Risposte alle domande di Biochimica Alimentare

DECREMENTO COMPLESSIVO DELLA FLUORESCENZA

Anche la pressione ha come bersaglio l'organizzazione dell'acqua con una differenza che con l'aumentare della T porta ad avere acqua disorganizzata, la pressione salendo mi porta ad avere acqua organizzata e questa non si può muovere e disporre attorno ai siti idrofobici = se la mia proteina perde la sua struttura rimane con la struttura distrutta perché non c'è nulla che costringa i siti idrofobici a tornare al loro interno. Anche nel caso di trattamento a pressione ho una fase di esposizione di residui e una fase di aggregazione per generare prodotti di polimerizzazione come nel caso del trattamento termico.

4. Perché gli effetti di un trattamento HP su una proteina solubile come ovoalbumina sono meno sensibili se sono presenti il sale o lo zucchero?

Se tratto ad alte pressioni OVA in assenza di sale o di zucchero ottengo che non si ha la formazione di uovo sodo, ma la permanenza dell'OVA in

una forma denaturata senza che si abbiano i fenomeni di aggregazione che avvengono in assenza di questi 2 cosoluti. Se battiamo ad altissime pressioni in presenza di queste sostanze la proteina si denatura. Come facciamo a sapere che la proteina si è denaturata? Le proteine dell'albume non sono sensibili all'azione degli enzimi digestivi perché hanno una struttura che impedisce la loro aggressione da parte degli enzimi digestivi: vero per la proteina nativa, non vero per quella denaturata. In assenza di trattamento la digeribilità è 0, a 4000 atm la digeribilità migliora ed ha un massimo a 6000 atm, dove diventa completamente digeribile. La struttura si è completamente distesa in conseguenza ad un trattamento di denaturazione parziale, senza formazione di aggregati che non richiede molte pressione. Lo stesso trattamento lo abbiamo per azione meccanica quando montiamo a neve incorporando aria. Incidentalmente, lo stesso tipo di modificazione

lo applichiamo nella formazione della maionese in cui distendiamo la struttura della proteina rendendola molto più viscosa. Come mai se non ho il sale o lo zucchero ho una differenza di solubilità? Si associa ad altre proteine e mi fornisce un reticolo tridimensionale, mentre se ho presenti i cosoluti la formazione di un reticolo tridimensionale non avviene, ho una soluzione viscosa di proteine senza la formazione di qualcosa di solido. Cosa spinge la formazione di un reticolo? Scambio di disolfuri e interazioni tra regioni idrofobiche esposte, richiede che l'acqua eserciti la sua capacità strutturante. In presenza di quantità consistenti di cloruro di sodio e saccarosio, 10%, nel momento in cui rimuovo il trattamento che costringe l'acqua ad organizzarsi, non ho una sufficiente spinta a far interagire le proteine tra di loro. L'acqua interviene molto meno nello spingere le proteine denaturate le une verso le altre in ragione della presenza di.

Questi 2 cosoluti: il saccarosio forma legami ad idrogeno, il cloruro di sodio si solvata legando a sé le molecole d'acqua e non consentendo a queste di esercitare la spinta che costringe le regioni idrofobiche a impaccarsi le une contro le altre. Per far sì che le regioni idrofobiche si accoppino ci deve essere la funzione strutturante dell'acqua. Nel momento in cui ci sono cosoluti, l'acqua spinge meno con la sua spinta entropica. Quindi non è che sale e zucchero impediscono la denaturazione, ma impediscono l'aggregazione delle proteine denaturate che rimangono in soluzione come entità individuali e riescono a impartire la viscosità.

In una molecola di saccarosio quanti OH ci sono in grado di interagire con l'acqua? 5 in tutto: 2 persi per formare il legame glucosidico tra glucosio e quello 0,25 MOl lo moltiplichiamo x 8 funzioni ossidriliche. Non c'è sufficiente acqua libera per spingere le molecole di OVA denaturate l'una contro l'altra.

L'altra e formare un polimero insolubile.

Provate a individuare le ragioni per cui la denaturazione di BLG trattata ad alte pressioni è reversibile, e quella di OVA non lo è.

La struttura di ovalbumina e BLG è molto diversa. Dimensioni diverse: BLG 162 AA, OVA 450 AA circa.

La seconda differenza è la presenza di materiale non proteico: OVA glicosilata, BLG no.

Differenza di stabilità della struttura delle proteine: BLG ha il "barile" stabilizzato da 2 legami disolfuro tra 4 delle 5 cisteine presenti nella molecola. L'unica parte mobile è l'alpha elica nella regione C terminale che copre il residuo di tiolo. L'elica si può allontanare dal corpo della proteina ed espone la quinta cisteina, non coinvolta nel legame. Si tratta di una proteina ad elevata stabilità strutturale (resiste anche a pH 2).

La struttura dell'OVA è molto meno stabile di BLG, comprende un mucchio di regioni ad alpha elica.

contiene legamidisolfuro che non legano nulla, cisteine libere con il risultato di una struttura intrinsecamente molto meno rigida. L'unico evento di perdita di struttura per la BLG (antigene, allergene alimentare proprio perché è piccola e resiste aimaltrattamenti dal punto di vista strutturale e dunque è pure difficile da digerire perché la sua funzione è quella ditrasportare qualcosa, deve resistere ai succhi gastrici) è l'esposizione dell'SH a HP, ma una volta tolto HP l'alfaelica con il suo tiolo torna al suo posto. Il cambiamento strutturale lo posso misurare, ma una volta che cessa l'azionedestrutturante dell'HP questa alpha torna al suo posto, la modificazione è reversibile. L'OVA è irreversibile, perché unavolta che ho stirato le strutture alfa elica, non possono tornare al loro posto. Risposta definitiva: sono due proteine con diversa stabilità intrinseca e quando

Rendo l'acqua incapace di esercitare la spinta entropica, una proteina fa una modificazione reversibile (BLG), l'altra no (OVA).

La forma "S" di ovoalbumina è generata da un trattamento termico ad elevato pH. Secondo voi, ne contiene di più l'albume crudo, quello pastorizzato, o quello in polvere ottenuto per essiccazione "spray drying"?

La forma "S" viene generata da un trattamento termico ad elevato pH ed è una modificazione permanente. L'uovo fresco appena deposto ha un pH estremamente elevato (9-9,5 arrivando fino a 8 lasciando l'uovo fino al termine di conservazione), e non è sottoposto a trattamento termico. L'albume da vendere come albume liquido verrà pastorizzato a 62 gradi, mentre quello essiccato la temperatura che si raggiunge è piuttosto elevata, intorno a 85-105 gradi, con pH per entrambi di 8. È ovvio che queste condizioni sono quelle più favorevoli.

alla formazione di OVO S albumina, per cui la quantità di questa forma strutturalmente modificata è significativa nell'albume essiccato, probabile in quello pastorizzato, e improbabile in quello fresco.

8. È appropriato inquadrare il trattamento con radiazioni ionizzanti nella famiglia delle modalità di "denaturazione fisica"? Per denaturazione di una proteina si intende la perdita delle cosiddette strutture di ordine superiore (ossia struttura secondaria, terziaria e quaternaria) anche in conseguenza di alterazioni di alcuni dei residui amminoacidi presenti nella struttura primaria. Queste denaturazioni possono essere indotte da diversi tipi di agenti e per cui si distinguono denaturazioni fisiche, chimiche, enzimatiche e microbiologiche. Gli agenti delle denaturazioni fisiche come la temperatura, la denaturazione meccanica e le alte pressioni > 1000 atm, agiscono sull'acqua la quale oltre ad essere un solvente e un mezzo di reazione, ha

anche una importante capacità strutturante in quanto se si forma la doppia elica non è solo per averprotetto i legami, ma è perché abbiamo impaccato le coppie di basi le une contro le altre per non lasciare superficiidrofobiche al solvente. Per quanto riguarda la denaturazione indotta dalla temperatura, le molecole dell’acqua sono totalmente agitate da non riuscire più ad organizzarsi e perciò le strutture delle macromolecole, che sono organizzate grazie alla spinta entropica dell’acqua, si deformano modificando la loro struttura per esempio esponendo le loro regioni idrofobiche. A pressioni molto elevate invece, l’acqua è costretta a organizzarsi e non avendo quindi la libertà di movimento e quindi si avrà una denaturazione a freddo delle strutture delle macromolecole, senza avere gli svantaggi intermine di accelerazione delle reazioni chimiche, che invece si avrebbe se si usasse una temperatura elevata. Gli

sforzi di taglio inoltre consentono di modificare meccanicamente la struttura di una proteina. Questa situazione la si può incontrare nel latte omogeneizzato, nella panna omogeneizzata, nella pasta, nel pane, nelle emulsioni, o ancora in prodotti filati a caldo quali la mozzarella. Anche nel caso delle radiazioni ionizzanti, come i raggi gamma emessi da un materiale radioattivo normalmente un isotopo radioattivo del cesio, queste colpiscono l'acqua presente nel materiale biologico favorendo la radiolisi. Quello che si forma spaccando la molecola di acqua in due è un atomo di idrogeno con un solo elettrone, il quale reagirà con un altro atomo di idrogeno a formare una molecola di idrogeno; e un radicale idrossolico, il quale è in grado di reagire con una infinità di molecole biologiche. Tale radicale è il vero agente che causa però danni irreversibili di tipo CHIMICO alle macromolecole presenti nel materiale alimentare, come: ◊

proteine: i gruppi amminici vengono ossidati e anche quelli sulfidrilici, i quali generano sulfini o sulfoni. Qualche volta si ha la rottura delle catene laterali degli amminoacidi grazie all'attacco della specie radicalica, e in rari casi viene rotto anche il legame peptidico. ◊

glucidi: l'interazione consiste nell'ossidazione delle porzioni reattive degli zuccheri, ad esempio del carbonio alcolico in posizione 6 in carbonio acido. Questo comporta l'introduzione di una carica, trasformando una specie in grado di interagire con l'acqua tramite legami a idrogeno, in una che è in grado di interagirci molto più fortemente. ◊

lipidi: gli acidi grassi insaturi sono i maggiori bersagli poiché facilmente vanno incontro a reazioni di ossidazione avendo un doppio legame, con formazione di aldeidi e chetoni particolari con un odore sgradevole. ◊

DNA: l'interazione con essa dei danni alle basi che causa la difficoltà nel

ricopiare o trascrivere l'informazione, la rottura dello scheletro fosfodiestereo dei filamenti o la formazione di legami tra le due basi affacciate all'interno di un filamento o tra due basi contigue, come i famosi dimeri di timina che si formano in seguito all'irraggiamento con l'ultravioletto. Per questo motivo