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Disciplina: Química de Alimentos Prof.: Saulo Henrique Gomes de Azevêdo PROTEÍNAS INTRODUÇÃO • São compostos orgânicos de alto peso molecular, são formadas pelo encadeamento de aminoácidos. Representam cerca do 50 a 80% do peso seco da célula sendo, portanto, o composto orgânico mais abundante de matéria viva. • Deriva da palavra grega "proteios", que significa "em primeiro lugar" • Pode-se dizer, também, que os aminoácidos são monômeros dos peptídeos e das proteínas. • Polímeros são macromoléculas formadas pela união de várias moléculas menores denominadas monômeros. • Pode-se dizer que as proteínas são polímeros de aminoácidos que em suas moléculas existem ligações peptídicas em número igual no número de aminoácidos presentes menos um. • Nota - Uma molécula protéica contém desde algumas dezenas até mais de 1.000 aminoácidos. 0 peso molecular vai de 10.000 a 2.800.000. A molécula de hemoglobina, por exemplo, é formada por 574 aminoácidos e tem peso molecular de 68.000. Justifica-se, assim, o fato de as moléculas protéicas estarem incluídas entre as macromoléculas. FUNÇÕES • FUNÇÃO ESTRUTURAL - participam da estrutura dos tecidos. • Colágeno: proteína de alta resistência, encontrada na pele, nas cartilagens, nos ossos e tendões. • Actina e Miosina: proteínas contráteis, abundantes nos músculos, onde participam do mecanismo da contração muscular. • Queratina: proteína impermeabilizante encontrada na pele, no cabelo e nas unhas. Evita a dessecação, a que contribui para a adaptação do animal à vida terrestre. • Albumina: proteína mais abundante do sangue, relacionada com a regulação osmótica e com a viscosidade do plasma (porção líquida do sangue) • FUNÇÃO ENZIMÁTICA - toda enzima é uma proteína. As enzimas são fundamentais como moléculas reguladoras das reações biológicas. • Lipases - enzimas que transformam os lipídios em sua unidades constituintes, como os ácidos graxos e glicerol. • Proteases – quebram as ligações peptídicas dando aminoácidos FUNÇÃO HORMONAL - muitos hormônios de nosso organismo são de natureza protéica. Hormônios são substâncias elaboradas pelas glândulas endócrinas e que, uma vez lançadas no sangue, vão estimular ou inibir a atividade de certos órgãos. Insulina - hormônio produzido no pâncreas e que se relaciona com e manutenção da glicemia (taxa de glicose no sangue) • FUNÇÃO DE DEFESA - existem células no organismo capazes de "reconhecer" proteínas "estranhas" que são chamadas de antígenos. • Na presença dos antígenos o organismo produz proteínas de defesa, denominados anticorpos. • A reação antígeno-anticorpo é altamente específica, o que significa que um determinado anticorpo neutraliza apenas o antígeno responsável pela sua formação. • Os anticorpos são produzidos por certas células de corpo (como os linfócitos, um dos tipos de glóbulo branco do sangue). São proteínas denominadas gamaglobulinas. FUNÇÃO NUTRITIVA - as proteínas servem como fontes de aminoácidos, incluindo os essenciais requeridos pelo homem e outros animais. Nos ovos de muitos animais (como os das aves) o vitelo, material que se presta à nutrição do embrião, é particularmente rico em proteínas. COAGULAÇÃO SANGUÍNEA - vários são os fatores da coagulação que possuem natureza protéica, como por exemplo: fibrinogênio, globulina anti-hemofílica, etc... TRANSPORTE - pode-se citar como exemplo a hemoglobina, proteína responsável pelo transporte de oxigênio no sangue. CLASSIFICAÇÃO • PROTEÍNAS SIMPLES - São também denominadas de homoproteínas e são constituídas, exclusivamente por aminoácidos. Em outras palavras, fornecem exclusivamente uma mistura de aminoácidos por hidrólise. • Albuminas - São as de menor peso molecular - São encontradas nos animais e vegetais. - São solúveis na água. Exemplos: albumina do plasma sangüíneo e da clara do ovo. • Globulinas - Possuem um peso molecular um pouco mais elevado. - São encontradas nos animais e vegetais - São solúveis em água salgada. Exemplos: anticorpos e fibrinogênio Escleroproteínas ou proteínas fibrosas - Possuem peso molecular muito elevado. - São exclusivas dos animais. - São insolúveis na maioria dos solventes orgânicos. Exemplos: colágeno, elastina e queratina. • PROTEÍNAS CONJUGADAS • São também denominadas heteroproteínas. • As proteínas conjugadas são constituídas por aminoácidos mais outro componente não-protéico, chamado grupo prostético. PROTEÍNAS CONJUGADAS GRUPO PROSTÉTICO EXEMPLO Cromoproteínas Pigmento Hemoglobina, hemocianina e citocromos Fosfoproteínas Ácido fosfórico Caseína (leite) Glicoproteínas Carboidrato Mucina (muco) Lipoproteínas Lipídio Encontradas na membrana celular e no vitelo dos ovos Nucleoproteínas Ácido nucléico Ribonucleoproteínas e desoxirribonucleoproteínas • PROTEÍNAS DERIVADAS • As proteínas derivadas formam-se a partir de outras por desnaturação ou hidrólise. Pode-se citar como exemplos desse tipo de proteínas as proteoses e as peptonas, formadas durante a digestão. AMINOÁCIDOS • Estrutura química simples • Carbono + grupo amina + grupo ácido Cadeia lateral: identidade e natureza química de cada a.a., tamanho, forma e carga elétrica 20 aminoácidos constituem o tecido vivo. AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS Corpo fabrica cerca de metade dos 20 aminoácidos Ex: Ex: insulina e hemoglobina Aminoácidos essênciais: o corpo fabrica muito lentamente, ou não é capaz de fabricar. Ex:lisina e isoleucina (feijão) e leucina e valina (arroz) Adquiridas na alimentação Nosso corpo: Decompõe proteínas para aproveitar na produção de outras proteínas. Obtém energia e descarta átomos de Nitrogênio CONSTRUÇÃO DAS PROTEÍNAS • Ligação Peptídica As proteínas diferem uma das outras pela: Ordem dos aminoácidos Tipo dos aminoácidos Número do aminoácidos Organização estrutural das proteínas ESTRUTURA PRIMÁRIA – estrutura linear que ainda não tem forma nem função. ESTRUTURA SECUNDÁRIA – dobramento folha pregueada e α-hélice ESTRUTURA TERCIÁRIA – proteína já tem forma, portanto já tem função. Ligações de hidrogênio Van der Walls Pontes de sulfeto ESTRUTURA QUATERNÁRIA – mais de uma estrutura terciária ESTRUTURAS PROTÉICAS Numa proteína os aminoácidos estão ligados linearmente (estrutura primária) e por estabelecimento de ligações extras mais fracas entre as cadeias laterais, através de ligações iônicas, ligações de hidrogênio e interações de Van der Walls originam estruturas secundárias e terciárias. As propriedades das proteínas são determinadas pelo número e tipo de aminoácidos e pela sua estrutura tridimensional. DESNATURAÇÃO DE PROTEÍNAS A desnaturação de uma proteína é qualquer modificação na sua conformação (alteração das estruturas secundária, terciária e quaternária) sem o rompimento das ligações peptídicas envolvidas na estrutura primária. Efeitos da desnaturação: Redução da solubilidade devido ao aumento da exposição de resíduos hidrofóbicos; Mudança na capacidade de se ligar com a água; Perda da atividade biológica (enzimática ou imunológica); Aumento da suscetibilidade ao ataque de proteases devido a exposição das ligações peptídicas 20 DESNATURAÇÃO DE PROTEÍNAS Temperatura (40-80°C): Maior agente desnaturante Altas temperaturas de processamento Desestabilização das pontes de H e das forças covalentes Nem todas as proteínas são desestabilizadas com o aumento da temperatura (lisozima) Cada proteína tem sua temperatura de desnaturação Pressão HidrostáticaDesnaturação em temperaturas menores As proteínas são flexíveis e compressíveis Muitos espaços vazios As proteínas desnaturadas com a pressão podem voltar ao normal DESNATURAÇÃO DE PROTEÍNAS Cisalhamento: Amassamento, agitação, batimento etc. Altas temperatura e altas taxas de cisalhamento causam desnaturação irreversível pH Propriedade do alimento Geralmente reversível Soventes Orgânicos Aditivos de baixo peso molecular Solutos orgânicos Detergentes • Útil na digestão • Mais sensível à hidrólise por proteases aumentando a digestibilidade • HCl abre a estrutura da proteína TIPOS DE PROTEÍNAS E ALIMENTOS PROTÉICOS • Fontes de proteínas consumidas pelo homem: origem animal, vegetal e fontes não-convencionais • Origem animal: carnes, leite e ovos • Origem vegetal: cereais, soja, raízes ou tubérculos • Fontes não-convencionais: microrganismos (bactérias, leveduras e algas) • Outras fontes: concentrados protéicos • Proteínas vegetais: incompletas e podem apresentar problemas nutricionais (toxidez) Carne de galinhaCompleta18 – 20 Carne de mamíferoCompleta15 – 25 Ovos de galinhaCompleta12 Leite de vacaCompleta3,5 Crustáceos e peixesCompleta20 – 24 AmendoimIncompleta20 – 35 TrigoIncompleta8 – 15 MilhoIncompleta8 – 11 ArrozIncompleta6 – 10 FeijãoIncompleta20 – 25 SojaIncompleta30 – 44 AlimentosClassificação% de proteína TEOR DE PROTEÍNAS EM ALIMENTOS USUAIS PROTEÍNAS DE ORIGEM ANIMAL • CARNE DE MAMÍFEROS • 60 – 80% água • 25 – 15% proteína • Gorduras, carboidratos, sais, pigmentos, vitaminas • Classificação: • Miofibrilares (actina e miosina): 55% da proteína total • Tecido conjuntivo (colágeno e elastina): 15% • Proteínas do sistema muscular involuntário (coração e demais órgãos) • ACTOMIOSINA E RIGOR MORTIS • Proteínas miofibrilares: unem-se em feixes formando o músculo. • Contém elevado teor de íons cálcio • Actina (30%) e miosina (50%) • Responsável pela contração e descontração do músculo em presença de ATP, íons cálcio e magnésio • Rigor mortis • Animal abatido: cessa a circulação sanguínea, o transporte de oxigênio e a retirada de produtos no metabolismo celular • Sistemas enzimáticos ainda continuam ativos por algum tempo • Ocorre formação de ácido láctico ao invés de CO2 e H2O • ELASTINA • Coloração amarelada • Fibras que unem músculos aos ossos • Rica em lisina • Quando aquecida incha até se dissolver • COLÁGENO • Mantém as fibras musculares unidas • Rica em prolina • Fibras unidas por ligações de H e pontes S-S • Ligações aumentam com a idade do animal (resistência na mastigação). • GELATINA • Formada pelo aquecimento do colágeno • Gel rígido ao esfriamento • ALTERAÇÕES DAS PROTEÍNAS DA CARNE POR TRATAMENTOS TÉRMICOS • Pasteurização, esterilização ou cocção: reação de Maillard, gelatinização do colágeno e desnaturação de proteínas • Esterilização: • Formação de H2S por perda de aminoácidos sulfurados • Carnes enlatadas: formação de sulfeto de ferro e estanho dando coloração preta • ALTERAÇÕES DAS PROTEÍNAS DA CARNE POR TRATAMENTOS TÉRMICOS • Congelamento • Lento: formação de grande cristais de gelo • Perda de líquido no descongelamento • Alterações provocam perda de valor comercial • PROTEÍNAS DO OVO • 59% na clara e 30% na gema • Clara: solução de várias proteínas • Gema: fosfo e lipoproteínas • Coloração devido aos carotenóides Zé, por favor responda! • EFEITO DO TRATAMENTO TÉRMICO NAS PROTEÍNAS DO OVO • Ovo sem casca pode ser preservado por pasteurização, secagem, atomização ou liofilização • Pasteurização e secagem • Não afeta a gema • A clara perde sua capacidade de formar espuma, escurece com a presença de glucose • Congelamento • Pequenas alterações na viscosidade da clara • Geleificação das proteínas da gema EFEITOS DO TRATAMENTO TÉRMICO DO LEITE Leite em pó (adição de lecitina para facilitar a dispersão em água) HOMOGEINIZAÇÃO Diminuição dos glóbulos de gordura de maneira a retardar a separação espontânea PASTEURIZAÇÃO Não produz alterações significativas na proteína e nos lipídeos do leite ESTERILIZAÇÃO Formação de H2S e perda de lisina LEITES CONCENTRADOS Redução do teor de água livre por evaporação ou evaporação e adição de sacarose Aumento da velocidade da reação de Maillard Caramelização (sacarose) LEITE EM PÓ Baixo teor de água Favorece reações de rancidez oxidativa PROTEÍNAS DE ORIGEM VEGETAL Raramente são completas em sua composição Fontes: trigo, arroz, soja, milho, feijão, algodão, lentilhas, grão de bico, ervilhas e amendoim. Consumo deve ser associado a operações de destruição de componentes tóxicos Mais resistentes à hidrólise proteolítica Soja: retém muita água proporcionando um maior volume e peso do produto
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