Biochimica alimentare - biochimica alimentare

PROTEINE

CITOPLASMATICHE GLOBULINE SOLUZIONI SALINE

PROLAMINE (gladine) ALCOOL 70%

SOLUZIONI ALCALINE O

PROTEINA DI RISERVA GLUTELINE (glutenine) ACIDE

• ESEMPI DI MODIFICAZIONE TECNOLOGICHE DELLA SOLUBILITA’

AGENTE PROTEINE

MODIFICANTE BERSAGLIO PRODOTTO

formaggi a prevalenza

pH caseine acida

betalattoglobulina

lattoalbumina ricotta

ovalbumina uovo sodo, meringa

calore collagene gelatina, brodo

legumine

ioni metallici viciline tofu

formaggi a prevalenza

k-caseina acida

enzimi ordeine birra non torbida 4

EMULSIONI E SCHIUME

cap.4

AGENTI PROTEINE PROCESSO/PROD

MODIFICANTI COINVOLTE OTTO

EMULSIONI

azioni meccaniche lipoproteine maionese

azioni meccaniche proteine del globulo

temperatura di grasso micelle inverse

SCHIUME

azioni meccaniche gluteine, gladine panificazione, dolci

scambio disolfuri,

crosslinking ovoalbumina meringhe

EMULSIONE: acqua e olio

SCHIUMA: acqua aria

Le proteine servono per stabilizzare le due interfacce grazie ai loro siti polari e apolari.

N.B: un globulo di grasso è formato simile ad una cellula con membrana organizzata e con tutte le

rispettive zone.

I ponti S-S intracatena diventano intercatena unendo globuli differenti.

La zangolatura promuove l’emulsione del grasso (il cuore) a bassa temperatura e a pH leggermente

acido che comporta una solubilità differente e leggera denaturazione proteica.

Es. maionese (tuorlo + olio) Es. morchie

Es. meringa I punti nodali servono per far scorrere via l’acqua, più

l’acqua scorre veloce e più si andrà in fretta al collasso.

La cottura fissa il tutto; per rallentare lo scorrimento di

acqua bisogna rendere più viscoso il sistema tramite le

ovoalbumine o sale o zucchero. 5

GELS

cap.5 INTERAZIONI

ESEMPIO NATURA GELS COINVOLTE

GELATINA reversibile legami H

FORMAGGIO

FUSO irreversibile legami Ca

RICOTTA irreversibile idrofobiche, elettrostatiche

UOVO SODO irreversibile S-S

PANE, PASTA irreversibile S-S

FORMAGGIO irreversibile modificazioni enzimatiche

La maggior parte dei gels sono irreversibili.

Il gel è un reticolo ordinato formato da proteine o polisaccaridi nel quale viene incorporata acqua o

altre sostanze.

La gelatina è composta dal collagene e utilizzata legami idrogeno sensibili alla temperatura perché è

un legame molto ordinato.

Lo yogurt è formato da legami irreversibili perché le proteine interessate sono le caseine mantenute

da legami idrostatici (anche il tofo e il formaggio fuso in presenza di alcuni chelanti).

I gels stabilizzati prevalentemente da interazioni idrofobiche sono le ricotte formate da siero

proteine).

• CLASSIFICAZIONE DEI GELS IN BASE AI LEGAMI STABILIZZANTI

TIPO DI

LEGAME PROT. INTERESSATE PRODOTTO

idrogeno collagene gelatina

elettrostatico caseina, globuline di soia yogurt, tofu

idrofobico sieroproteine ricotta

ovoalbumina,

covalente gliadine/gluteine uovo sodo, pane e pasta

Adesso andremo ad analizzare ogni tipo di legame:

- Legame H

: con la denaturazione della proteina i legami intracatena diventano anche

intercatena tenendo comunque dei punti fissi di legame covalenti

incorporando anche acqua e altri componenti.

Il collagene ha una struttura caratterizzata da 3 filamenti con legami

covalenti e moltissimi legami idrogeno; se sclado aumenta la

solubilità (più il collagene è vecchio e meno è costituito da legami H

e quindi non si apre).

Se raffreddo si riformerranno nuovi legami H intracatena e

intercatena. 6

- Legame idrostatico : dobbiamo far notare che le

globuline di soia hanno la caratterista di essere

acide (prevalenza cariche -) e quindi residui acidi

(glutammico e ac. aspartico).

Aggiungendo il Ca fa interazioni elettrostatiche

con questi residui creando dei ponti (legami

interproteine). Per tornare indietro bisogna togliere

il calcio.

Può avvenire anche con le caseine (fa legami

covalenti formando gruppo fosfato con cariche -)

con il calcio, già presente nel latte, abbassando il

pH facndo influenzare le interazioni del gruppo fosfato facilitando la formazione di un gel

(unione di micelle).

I sali di fusione (utilizzati per la produzione di formaggi fusi) sono in grado di sequestrare il

Ca che fa da ponta tra proteine, consentendo di risolubilizzare a temperature relativamente

basse e senza decomporle (consistenza più morbida.

I polifosfati sono molto efficaci, ma illegali perché i legami che crea con il Ca sono talmente

forti che lo rende non assimilabile. Il citrato e il lattato sono ora usati al loro posto in quanto

consentono il rilascio del calcio e il suo assorbimento.

- legame idrofobico : scaldando la proteina si denatura e quidni esporrà delle zone idrofobiche

che erano all’interno formando degli aggregati sempre più grossi

creando un coagulo nel quale si inglobuleranno lipidi, acqua…

- legame covalente : la maggior parte sono di tipo S-S e quindi per

far avvenire questo tipo di interazioni, la proteina deve avere

residui di cisteina (come la ovoalbumina che ha i residui di

cisteina dispari); se fossero pari si formerebbero i legami tra loro

e per poterle liberare devo usare un riducente facendo una reazione di ossido riduzione.

Nella figura si possono vedere i legami intracatena che se riscaldo la proteina si denatura

formando un nuovo ponte interproteina e quindi si ha uno scambio di disolfuri.

- Legami idrofobici ed elettrostatici : l’acidificazione

modifica la regione della k-caseina strappando le regioni

polari ed esponendo quelle apolari. L’acidificazione

modifica anche il legame che forma il Ca. per aumentare

la resa faccio legare alla k-caseina la β-lattoglobulina con

ponti S-S e così facendo interagiscono le zona

idrofobiche creando dei coaguli.

• LEGAME E RILASCIO DI AROMI, SOSTANZE COLORANTI E CON COMPONENTI

IDROFOBICI 7

È un’altra caratteristica delle proteine.

Queste proteine devono essere:

- Composizione bilanciata con abbastanza di siti idrofobici superficiali o con siti specifici ad

alta affinità

- Solubilità non strettamente necessaria

- Denaturazione può variare caratteristiche di legame

- Associazione può alterare l’utilizzo metabolico di proteine

- Possono essere utilizzate per eliminare composti (es: polifenoli dal vino)

- Azione di chiarificazione (eliminazione tannini, aumento stabilità vini bianchi, migliore

filtrabilità) 8

DENATURAZIONI DA PROCESSO

cap.6

Le denaturazioni si possono suddividere in:

- Fisiche: Termica (temperatura no calore)

 Meccanica (sforzi di taglio)

 Radiazioni

 Alte pressioni



- Chimiche Glicosilazione

 Ossidazione

 Isomerizzazione

 Formazione di nuovi composti



- Microbiologiche/enzimatiche

Proteolisi

 Decarbossilazione



DENATURAZIONI TERMICA

cap.6_a

I processi più comuni sono la cottura, sanificazione e l’essiccamento.

CONSEGUE

PROTEINE EFFETTO NZE

globulari rottura legami h formazione

scambio S-S gels o

esposizione siti aggregati

idrofobici insolubili

collagene rottura legami h solubilizzazio

esposizione siti ne, formazione

idrofobici gels

cessione acqua

amido,

gliadine/glutein esposizione siti stabilizzazione

e idrofobici reticolo

Dopo ad un trattamento termico alle proteine può succedere che vadano incontro a modificazioni

reversibili (con il raffreddamento le proteine tornano più o meno alla forma nativa) o irreversibili.

Questo non dipende dall’intensità del trattamento termico ma dalla proteina (es: pane: gli enzimi

lavorano quando abbiamo bisogno che lievita, con la cottura si inattivano tanto a noi non interessa

che il pane lieviti anche dopo la cottura).

Quando si parla di trattamento termico si deve tener conto del ruolo predominate della cinetica che

è fortemente legata alla termodinamica.

Nel caso di una proteina in un alimento il processo termico è reso più complesso perché non vi è

solo acqua e proteina: se una proteina è isolata ha maggiore possibilità di tornare alla sua forma

nativa mentre se vi è un polisaccaride è molto probabile che vi si leghi. 9

Quando applico un trattamento termico vado a modificare la proteina e il solvente che vi sta intorno

modificando ancora di più la proteina perché fa esporre il core idrofobico non più stabilizzato dai

legami idrogeno con l’acqua (solvente).

Le modificazioni avvengono a livelli diversi di struttura:

- Struttura primaria : non direttamente , non vi è la rottura del legame peptidico, ma vi è una

modificazione sul valore nutrizionale (possono avvenire le reazioni di Mailard), sulla

digeribilità (la proteina denaturata ha dei siti scoperti che facilitano la digeribilità) o sulla

sicurezza (alcune sostanze hanno un’azione negativa nei confronti degli individui e con il

trattamento vengono modificati e quindi non sono più negativi). Alcuni trattamenti termici

posso diminuire l’allergenicità (es: proteine dei legumi, mentre quella del glutine non varia

mai, neanche dopo cottura).

- Struttura secondaria e terziaria : a noi interessa capire le modificazioni complessive

(proteina-solvente, proteina- ione, proteina- proteina)

Per vedere se una proteina è stata denaturata oppure no ci servono dei metodi il meno possibile

alteranti e modificanti; i più utilizzati sono quelli spettroscopici che ci fanno lavorare a livelli

macrometrici (alimento  così ci fa vedere gli effetti si di esso).

1) METODO: Questo metodo si basa su un marcatore (un amminoacido) presente in pochi

residui all’interno della proteina perché idrofobico (triptofano). Questo aa se colpito da una

certa lunghezza d’onda emette una luce fluorescente ad un’altra lunghezza d’onda (energia).

L’energia varia a seconda se l’aa si trova esposto oppure è situato nel core idrofobico della

proteina; questo sta ad indicare se la proteina è stata modificata

oppure no.

Ci sono alcuni marcatori che hanno un effetto quenciante

(assorbono in parte la luce che lui emette) e quindi modificano

l’intensità di luce. La lunghezza d’onda è indipendente

dall’effetto quenciante mentre l’intensità di luce emessa è

modificata.

Se, come nel caso della β-lattoglobulina, abbiamo due triptofani

(uno più interno e uno sito più esternamente) si ha una variazione

di lunghezza d’onda dal max al min: potrebbe essere (se non si

sa) che la proteina abbia più triptofani oppure sia stata

modificata.

Proprio per questo motivo pre