturação por uréia: comumente reversível
Desnaturação de proteínas
Agentes de desnaturação
	Físicos:
		temperatura, pressão hidrostática, cisalhamento
	Químicos:
		Alterações de pH, solventes orgânicos, solutos orgânicos
Desnaturação de proteínas
Agentes físicos
Calor
	O calor é o agente desnaturante mais utilizado no processamento e na preservação de alimentos. 
	As proteínas passam por graus variados de desnaturação durante o processamento. 
	Isso pode afetar suas propriedades funcionais em alimentos, sendo, por isso, importante que se entendam os fatores que afetam a desnaturação proteica. 
Agentes físicos
Calor
	Calor não muda a carga das proteínas (cargas ficam mais na superfície – ligação com a água).
	 Rompe as ligações de hidrogênio e ligações eletrostáticas - que estabilizam a sua conformação causando também o desenrolamento da cadeia. 
 	ligações hidrofóbicas são estabilizadas (endotérmicas) 
	Velocidade de desnaturação – depende da temperatura
 
Temperaturas: 
	50 e 1000C – vibrações com rompimento de ligações – Desnaturação é irreversível 
Temperaturas: 
	 -100C e – 400C – Desnaturação é irreversível 
Nem sempre quanto menor a temperatura maior a estabilidade
Exceto: 
	enzima (galactosidase) – conserva sua atividade a temperatura de – 400C
	
	Glicinina - proteína de armazenamento da soja 
	Agrega-se e precipita-se quando armazenada a 20C, tornando-se então solúvel quando retorna a temperatura ambiente 
Calor
	
	Água facilita a desnaturação térmica das proteínas.
	O efeito da hidratação sobre a termoestabilidade é fundamentalmente relacionado à dinâmica da proteína. 
	
	
Calor
	No estado seco, as proteínas apresentam estrutura estática, isto é, os segmentos polipetídicos têm mobilidade restrita. À medida que o conteúdo de água aumenta, a hidratação e a penetração parcial da água nas cavidades de superfície causam expansão da proteína
 A expansão da proteína aumenta a mobilidade e a flexibilidade da cadeia, sendo que as moléculas assumem uma estrutura mais dinâmica.
	
Aquecimento promove maior acesso de água as pontes salinas e às pontes de hidrogênio peptidicas do que seria possível no estados seco.
Sais e açúcares afetam a termoestabilidade das proteínas em soluções aquosas. 
	
Pressão hidrostática
	Desnaturação induzida pela pressão pode ocorrer a 250C . (relação temperatura X pressão)
	A desnaturação de proteínas induzida pela pressão ocorre porque as proteínas são flexíveis e compressíveis . 
	Proteínas globulares – espaços vazios no interior da proteína
	Proteínas fibrosas- em sua maioria o desprovidas de espaços vazios, são mais estáveis a alta pressão
	
		
Pressão hidrostática
 
	A desnaturação proteica induzida por pressão é altamente reversível.
	A maior parte das enzimas, em soluções diluídas, recupera sua atividade, uma vez que a pressão seja reduzida a pressão atmosférica. 
		A pressões maiores ocorre a desnaturação;quando a pressão é removida as subunidades reassociam-se e a restauração completa da atividade enzimática ocorre depois de várias horas.
Pressão hidrostática
 
As pressões hidrostáticas estão sendo pesquisadas como ferramentas de processamento de alimentos:
		inativação microbiana ou geleificação 
Pressão hidrostática
 
	inativação microbiana
		As altas pressões danificam as membrana celulares, causando a dissociação de organelas de microrganismos, ocorrendo a destruição dos microrganismos 
Pressão hidrostática
 
	geleificação (clara do ovo, proteína de soja, solução de actomiosina)
	Os géis são mais macios do que os induzidos termicamente. 
	A exposição do músculo da carne a pressão causa fragmentação parcial das miofibrilas, o que pode ser útil no amaciamento da carne e na geleificação das proteínas da carne.
		
Pressão hidrostática
 
Processamento sob pressão difere do processamento térmico: 
		não ocorre danos aos aminoácidos essenciais, a cor natural e ao sabor, assim como não causa o desenvolvimento de produtos tóxicos.
Desvantagem: custo. 
		
Cisalhamento 
 
Cisalhamento mecânico
		agitação, amassamento, batimento etc. 
		causa a desnaturação de proteínas 
		
		
Cisalhamento 
 Muitas proteínas desnaturam-se e precipitam-se quando agitadas
		ocorre devido a incorporação de bolhas de ar e da adsorção de moléculas de proteínas na interface ar-líquido. 
		
		
Cisalhamento 
	Várias operações do processamento de alimentos envolvem alta pressão, cisalhamento e altas temperaturas. 
		Extrusão, mistura sob alta velocidade e homogeneização. 
		
Agentes Químicos 
	
		
	Envolve o rompimento ou formação de ligações covalentes e é geralmente irreversível;
	Reações mais usuais são as de oxidação que agem sobre os grupos –SH e S-S
	
pH- desnaturam em valores extremos (maiores que 10 e menores que 3)
 
Agentes Químicos
pH 
As proteínas são mais estáveis a desnaturação em seus pontos isoelétricos
Energia repulsiva eletrostática líquida é pequena – proteína é estável em pH neutro 
Em valores de pH extremos: 
	- forte repulsão eletrostática intramolecular resulta em expansão e desdobramento 
Influência do pH na solubilidade
Alta carga liquida em valores extremos= desnaturação - expansão e desdobramento da molécula de proteína
Força iônica – alteram a constante dielétrica e portanto, as forças eletrostática que contribuem para estabilização das proteínas 
Substâncias que rompem interações hidrofóbicasSolventes apolares penetram nas regiões hidrofóbicas, rompendo estas interações – Desnaturação . 
Solventes Orgânicos 
Solutos de baixo peso molecular afetam a estabilidade proteica em soluções aquosas:
	uréia, detergentes, açúcares e sais neutros
- Rompem as ligações por ponte de hidrogênio 
# Efeitos estabilizadores e desestabilizadores de aditivos está relacionado a suas interações preferenciais com a fase aquosa e a superfície proteica. 
Aditivos de baixo peso molecular 
Aditivos de baixo peso molecular
		uréia e detergentes desestabilizam a conformação da proteína
Estes ligam-se à superfície da proteína, causando desidratação da proteína. Aumenta a concentração do aditivo nesta região sem água. 
 A interação destes aditivos com a superfície da proteína promove o desdobramento , de modo que as superfícies não polares inseridas estejam mais expostas à interação favorável com o aditivo. 
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Aditivos de baixo peso molecular
	Açúcares 
	Sais neutros (sulfato, fosfato e sais de fluoreto de sódio) denominados COSMOTRÓPICOS, estabilizam as proteínas 
	Aditivos ligam-se muito fracamente a proteína, mas aumentam sua hidratação. Sua concentração próxima a proteína é mais baixa que na solução como um todo. 
Gradiente de concentração = gradiente de pressão osmótica ao redor da molécula , suficiente o bastante para elevar a temperatura de desnaturação térmica 
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Aditivos de baixo peso molecular
	
	Sais neutros (brometo, iodeto, perclorato e tiocianato), denominados CAOTRÓPICOS, desestabilizam a estrutura proteica.
Concentrações > 1M, sais têm efeitos iônicos específicos que influenciam a estabilidade estrutural das proteínas. 
Estes sais diminuem a hidratação proteica e ligam-se fortemente as proteínas. 
Salting out: maior atração entre as moléculas proteicas e formação de precipitados 
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Aditivos de baixo peso molecular
	Concentrações < 1 
	Sais estabilizam a proteína aumentando a hidratação proteica, ligando-se fracamente a proteínas 
	
Salting in: baixa concentração salina – aumenta a solubilidade
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Aditivos de baixo peso molecular
	O mecanismo dos efeitos dos sais sobre a estabilidade estrutural das proteínas está relacionado a sua capacidade relativa de se ligar às proteínas e alterar suas propriedades de hidratação. 
	Sais que estabilizam proteínas – aumentam a hidratação proteica, ligando-se fracamente a ela.
	Sais que desestabilizam proteínas – diminuem a hidratação proteica e ligam-se fortemente a proteina. 
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Desnaturação de proteínas
Efeitos da desnaturação:
Redução da solubilidade (aumento da exposição de resíduos hidrofóbicos);
Mudança na capacidade de se ligar com a água;
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Desnaturação de proteínas
Efeitos da desnaturação:
Perda da atividade biológica (enzimática ou imunológica);
Aumento da suscetibilidade ao ataque por proteases (exposição das ligações peptídicas) ;
Aumento da viscosidade (redução da solubilidade- desenrolamento das cadeias );
Desnaturação de proteínas
Efeitos da desnaturação:
Aumento da reatividade química (aumento de grupos reativos).