Domande biochimica delle trasformazioni alimentari

Caratteristiche degli enzimi adatti alle determinazioni analitiche

Gli enzimi possono essere utilizzati come strumenti analitici: si usa un enzima per una trasformazione, quindi si sfrutta la sua capacità di riconoscere un substrato e di trasformarlo in qualcosa di misurabile. Questo viene fatto nelle matrici alimentari perché si ha un vantaggio rispetto al metodo chimico: viene sfruttata la stereoselettività in quanto riconoscono selettivamente un enantiomero, come nel caso di glucosio e galattosio o di D e L amminoacidi. Inoltre, sono regioselettivi, quindi per esempio le ossidasi introducono un gruppo ossidrile in una posizione precisa. Sono enzimi estremamente selettivi; in genere si usano kit enzimatici per determinare la presenza di particolari sostanze di interesse come metaboliti o additivi. Lo stesso discorso vale per i sensori enzimatici che si usano per determinazioni rapide di un composto in una matrice.

41) Quali enzimi potreste usare, e in quale sequenza, per la determinazione del contenuto in maltosio, saccarosio e glucosio in un mosto da birra?

Esochinasi che porta alla formazione di glucosio 6P e G6PDH per la formazione 6P gluconato e NADH ridotto che assorbe a 340 nm e le sue moli corrispondono alle moli di glucosio presenti.

Glucoamilasi per il maltosio che porta alla produzione di singole unità di glucosio che poi vengono quantificate con esochinasi e G6P deidrogenasi.

Invertasi (fruttosidasi) per il saccarosio per avere la formazione di glucosio e fruttosio e poi il glucosio è sottoposto all'azione di esochinasi e G6P deidrogenasi.

42) Citate almeno due esempi di reazioni enzimatiche il cui decorso porta ad un aumento di pH.

Attività della tripsina: un amminoacido standard ha un PI intorno a 5,5, quindi idrolizzando una proteina a pH 7 si ha un acido e si provoca un abbassamento del pH.

Nel caso della lattico deidrogenasi, il lavoro del NAD richiede

un assorbimento di un protone dalla soluzione e quindi si ha un aumento del pH conseguente al consumo dei protoni presenti in soluzione. L'idrolisi dell'urea porta ad un aumento del pH e questo è un sistema usato dai batteri per controllare il pH. 43) Cosa si intende per "temperatura di transizione" nel contesto della valutazione della sensibilità degli enzimi a trattamenti termici? Gli studi di inattivazione termica definiscono che la velocità della reazione di inattivazione aumenta al crescere della temperatura. Questa dipendenza può essere analizzata quantitativamente tramite l'equazione di Arrhenius, che dice che la costante di velocità è funzione esponenziale dell'energia di attivazione, diviso la costante dei gas e diviso per la temperatura assoluta k = lnA + (Ea/RT). Man mano che aumenta la temperatura, la velocità con cui l'enzima scompare aumenta. Una proteina può cambiare la sua.

velocità di inattivazione in funzione della temperatura a cui è esposta. Fino ad un certo valore di temperatura, la proteina risponde accelerando il suo decadimento, ma da una certa temperatura in poi, il suo decadimento è estremamente accelerato. Questa è la temperatura di transizione, ovvero la temperatura che porta ad alterare la proteina strutturalmente.

44) La più importante reazione enzimatica nell'industria alimentare utilizza una isomerasi per convertire Glucosio in Fruttosio. La reazione ha una costante di equilibrio di circa 0.8. Quale sarà la concentrazione di Fruttosio all'equilibrio se si aggiunge l'enzima a una soluzione al 45% di Glucosio?

Concentrazione di fruttosio all'equilibrio = 0,8 x 0,45 = 0,354

45) Quali processi portano alla formazione di lisinoalanina, e quali ne sono le conseguenze nutrizionali?

La cisteina a temperature elevate e pH alcalini può andare incontro (come a serina) ad una reazione di beta-eliminazione.

la deidroalanina derivante da serina o cisteina può essere su una proteina ma la lisina con cui reagisce può trovarsi su un'altra proteina. L'effetto più importante è la perdita di due aa essenziali ed il legame che si è formato non è attaccabile dalle proteasi, quindi la formazione di questo composto porta ad un degrado della qualità nutrizionale dell'alimento. Un altro problema è si potrebbe avere una reazione allergica. Per questo la lisinoalanina che resiste

All'idrolisi acida viene utilizzata come marcatore di qualità, insieme ai prodotti della reazione di Maillard, di danno termico dell'alimento.

Perché EDTA è un ingrediente sempre presente in tutti i tamponi utilizzati per isolare proteine da estratti cellulari sia da Eucarioti che da Procarioti?

L'EDTA è un ingrediente sempre presente in tutti i tamponi perché permette di inattivare tutte le metallo proteasi presenti. L'EDTA è un chelante dei metalli bivalenti e può essere usato negli alimenti perché è in grado di sequestrare dei metalli che possono essere responsabili delle reazioni di ossidazione e di imbrunimento.

Quali sono i prodotti originati dal trattamento con tripsina del pentapeptide Gly-Val-Arg-Leu-Ala?

La tripsina agisce sull'estremità C-terminale dell'arginina (tutti i peptidi si leggono da N terminale e poi l'ultimo amminoacido è C-terminale), quindi gly-val-arg e leu-ala.

Se la proteasi agisce sulla parteN-terminale, allora la frammentazione è diversa.48) Cosa provoca la formazione di un colore verde sulla superficie del tuorlo in uova sode, e perché lacolorazione è limitata alla sua superficie?Quando si hanno modificazioni di processo sulla struttura primaria delle proteine, è possibile averereazioni chimiche che portano alla modifica di residui particolari, come la cisteina che può essereconvertita in deidroalanina che è responsabile dell'odore di uova cotte. L'uovo viene cotto (97-98°C)e si ha la reazione di beta-eliminazione, l'acido solfidrico che viene prodotto dissolve non soltantoverso l'esterno ma anche nell'albume ancora liquido ed arriva nel tuorlo dove si ha l'emoglobina esi forma la sulfoemoglobina che è un composto verde e questo è quello che fa diventare verde iltuorlo dell'uovo quando si fa cuocere per troppo tempo. Quindi l'acidosolfidrico è responsabile sia del colore verde che dell'odore dell'uovo cotto. Una volta avvenuta la reazione di beta eliminazione, si ha un gel molto compatto. Dentro il gel, l'acido solfidrico reagisce con l'emoglobina, ma solo con quella sulla superficie, perché poi le proteine del tuorlo inizieranno a coagulare termicamente e l'acido solfidrico non potrà più migrare e reagire con l'emoglobina. 49) Che differenze intercorrono tra glicazione e glicosilazione? Gli eventi di interazione tra zuccheri e proteine catalizzati dal trattamento fisico non vengono chiamati glicosilazioni, perché la glicosilazione è un evento sito-specifico catalizzato da specifici enzimi. Nel nostro caso si chiama glicazione per indicare che si tratta di un evento chimico non specifico. La glicosilazione richiede la presenza sulla proteina di sequenze specifiche chiamate consenso, mentre gli eventi di glicazione possono avvenire senza che sia

Una sequenza di consenso. La glicazione è l'aggiunta di uno zucchero aspecifica non mediata da enzimi: ad esempio, si può avere l'aggiunta di glucosio a un gruppo NH2 libero di una lisina portando alle reazioni di Maillard che sono fondamentali per le caratteristiche organolettiche ma hanno anche tossicità perché si formano composti non naturali che vengono liberati con un metabolismo secondario.

50) Da quali composti si forma acrilammide per trattamento termico intenso? La reattività del glucosio nei confronti delle proteine può avvenire anche nei confronti dell'asparagina libera durante il trattamento al calore e con la reazione chimica si ha la formazione di ammoniaca e acrilammide che è neurotossica. Si forma in tanti alimenti con asparagina libera e che sono trattati al calore come patate e sfarinati integrali e per non avere un'elevata formazione si fa una neutralizzazione tramite l'utilizzo di asparaginasi.

libera l'acido aspartico. In seguito ad un trattamento termico intenso, a partire dall'asparagina, la quale reagisce con il glucosio, si forma la base di Schiff. La base di Schiff subisce un riarrangiamento che porta, per perdita di CO2 e di H2O, alla formazione dell'acrilammide.

51) Cosa fanno le transglutaminasi e quali ne sono i possibili utilizzi alimentari?

Le transglutaminasi sono enzimi microbici che uniscono un residuo di glutammina a un residuo di lisina formando acido glutammico, quindi fanno un legame isopeptidico; questo viene fatto in prodotti come surimi in modo da unire diversi pezzi di pesce ottenendo una texture simile alla carne integra o anche nei prodotti gluten-free per migliorare la texture, tuttavia le proteine vegetali sono scarse di residui di lisina. Questo legame che si forma non è naturale e quindi i peptidi non sono accessibili.

52) Per quali ragioni le proteasi utilizzate nell'industria della carne sono di origine vegetale?

Le proteasi

base tecnologica possono essere utilizzate come "miglioratori" delle proprietà delle proteine nei cereali. Ad esempio, nel processo di panificazione, le proteasi possono essere utilizzate per migliorare la capacità di ritenzione dell'acqua delle proteine del grano, consentendo una maggiore idratazione dell'impasto e una migliore struttura del pane. Inoltre, le proteasi possono contribuire a migliorare la morbidezza e la masticabilità dei prodotti a base di cereali, come biscotti e crackers. Questo avviene attraverso l'idrolisi delle proteine ​​che possono formare reti di glutine troppo rigide, consentendo una maggiore flessibilità e morbidezza. L'uso di proteasi vegetali in questi processi offre diversi vantaggi rispetto alle proteasi animali. Le proteasi vegetali sono aspecifiche, il che significa che possono agire su una vasta gamma di proteine, mentre le proteasi animali come tripsina e chimotripsina sono altamente specifiche e possono avere un'azione limitata sulle proteine ​​di interesse. Inoltre, le proteasi vegetali sono facilmente ottenibili da fonti vegetali, compresi gli scarti, rendendo il loro utilizzo più sostenibile e economico. Al contrario, le proteasi animali possono sollevare preoccupazioni sulla sicurezza e sull'etica, in quanto provengono da animali e possono essere soggette a contaminazioni. In conclusione, l'impiego di proteasi come miglioratori delle proprietà tecnologiche delle proteine nei cereali offre numerosi vantaggi, e l'uso di proteasi vegetali rappresenta una scelta preferibile per raggiungere risultati ottimali in modo sicuro ed efficiente.

La farina può essere impiegata per produrre un prodotto senza glutine (sequenza tossica) e in questo caso si tratta di endo-eso-prolinasi che vengono usate per diminuire la quantità.