Alterações de proteínas

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PROTEÍNAS
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O processamento industrial de alimentos promove o prolongamento da sua vida útil, tornando-os mais atraentes ao paladar; entretanto, induz mudanças e interações entre os constituintes de alimentos:
impacto positivo: destruição de inibidores ou formação de complexos desejáveis entre os componentes dos alimentos e os íons metálicos.
impacto negativo: perdas de nutrientes.
 Durante o armazenamento e processamento de alimentos podem ocorrer reações degradativas, levando a alterações indesejáveis nas proteínas ,com perdas de funcionalidade e qualidade nutricional.
Os nutrientes são destruídos quando os alimentos são processados devido à sensibilidade ao pH do solvente, oxigênio, luz e aquecimento, ou a combinação destes.
Alterações de proteínas no processamento de alimentos 
Desnaturação
Alteração da solubilidade 
Mudança da força iônica
Mudanças no pH - ponto isoelétrico
Desnaturação
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.
Mudanças importantes nas estruturas secundária, terciárias e quaternária, sem clivagem das ligações peptídicas da cadeia principal, são consideradas desnaturação.
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● Processo que ocorre em moléculas biológicas Principalmente Proteínas Expostas a condições diferentes àquelas em que foram produzidas Como variações de temperatura, mudanças de pH, força iônica, entre outras. 
● Ocorre quando Proteína perde sua estrutura secundária e/ou terciária ou seja Arranjo tridimensional da cadeia polipeptídica é rompido Fazendo com que, quase sempre, perca sua atividade biológica característica. 
● Algumas proteínas desnaturadas Ao serem devolvidas para o seu meio original Podem recuperar a sua configuração espacial normal Renaturando-se. 
● Desnaturação Ocorre Por elevações extremas de temperatura ou alterações muito intensas do pH , as modificações, geralmente, são irreversíveis.
● Quando as proteínas sofrem desnaturação Não ocorre rompimento de ligações covalentes do esqueleto da cadeia polipeptídica Preservando a sequência de aminoácidos característica da proteína (estrutura primária).
Figura 1. Efeitos da alta temperatura sobre a estrutura da proteína
Ocorre quando as proteínas sofrem mudanças em suas propriedades ao serem submetidas a:
 tratamentos térmicos;
agitação;
radiações ultravioleta e visível e raios X. 
 agentes químicos (ácidos e bases);
solventes orgânicos 
 metais pesados.
Agentes ou tratamentos utilizados no processamento de alimentos podem causar a desnaturação. 
A desnaturação pode ser reversível ou irreversível.
Fatores que influenciam na desnaturação
Temperatura: A maioria das proteínas são desnaturadas quando expostas a   moderado aquecimento (60º a 100ºC durante 1hora ou menos). 
pH: são mais estáveis à desnaturação em seus pontos isoelétricos.
Soluções salinas: altas concentrações de sal, diminuem a capacidade de retenção de água.
Solventes orgânicos: álcool, éter, benzeno são capazes de penetrar na região hidrofóbica da proteína, rompendo e expondo estas interações e, assim provocando a desnaturação.
Pressão hidrostática: pode ocorrer a 25ºC se a pressão for alta o suficiente. Sofre desnaturação no intervalo de 1-12 kbar.
Os principais efeitos da desnaturação proteica 
Redução da solubilidade
Mudança na capacidade de se ligar com a água
A perda da atividade biológica
Dificuldade de cristalização
Aumento da reatividade química
Aumento da susceptibilidade ao ataque por proteases devido à exposição das ligações peptídicas
Exemplos de desnaturação desejada
Fabricação de queijos
Defumação
Transformação de músculo em carne
Exemplos de desnaturação indesejada:
Congelamento e posterior descongelamento da carne.
A viscosidade e a consistência da gema de ovo são alteradas pelo congelamento e posterior descongelamento, causando geleificação.
O aquecimento durante a pasteurização da clara de ovo líquido pode provocar a desnaturação dos protídeos.
● A desnaturação também atinge enzimas Realizam funções vitais no corpo Por isso que os médicos preocupam-se antes em baixar a febre do que descobrir a causa A alta temperatura pode destruir enzimas de funções vitais Como as enzimas que auxiliam no processo respiratório Transporte de substância via hemoglobina.
Curiosidade
Solubilidade das proteínas
Para ser solúvel uma proteína deve ser capaz de interagir tanto quanto possível com o solvente (por pontes de hidrogênio, dipolo- dipolo e interações iônicas).
As proteínas podem ser classificadas quanto á sua solubilidade:
A solubilidade de proteínas relaciona-se com interações hidrofóbicas (proteína-proteína) e hidrofílicas superficiais (proteína-solvente).
Sua proporção relativa determina o grau de solvatação em água.
O equilíbrio é expresso:
 PROTEÍNA-PROTEÍNA PROTEÍNA-SOLVENTE + SOLVENTE-SOLVENTE
Fatores que influenciam a solubilidade 
pH: no ponto isoelétrico as proteínas apresentam sua mais baixa solubilidade (maior interação proteína-proteína então há precipitação);
Propriedades iônicas: muitas são completamente insolúveis no ponto isoelétrico, enquanto outras são ainda solúveis:
Beta lactoglobulina: é quase 90% solúvel no seu pI em solução aquosa (1mg/ml, ph 5,1).
Alfa- lactoalbumina apresenta em torno de 68% de solubilidade (1mg/ml, ph 5,0).
Solubilidade da β-lactoglobulina em função do pH em diferentes concentrações de NaCl (Segundo Fox S., and Foster, J.S., Introduction to protein chemistry, p 242, Wiley [1975]
Temperatura: a solubilidade aumenta com o aumento de temperatura entre 0 e 40-50°C. 
Aumento de temperatura: desnaturação.
Diminuição da temperatura: desestabilização.
Força iônica: a solubilidade de uma proteína em uma dada força iônica varia conforme os tipos de íons presentes na solução. 
Variação na força iônica de uma solução: as proteínas se tornam mais solúveis (salting-in) ou menos solúveis (salting-out).
Mudança da força iônica
A força iônica de uma solução é uma medida de sua concentração de íons.
Quando adicionamos sais neutros a uma solução, ocorre um aumento da força iônica do sistema.
Salting-in: A solubilidade de uma proteína em uma baixa força iônica em geral aumenta com a concentração de sal.
Maior interação proteína – água.
Solting-out: Em forças iônicas altas, a solubilidade das proteínas, bem como da maioria das outras substancia, diminui. 
Maior interação : proteína – proteína
Precipitação do soluto.
Proteínas: Ponto Isoelétrico
Proteínas: moléculas eletricamente carregadas;
Etapas de ionização em que podem ser encontrados os aminoácidos:
   1. Forma positivamente carregada;
   2. Forma isoelétrica ou zwitteriônica);
   3. Forma negativamente carregada.
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Os aminoácidos possuem carácter anfótero, pois em solução aquosa, comportam-se como ácido e como base, formando íons dipolares. Sabe-se:
O grupamento carboxila ioniza-se em solução aquosa liberando próton, e adquirindo carga negativa;
O grupamento amina ioniza-se em solução aquosa aceitando próton e adquirindo carga positiva.
Proteínas: Ponto Isoelétrico
Ponto isoelétrico (PI) de uma proteína corresponde número equivalente de cargas positivas e negativas em um determinado valor de pH. 
O PI varia de proteína para proteína, pois depende da polaridade dos radicais dos aminoácidos constituintes. 
Proteínas: Ponto Isoelétrico
Tal comportamento depende do pH do meio aquoso em que se encontra:
	- meio ácido: os aa tendem a aceitar prótons, comportando-se como base, adquirindo carga positiva ( ionizam em seus radicais amina);
	- meio básico: os aa tendem a doar prótons, comportando-se como ácidos, adquirindo carga negativa (ionizam-se em seus radicais carboxila);O valor de pH onde as cargas elétricas do aminoácido se igualam: pH isoelétrico.
Proteínas: Ponto Isoelétrico
No pH isoelétrico, a proteína apresenta uma solubilidade mínima, pois a carga líquida sendo nula, fica diminuída a repulsão entre as moléculas. Além disso, passa a ocorrer interação eletrostática entre as moléculas proteicas. Assim, formam-se grumos que tendem a precipitar. 
Proteínas: Ponto Isoelétrico
Curva de Titulação - Aminoácido
● Torna-se mais difícil Quanto maior for a proteína Já que o pI das cadeias laterais de aminoácidos Podem variar ligeiramente dentro do ambiente proteico. 
● Possível fazer a determinação experimental do pI Através de Eletroforese em Gel de Poliacrilamida. 
Cálculo Teórico de pI
Importância Biológica: Funcionam como sistema tampão, ou seja, atuam no controle do pH das células;
Importância industrial: Aplicação tecnológica da precipitação das proteínas, como exemplo a fabricação de queijos (precipitação caseína).
Proteínas: Ponto Isoelétrico
Curiosidades
Peptídeos bioativos são frações peptídicas presentes nas proteínas originais
São liberados de três formas: hidrólise, processamento e proteólise
Responsáveis por efeitos fisiológicos benéficos
Referências
Manipulador de alimentos/SENAI. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. – São Paulo: SENAI – SP Editora, 2014.
Tabela: PHILIPPI,S.T. Piramide dos alimentos Fundamentos básicos da nutrição. Editora Manote Ltda, 2ªedição. São Paulo, 2015.
Burtis, C.A., Ashwood, E.R., Bruns, D.E. TIETZ Fundamentos de Química Clínica. Editora Elsevier. 6ª edição. São Paulo, 2008.
VOET, D., VOET, J.G. Bioquimica. Editora Artmed, 3ª edição. Porto Alegre, 2006.