Biochimica alimentare Mod 2

Il network del glutine

Le gliadine sono proteine monometriche che si sciolgono in etanolo al 40% e sono responsabili della viscosità dell'impasto. Hanno una zona ripetitiva di unità di prolina e glutammina. Esistono diversi tipi di gliadine (alfa, beta, gamma e omega). Alfa, beta e gamma gliadina hanno residui di cisteina impegnati in legami ponte disolfuro intraproteina. Le omega gliadine non contengono residui di cisteina, infatti sono facili da estrarre anche in un prodotto che ha subito un trattamento. Le glutenine hanno dei tioli liberi e fanno un reticolo di legami disolfuro interproteina. Sono proteine polimeriche responsabili dell'elasticità dell'impasto. Glutenine LMW hanno residui cisteina con SH libero, mentre le glutenine HMW sono ricche di residui di cisteina, tutti impegnati in interazioni -S-S- intraproteina. L'acqua aggiunta alla farina verrà assorbita dalle proteine che non si sciolgono (HMW), ma associano l'acqua.meccanica. La presenza di acqua all'interno della matrice proteica è fondamentale per mantenere la sua elasticità e deformabilità durante il processo di impasto. Durante l'impasto, le proteine si legano tra loro attraverso interazioni idrofobiche e legami S-S interproteina. Questi legami formano dei nodi che stabilizzano la struttura reticolare della matrice proteica. Più legami sono presenti, più rigida sarà la matrice. L'acqua presente all'interno della matrice proteica è associata alle proteine e ha consentito loro di subire modificazioni conformazionali durante l'azione meccanica dell'impasto. Queste modificazioni conferiscono alla proteina la capacità di deformarsi e adattarsi alle varie manipolazioni durante la lavorazione.meccanica.Ne l'amido né l'eventuale burro assorbono l'acqua, l'acqua nella fase di formulazione dell'impasto è associata solo alle proteine. METODI PER EVIDENZIARE MODIFICAZIONI STRUTTURALI DI NATURA MECCANICA Un sistema facile per sapere cosa stabilizza un reticolo proteico si basa sulla solubilità delle proteine in diversi mezzi. Il sistema è stabilizzato da due tipi di interazione: legami idrofobici e legami di solfuro. Per sapere qual è la forza prevalente che tiene insieme un reticolo di questo tipo è possibile fare una rottura selettiva. Per rompere il legame idrofobico possiamo utilizzare un agente caotropo, che disordina la struttura dell'acqua e impedisce la spinta entropica (urea, ione guanidinio, detergenti). Per rompere le interazioni di tipo di solfuro l'unico sistema è trasformare il ponte di solfuro in due residui cisteina isolati (utilizzando beta mercapto-etanolo). Esperimenti su

spaghetti:—L’essiccazione a bassa temperatura promuove la formazione di un reticolo proteico in cui le interazioniidrofobiche non covalenti sono maggiori rispetto a un trattamento ad alte temperature.—il trattamento ad alte temperature promuove un reticolo dove le interazioni S-S sono prevalenti.

Misure dei fluorescenza intrinseca che sfrutta le proprietà di specifici amminoacidi (marcatori interni)La fluorescenza intrinseca avviene senza aggiunta di marcatori ed è dovuta ai residui di triptofano in gradodi dare indicazioni sul core idrofobico delle proteine.

Le misure di fluorescenza ci consentono di misurare l’emissione della luce anche su materiali solidi.

Cosa succede alla fluorescenza del trp dentro una farina a cui aggiungiamo dell’acqua? Man mano cheaggiungo acqua il trp si espone verso l’ambiente acquoso e l’intensità della fluorescenza aumentea. Leproteine nella semola al 20% di acqua hanno cambiato la struttura.

Mentre le proteine della farina non cambiano struttura prima del 40% di acqua.

Misure di fluorescenza estrinseca utilizzando specifici marcatori fluorescenti.

Fornisce informazioni sulle regioni idrofobiche delle proteine superficiali. Aggiungere un marcatore ci da la possibilità di vedere fluorescenza quando esso si trova legato a porzioni idrofobiche, quindi ci da modo di distinguere le varie condizioni di una proteina (nativa o denaturata).

È stata trovata una correlazione tra idrofobicità delle proteine e caratteristiche tenacità di un impasto, al crescere dell'idrofobicità cresce la forza necessaria per manipolare l'impasto.

Idrofobicità superficiale delle proteine è definita come il rapporto tra:

• Il numero di siti idrofobici superficiali (per unità di massa) e la loro Kd per il marcatore, determinati attraverso titolazione delle proteine con il marcatore.

Le modificazioni strutturali delle proteine durante la solvatazione.

possono essere descritte da misure di fluorescenza estrinseca utilizzando un marcatore.

Pasta

Aggiungiamo l'acqua alla semola, l'acqua non tocca l'amido, l'acqua va sulle proteine e impartisce la flessibilità strutturale, interveniamo con un trattamento meccanico e stiriamo queste proteine portando alla formazione di legami deboli idrofobici e legame disolfuro.

Le proteine circondano i granuli d'amido e se vogliamo conservare questa struttura dobbiamo essiccare. Rimuovendo l'acqua torniamo al contenuto di acqua della semola (cioè nullo) ma con una struttura ben diversa (con le proteine che circondano l'amido).

Se prendo lo spaghetto e lo butto in acqua bollente, sono ad una temperatura intorno ai 100 gradi, a queste temperature l'acqua riesce da rompere i legami idrogeno dentro la struttura dell'amido e quindi a gelificare l'amido, il reticolo proteico formatosi attorno durante la fase di lavorazione fa si che

l'amido non venga ceduto nel liquido di cottura. Per valutare il reticolo proteico possono essere usati anche marcatori spettroscopici che cambia colore quando reagisce con un gruppo SH, comportando uno scambio di disolfuri. Il trattamento di essiccazione influenza l'accessibilità dei tioli nelle proteine. In una pasta essiccata a bassa temperatura l'accessibilità dei residui SH è maggiore. Il trattamento di essiccazione influenza anche la fluorescenza intrinseca, gli spettri di emissione del triptofano evidenziano una diversa organizzazione complessiva delle proteine del reticolo proteico indipendenza dalla tipologia di trattamento di essiccazione utilizzato. Le differenze legate all'organizzazione strutturale delle proteine indotte dalle condizioni di essiccazione permangono anche dopo la cottura. La fluorescenza del triptofano è un marcatore di qualità, infatti è stato condotto un esperimento in cui è stato chiesto a dei

giudici di valutare la pasta migliore, e la pasta segnalata come migliore dai giudici è stata anche quella che ha dato un maggiore fluorescenza del trp. Nel pane a differenza della pasta, aggiungo degli agenti che consentono lo sviluppo di CO2 nella massa, lascio lievitare, lo metto in forno. Sulla superficie del materiale raggiungono i 200 gradi, mentre all'interno salgono più lentamente. L'unica acqua disponibile è quella associata alle proteine, l'acqua viene ceduta dalle proteine all'amido e i legami idrogeno dentro le molecole d'amido si rompono, le proteine si trasformano in un sottile velo di proteine disidratate che conferisce croccantezza. L'amido si gelatinizza ed è pronto per essere digerito dall'uomo. È termodinamicamente instabile perché l'acqua tende a passare di nuovo alle proteine, se le proteine riassorbono acqua si ha la perdita di croccantezza. Dentro la struttura dell'amido sivengono a formare interazioni tra strutture di amilosio e amilopectina (fenomeno detto retrogradazione dell'amido). Ciò comporta l'indurimento della struttura, cioè il raffermimento, dovuto a una perdita di acqua e alla cristallizzazione dell'amido. L'ultimo stadio è la fase in cui è evaporata tutta l'acqua presente e si ottiene il pane secco. Lo scopo del trattamento di omogenizzazione è quello di rendere i globuli di grasso più piccoli e tutti uguali, in modo da impedire il loro affioramento durante la shelf-life del prodotto. Questo trattamento viene effettuato sulla componente lipidica del latte e anche su altri alimenti. Nel latte vengono trattate a temperatura superiore a 50 gradi la crema di latte o il latte, in modo da sfruttare la fusione di questi globuli presenti nel latte per frantumarli in goccioline più piccole, con dimensioni simili tra loro. I vantaggi di questo trattamento sono legati al fatto che in

Queste condizioni di diminuita dimensione sono meno soggette a dar luogo ad affioramento. Il globulo di grasso è una struttura enormemente complessa, una sfera composta da trigliceridi associata a queste palline di grasso ci sono una serie di strutture accessorie che ne condizionano la stabilità.

La membrana del globulo di grasso è diversa dalle membrane dei sistemi biologici perché ha tre strati fosfolipidici. Un primo strato è formato da una singola regione di fosfolipidi disposti con le code idrofobiche verso il grasso e le teste polari verso l'ambiente acquoso. A sua volta, la prima semimembrana è avvolta da una seconda membrana che ha una struttura più tradizionale (2 strati fosfolipidici).

In questo sistema complesso sono affondate una serie di proteine che sono proteine specifiche del globulo di grasso, includono proteine molto idrofobiche che arrivano nella parte più interna e proteine che sono semplicemente infilate nella

porzione del triplostrato. Sono anche presenti le lipids Rafts formate dall'associazione permanente di sfingolipidi associati con il colesterolo. Il trattamento di omogenizzazione comporta un aumento della superficie della frazione lipidica del globulo di grasso esposta al solvente. Questo determina la formazione di una nuova membrana mista, costituita da frammenti della membrana del globulo di grasso e da caseine. Frantumando il globulo di grasso provochiamo la deposizione sulla superficie di fosfolipidi e proteine diverse per natura e composizione a quelle che avevamo originariamente. Abbiamo ottenuto un sistema che resiste all'affioremnto, le goccioline sono tutte rivestite quindi non tendono ad unirsi e abbiamo aumentato la frazione di proteine presenti nel sistema, aumentando la percentuale di proteine in una lipoproteina ne aumentiamo la densità, rallentiamo così il fenomeno dell'affioramento. Nel globulo di grasso vengono incorporate proteine presenti nel

la rottura delle micelle durante il trattamento meccanico. Questo ha portato ad una diminuzione delle dimensioni delle micelle di caseina.