Domande e risposte esame biochimica alimentare - Prof. Iametti

Domande biochimica alimentare mod.21

Determinazione di saccarosio e glucosio

Descrivere la determinazione di saccarosio e glucosio in un alimento utilizzando un kit enzimatico. Tutti i kit enzimatici da noi conosciuti si basano sulla misura dell’assorbanza di NADH/NADPH a 340nm. Per la determinazione di glucosio utilizzo inizialmente l’esochinasi grazie alla quale, spendendo un ATP, ottengo glu6P. A questo punto aggiungo l’enzima G6P deidrogenasi e ottengo una reazione che porta alla formazione di 6-P-gluconato e alla riduzione di NADP+ a NADPH, misuro l’assorbanza di quest’ultimo (determino la concentrazione di glucosio).

Ora acidifico l’ambiente e aggiungo l’enzima invertasi che lavora bene a pH acidi e attraverso una reazione di idrolisi scompone il fruttosio in glucosio e fruttosio. Il glucosio sarà convertito in 6-P-gluconato con liberazione di NADPH dai due enzimi precedenti (misuro l’assorbanza e facendo una differenza con la misura precedente ottengo la concentrazione di saccarosio).

Saggio per l'attività enzimatica

Quali parametri si devono considerare nella messa a punto di un saggio atto alla valutazione dell’attività dell’enzima? Si deve formare o sparire la colorazione (qualcosa facilmente quantificabile con uno spettrofotometro). L’equilibrio della reazione enzimatica che sfrutto deve essere interamente spostato verso destra cioè verso i prodotti in un tempo ragionevole. La quantità di prodotto di partenza che rimane deve essere trascurabile per la determinazione.

Caratteristiche di una proteina per stabilizzare una schiuma

La proteina deve avere una composizione bilanciata di parti idrofobiche e idrofiliche per interfacciarsi con la fase continua liquida e la fase idrofobica gassosa. Per rendere lo scorrimento dell’acqua più lento dopo che sono state denaturate devono essere viscose. Ovviamente devono essere solubili nella fase continua in modo da non essere presenti in maniera dispersa o in sospensione.

Modificazioni strutturali di una proteina adesa a una nanoparticella

Quali approcci posso utilizzare per descrivere le modificazioni strutturali di una proteina adesa a una nanoparticella? Per descrivere le modificazioni strutturali che la proteina ha subito, confronto lo spettro di fluorescenza della proteina nativa con lo spettro della proteina associata a una nanoparticella. Nel caso di una proteina associata a una particella ho un adsorbimento: la proteina non penetra nella fase solida. Osservando il grafico ottenuto dall’analisi di fluorescenza, noto uno spettro di emissione diverso rispetto alla proteina nativa e che il picco massimo di intensità di emissione è maggiore nel caso in cui la proteina è associata alla nanoparticella.

Un altro approccio utilizzabile è guardare l’accessibilità dei tioli (SH liberi) della cisteina. In questo caso notiamo che, per esempio, la BLG nativa a 25°C non ha alcun tiolo esposto, mentre se adesa a una nanoparticella ho il 100% di tioli accessibili, questo è indice che la struttura della proteina è modificata rispetto alla forma nativa.

Qualità proteica di un alimento

Quali aspetti contribuiscono a descrivere la ‘qualità’ proteica di un alimento? La qualità proteica di un alimento è determinata dalle interazioni della proteina con le altre componenti presenti nell’alimento. Ad esempio, la relazione tra la proteina e l’ambiente influisce sulla texture del prodotto e sulla sua conservabilità. Importante è anche la relazione con altre macromolecole (es. relazione proteina-amido nella pasta determina la qualità della pasta stessa).

In base alle relazioni con gli altri macronutrienti, le proteine possono quindi avere funzioni diverse: esistono proteine strutturanti come nel caso di actina e miosina; proteine con funzione di riserva come quelle che troviamo nei semi e nelle uova. La composizione amminoacidica della proteina determina la struttura primaria che a sua volta determina le strutture di ordine superiore, questo influisce fortemente sulla biodisponibilità della proteina e su come il nostro corpo è in grado di metabolizzarla e riutilizzarla.

Ruolo dell'acqua in un alimento

L’acqua all’interno di un alimento può essere classificata in base alla sua funzione: solvente cioè di sciogliere le molecole semplici (sale, vitamine…) e macromolecole in maniera parziale determinando possibili variazioni di pH ed equilibri osmotici nell’alimento; strutturante in quanto influenza la struttura tridimensionale delle macromolecole e lievemente anche quella delle piccole molecole, in particolare la biodisponibilità e holding capacity; mezzo di reazione ovvero viene sfruttata come substrato dai microrganismi per la loro crescita e dagli enzimi.

Tipologie di acqua in un alimento

Quali sono le tipologie di acqua in un alimento?

• Tipo IV – Acqua pura con attività dell’acqua pari a 1.
• Tipo III – È l’acqua libera a disposizione della crescita microbica, attività enzimatiche, reazioni redox e reazioni di Maillard che determinano un imbrunimento non enzimatico.
• 0,8 – 0,25 Tipo II – Acqua coordinata serve soprattutto per reazioni enzimatiche, se questo tipo di acqua viene eliminata vado ad inibire la crescita microbica.
• 0,25 – 0 Tipo I – Acqua legata, acqua che rimane nel prodotto essiccato che ha una funzione protettiva nei confronti dei lipidi non lasciandoli esposti all’ossigeno atmosferico che determinerebbe una loro ossidazione. Quindi anche in un processo di essicamento del prodotto è meglio non eliminare questo tipo di acqua, la sua eliminazione risulterebbe solamente dannosa.

Water holding capacity

Qual è il ruolo di una proteina nella definizione di ‘water holding’? La water holding capacity è la capacità della macromolecola di trattenere l’acqua, essa varia in base alla struttura tridimensionale che assume la proteina. Se l’acqua è libera essa si muove verso la superficie dell’alimento. Nello specifico, alcuni residui amminoacidici delle proteine si legano tramite legame idrogeno con le molecole di acqua, questo in alcuni casi può portare ad una destrutturazione della proteina. Per esempio, una proteina con numerosi residui di glicina è incompatibile con una struttura secondaria ad alfa-elica in quanto la glicina si legherebbe alle molecole d’acqua anziché con i gruppi –OH degli altri amminoacidi.

Salting out

Cosa si intende per salting out? Con salting out si intende la precipitazione della proteina dovuta all’aumento della forza ionica dovuto ad un aumento della concentrazione di sali. A bassa forza ionica la proteina è solubile, quando aggiungo sale esso riduce la quantità di acqua disponibile alle proteine e ne scherma le cariche che diventano nulle, a questo punto le proteine si uniscono tra loro e precipitano. Se diminuisco la forza ionica la proteina torna in soluzione in forma nativa.

Ruolo di uno ione lipofilo sulla struttura proteica

Qual è il ruolo di uno ione lipofilo sulla struttura proteica? Vengono definiti sali destrutturanti quelli idrofobici, che invece che segregare l’acqua interagiscono con la proteina. Questi sali entrando nel core idrofobico della proteina la destrutturano, quindi la denaturano.

Latte ad alta qualità

Su quale principio si basa la definizione di latte ad alta qualità? In base all’intensità del trattamento termico sul latte ho una variazione della solubilità di alcune proteine. In particolare, a pH 4,6 le caseine presenti nel latte precipitano (il loro punto isoelettrico è pari a 4,6) mentre le sieroproteine native rimangono solubili. Alcune sieroproteine, in seguito al trattamento termico, sono state denaturate, hanno perso la loro forma nativa. Più il trattamento termico è spinto o più numerosi sono stati questi tipi di trattamenti, più sieroproteine risultano essere denaturate pertanto a pH 4,6 precipitano.

Quindi in un latte di qualità a pH 4,6 precipitano solo le caseine, la maggioranza delle sieroproteine, dato che hanno mantenuto la loro forma nativa, rimangono in soluzione. I trattamenti termici più spinti quali UHT e sterilizzazione causano la denaturazione della quasi totalità delle sieroproteine. In Italia poi, a livello comunitario con la legge 169/89, vengono definite le varianti merceologiche di latte in base alla % di sieroproteine in soluzione rispetto alle proteine totali presenti.

Interazioni che stabilizzano un gel formato da caseine

Quali sono i tipi di interazione che possono stabilizzare un gel formato da caseine? Le interazioni in grado di stabilizzare un gel formato da caseine sono di tipo elettrostatico ed idrofobico. Il legame di tipo elettrostatico è utilizzato per la stabilizzazione di prodotti quali yogurt e formaggio fusi, mentre se ho la presenza sia del legame idrofobico che di quello elettrostatico (interessa le caseine con la k idrolizzata) entrano in gioco nella produzione di formaggi.

Gel reversibili e irreversibili

Per quali ragioni molecolari alcuni gel sono reversibili ed altri non lo sono? L’unico esempio di gel reversibile è il col