Biochimica alimentare

DENATURAZIONE ALL'INTERFACCIA

Modificazione strutturale delle proteine per stabilizzare due sistemi che altrimenti non sarebbero compatibili: uno idrofilico e uno idrofobico.

Moltissimi nuovi prodotti sono basati su questo metodo, per esempio tutte le nanoemulsioni nei condimenti, dessert, gelati, alimenti di soia, prodotti alleggeriti che hanno come obiettivo l'eliminazione del grasso ma il mantenimento della texture.

Anche alimenti che contengono nanoparticelle allo scopo di incapsulamento fatto con proteine, ad esempio.

La funzione di questo processo è quella di inserire qualcosa che non potrebbe essere nell'alimento perché volatile, oppure perché non sopporta il trattamento subito dell'alimento, o introdotto come nanoparticella per migliorarne la texture. Per esempio se si vuole arricchire in omega 3, serve un involucro che li protegga dal trattamento che subisce l'alimento che li compone.

nanoemulsione: la proteina penetra nella fase

La proteina aderisce alla superficie apolare che è liquida.

Nanoparticelle: la proteina aderisce alla superficie apolare che è solida.

Esempio nanoemulsione

Spettrofotometro di una emulsione fatta con due proteine della soia, al 10% di olio.

La proteina nella stabilizzazione di questa emulsione cambia la sua struttura.

La proteina presente nell'emulsione (Destra) ha il massimo di emissione.

Dopo l'emulsione la proteina è stata denaturata.

Dopo che l'emulsione è stata trattata termicamente, permane, l'andamento dello spettro è uguale a quello della proteina denaturata dopo l'emulsione.

Esempio 2 nanoemulsione: spettro della miscela in cui viene separata l'emulsione dalla fase acquosa.

Noto che le uniche proteine modificate sono solo quelle necessarie per stabilizzare l'emulsione, dunque che interagiscono con la fase da stabilizzare (nel nostro caso fase lipidica).

Lo capisco dal fatto che lo spettro della fase acquosa ha il massimo di emissione (le

influenzare il sistema immunogenico della proteina. È più immunoreattiva una proteina in emulsione, si distacca di più dal background quella in emulsione. (capiremo poi). A parità di quantità la risposta anticorpale è maggiore nella emulsione. Se rompo i peptidi noto che la proteina nativa non è immunogenica. Le sue proprietà immunogeniche cambiano anche in base a se la proteina è adesa a una nanoparticella o ad un sistema liquido.

● I picchi nella proteolisi sono diversi, significa che la struttura della proteina è diversa.

● Evidenza che la struttura denaturata che la proteina assume in una emulsione è diversa da quella nativa. I frammenti di una proteina che si formano in emulsione sono diversi dalla nativa, ma anche dalle nanoparticelle.

Il tipo di contatto della proteina con la superficie fa si che la proteina si modifichi in maniera diversa e dunque abbia anche delle proprietà diverse.

DENATURAZIONE

ENZIMATICASi parla quasi solamente di proteasi; enzimi che hanno come obiettivo le proteine o al limite amido (nel caso di prodotti da forno; quindi idrolitici per meglio dire).

● enzimi aggiunti al processo.

● enzimi già presenti nel prodotto, perché parte integrante dei componenti utilizzati.

I processi in cui si usano enzimi sono:

● caseificazione

● "maturazione" di alimenti (per determinarne le caratteristiche)

● prodotti da forno

● coadiuvanti di processo (permette che le azioni tipiche di un processo avvengano correttamente)

● produzione o rilascio di aromi

● stabilizzazione di bevande (evitare intorbidimento e simili) tramite il taglio delle proteine

NB: gli enzimi si dichiarano in etichetta solo se sono funzionali: cataliticamente attivo; se un prodotto subisce ad esempio pastorizzazione e quindi l'enzima si denatura, non viene sottolineato. Nel pane, nella maggioranza dei casi, non riporta mai la presenza di enzimi, viene cotto e denatura.

Non è più cataliticamente attivo. Puoi trovare, ad esempio l'indicazione in un formaggio fresco o in uno yogurt. L'inattivazione dell'enzima ha anche lo scopo di mantenere le caratteristiche del prodotto durante la sua conservazione.

Ruolo degli enzimi nella caseificazione: coagulazione del latte

Proteasi in grado di determinare la formazione di un coagulo. Uso una proteasi che idrolizzi la caseina in modo che si formi un coagulo compatto (struttura tridimensionale proteica, vista nei gel): non vanno bene tutte le proteasi; sono adatte soltanto:

• rennina: può essere rennina naturale o rennina ricombinante, sono la stessa cosa dal punto di vista enzimatica.

Miscela di due proteasi:

• chimosina:
  • è una endoproteasi: agisce su una proteina all'interno della sequenza.
  • specifica per sequenza fenilalanina-metionina: è altamente specifica, taglia a livello del C-terminale della Phe. Questa sequenza è molto presente nella K-caseina.

50• è un aspartico proteasi: richiede nel sito catalitico un residuo di acido aspartico.

• ruolo fondamentale svolto dalla chimosina: rompe la parte idrofilica della k-caseina portando alla formazione di coagulo, la pepsina frammenterebbe in maniera troppo elevata, precludendo la possibilità di formare il coagulo.

                                                                                                     necessito diversi rapporti tra chimosina e rennina. Un coagulo per produrre dei formaggi molli o semiduri contiene una maggior quantità di chimosina che comporti la formazione di un coagulo meno compatto, che possa trattenere più acqua. Formaggi a lunghissima stagionatura necessitano di un coagulo che spurghi l'acqua, in questo caso mi serve 50% pepsina e 50% di chimosina.

• proteasi vegetali: estratti di cardo o carciofo (alcuni formaggi tipici della zona mediterranea Italia, Grecia o Spagna). Meno usate ficina (da fico) e papaina (da papaia) che rischiano lasciare l'amaro.
• proteasi da muffe: genere muco o aspergillus; l'utilizzo è quello di prodotti vegetariani/vegani/allergie/limitazioni religiose. In questo caso si parla di caglio microbico, che permette di produrre formaggi adatti a vegetariani, vegani o popolazioni con certe religioni. È importante che ci sia la formazione di un coagulo che segua uno schema preciso.

Si sta formando il formaggio contiene la micella di caseina dispersa in modo uniforme, senza separazione di fase, man mano che le micelle di caseina vengono idrolizzate, esponendo le zone idrofobiche, formano degli aggregati che si associano sempre di più in maniera ordinata, formando un gel ordinato.

Questo gel contiene al suo interno la frazione lipidica e l'acqua. Le proteine, nel tempo, tendono ad associarsi sempre di più, perdendo la rete formata ed espellendo l'acqua e la fase lipidica andando incontro a sineresi.

Noi non vogliamo che questo avvenga, per cui, quando il coagulo è al punto ottimale, si effettua una rottura in tanti piccoli pezzi, interrompendo il tentativo della rete di compattarsi, dopodiché si mette nella forma.

L'azione dell'enzima è ottimale solo se la micella di caseina è in condizioni native, oppure è stata modificata in maniera da non pregiudicarne la gelazione (formazione di gel stabile).

51Misurazione della luminescenza

La luce passa in modo diverso attraverso un latte liquido o un latte coagulato. Questo schema rappresenta l'andamento della formazione del coagulo. I punti segnati con la freccia corrispondono alla rottura del coagulo.

Nel latte crudo la luminosità cambia in maniera progressiva.

Nel latte trattato termicamente (in caldaia per produrre formaggi) la partenza è simile a quella del latte crudo ma l'andamento è graduale nel tempo e poi si stabilizza.

Nel latte omogeneizzato non c'è più un andamento graduale, ci sono dei gradini. La caseina non si trova più in forma nativa e la formazione del gel non segue le fasi per la formazione del coagulo ideale, non si può fare il formaggio.

Controllo del coagulo: Il coagulo può essere controllato da transglutaminasi; è un enzima che fa un legame isopeptidico (legame covalente, come quello peptidico, tra la catena laterale di due

aminoacidi: Lys e Glu), toglie il gruppo amminico dallaglutammina formando il glutammato e poi forma il legame covalente con la Lys.Il risultato è che il coagulo formatosi è molto più compatto, questo ha due scopi: trattenere più tenacemente il resto (es.in un formaggio perdo meno siero, es. uno yogurt compatto)

Ruolo degli enzimi nella "maturazione" di alimenti: maturazione di un formaggioForma di formaggio: tutti i formaggi hanno una propria maturazione che può' durare più' o meno tempo e per la qualesi usano vari enzimi, tutti idrolitici (idrolizzano le proteine e i trigliceridi):

• proteolitici: svolgono tre fasi:
• idrolisi iniziale della caseina dovuta alla rennina e a proteasi del latte (es. plasmina) a formare peptidiad alto peso molecolare. La caseina si frammenta in grossi peptidi.
• idrolisi dei peptidi da enzimi di batteri starter e non. Frammentazione dei peptidi.
• liberazioni di piccoli peptidi e

amminoacidi grazie a peptidasi e p