Biochimica degli alimenti, della nutrizione e delle malattie metaboliche - domande

IMBRUNIMENTO ENZIMATICO

alcuni nutrienti presenti nell'alimento favoriscono la reazione di umbrunimento enzimatico,

legata all'associazione tra le proteine e i polifenoli dando origine ad effetto negativo

nell'alimento. Gli enzimi responsabili sono tantissime ossidasi, oppure enzimi attivati da

ossigeno, ossia enzimi con ossigeno come substrato della reazione; per questo motivo

non è così semplice eliminare l'ossigeno. Gli enzimi sono raggruppati a seconda del

meccansimo d'azione che usano per ossidare.

– Le ossidasi che riescono ad ossidare ossigeno ad acqua

– riducono ossigeno ad acqua ossigenata, un antibatterico

– viene prodotto un radicale: O2-

quelli prevalentemente presenti negli elementi sono rappresentati dal gruppo 1. E sono

definite come polifenoli ossidasi: intervengono nell'alimento dando origine all'acqua.

Aggiunta di cisteina o acido ascorbico nella mela per non farla annerire, poiché sono in

grado di bloccare attività enzimatica dell'imbrunmento.

Come eliminare gli allergeni

nuovi alimenti: nuove materie prime alimentari come

- riscoperte;

- alimenti salutistici;

- alimenti esotici;

- prodotti dell0ingegneria genetica. → valutazione del potenziale di allergenicità.

Alimenti prodotti per via tecnologica: norma FAO

Se il mio intervento biotecnologico ha introdotto delle nuove proteine, devo valutarne il loro

potenziale di allergenicità.

Si valuta in due modi:

1. quella proteina deve presentare una omologia con gli allergeni noti inferiore al 35%

2. si fa una analisi di sequenza: es se questa proteina è formata da 100 aminoacidi,

allora si prendono i primi 80 aminoacidi e si fa una analisi ogni 6 aa;

ogni 6 aminoacidi non ci deve essere una sequenza analoga con quella di allergeni

noti. Quindi non la faccio su tutta la sequenza.

Quindi se la proteina è di 100 aminoacidi non ce ne devono essere 52 che abbiano

una sequenza di 6 aminoacidi consecutivi uguale a quella di un allergene noto

(questo calcolo lo fa un software).

PRODUZIONE DI ALIMENTI AD ELEVATA TOLLERABILITA’ (non anallergici perché

dipende sempre dalla sensibilità individuale). 3 strategie:

1 Alterazione biotecnologica con OGM: non facilmente attuabile perché o la pianta

non sopravvive o la pianta ne produce di analoghe. Spesso infatti queste sono

proteine di deposito.

Oppure non è possibile fare per es un uovo senza ovoalbumina

se riesco ad individuare l’allergene. E’ usato per alcuni frutti

2 Rimozione fisica: dove

l’allergene si trova solo nella buccia (mela, pesca), quindi si son messe a punto

tecniche di pelatura particolari.

Oppure separazioni selettive degli olii es olio di soia: a seconda del trattamento di

raffinazione ci possono essere tracce di proteine e questo può essere pericoloso per

quelle popolazioni come le asiatiche che usano l’olio di soia in quantità elevata.

Altro problema sono gli sciroppi: oggi vengono prodotti dal frumento ed anche qui in

base al tipo di trattamento ci possono essere delle proteine. Quindi si son fatti studi

di filtrazione particolari per rimuovere anche queste minime tracce di proteine.

3 Modificazione enzimatica con una proteasi: è il metodo più usato. La proteasi

idrolizza tutte le proteine ma soprattutto gli epitopi.

Strategie di possibili interventi per allontanamento di allergeni alimentari:

- insolubilizzazionee/o rimozione fisica

- proteolisi controllata

proteolisi controllata:

La proteasi non è selettiva, quindi idrolizza anche le altre proteine dell’alimento. Inoltre

l’allergene per le sue caratteristiche non è facilmente aggredibile dalle proteasi, quindi

rischio di idrolizzare tutte le proteine tranne quella che mi interessava.

Quindi per fare una proteolisi controllata devo mettere a punto della condizioni che mi

permettano di idrolizzare l’allergene prima di idrolizzare le altre proteine.

Se proteolizzo tutte le proteine ad aminoacidi infatti non posso più farci niente con

quell’alimento: es se lo faccio con il latte ottengo un prodotto amaro (gli aminoacidi

idrofobici sono amari) e quel latte non può più essere coagulato, quindi lo consumerebbe

solo un bimbo allergico, ma nessun altro.

Quindi di solito si accoppia un trattamento proteolitico con uno denaturante, cioè un

trattamento che modifica la struttura della proteina che mi interessa in modo che sia più

facilmente aggredibile dalle proteasi (l’ideale sarebbe far in modo di denaturare

leggermente la proteina e poi idrolizzare con le proteasi solo i siti epitopici, mantenendo

tutte le proprietà funzionali della proteina).

PRODUZIONE LATTE ANALLERGICO

gli allergeni del latte son caseine e BLG.

Idrolizzare le caseine è facile perche son facilmente aggredibili.

Molto difficile è invece aggredire la BLG perché è estremamente compatta.

termico ad hoc (una pastorizzazione elevata ma inferiore all’UHT) del latte che

1 trattamento

denaturi parzialmente la BLG senza una elevata formazione di polimeri

2 aggiunge la proteasi: la BLG viene frammentata. Quindi ottengo una miscela di polimeri a diverso

PM.

3 separo i prodotti immuno reattivi

4 filtrazione: peptidi vengono separati da quelli a PM maggiore di 2000 da mediante filtrazione

attraverso una membrana con un cut off di 1500.

5 liofilizzazione si ottiene la materia per fare i latti ad alta tollerabilità.

Più il bambino è sensibile e minore sarà il grado di tollerabilità del latte quindi servirà un

prodotto che magari è composto da soli aminoacidi singoli; sarà quindi un prodotto molto

amaro e scarsamente accettato dal bimbo.

Per i bambini invece meno sensibili si possono usare latti con una tollerabilità maggiore

che saranno composti di peptidi a PM maggiore (fino magari a 5000 aminoacidi). La materia prima

da cui si parte son sieroproteine; se partissi dalle caseine formerei aggregati e polimeri che

potrebbero passare attraverso la membrana di separazione.

Il trattamento termico è fondamentale per rendere più facilmente aggredibile la BLG dalla

proteasi. La proteasi usata è la Tripsina che agisce su aminoacidi basici: i 3-4 siti epitopici della

BLG hanno infatti una arginina; in questo modo ho una certa selettività di idrolisi solo per i

siti epitopici.

Punti critici:

-il trattamento termico può anche far formare polimeri solubili difficilmente aggredibili dalle

proteasi

- formazione di peptidi troppo piccoli. (sapore amaro)

- modificazioni covalenti su specifici aa come conseguenza del trattamento termico.

Una possibile via alternativa: utilizzo di interventi fisici ed enzimatici combinati cioè un

trattamento termico che dia una proteolisi limitata che idrolizza solo le porzioni epitopiche.

Uso una temperatura che mi forma un intermedio transiente che mi espone l’epitopo che è

più aggredibile da una proteasi, in questo modo si riducono i tempi ed ho una idrolisi

selettiva del solo epitopo senza alterare tutta la struttura della proteina.

Cioè: l’epitopo conformazionale magari è nascosto nel core idrofobo della struttura nativa

della proteina; per poterlo raggiungere senza alcun trattamento termico la proteasi

le parti più esterne della proteina per poter arrivare all’epitopo.

dovrebbe idrolizzare tutte

Se invece opero un trattamento termico ben calibrato a 55-60 gradi, la struttura della

proteina cambia ottenendo un intermedio transiente e l’epitopo viene esposto sulla

superficie della proteina, dove la proteasi agisce in tempi molto brevi senza alterare tutta

la struttura 3d della proteina. (Se invece operassi un trattamento termico troppo drastico

andrei a denaturare completamente tutta la proteina e l’epitopo verrebbe di nuovo

nascosto nel core della proteina e quindi la proteasi farebbe fatica a raggiungerlo.)

Quindi ho una proteina ancora integra nel siero senza gli epitopi che posso usarla per

compiere trasformazioni alimentari. Questo è possibile per BLG.

Quindi devo mettere la tripsina solo a 55 gradi.

Commentare le caratteristiche strutturali che accomunano molti allergeni

Un allergene è sempre una proteina che può essere un componente dell’alimento, un contaminante

durante la manipolazione (ad es. durante il passaggio dalla produzione della pasta secca alla pasta

all’uovo) o fa parte di un ingrediente aggiunto all’alimento. Una proteina deve avere un minimo di

peso molecolare per avere risposta del sistema immunitario:

- deve essere un antigene quindi che stimola il sistema immunitario a produrre anticorpi IgE

- presenza di epitopi sequenziali (cioè solo alcune sequenze aminoacidiche

stimolano la produzione di IgE). . Rimuovendo gli epitopi della proteina, questa non è più

allergenica, ma per rimuovere epitopi sequenziali posso solo idrolizzare con un enzima (devo

rompere legame peptidico) o faccio una proteina diversa.

epitopi conformazioni, : l’organismo riconosce non tanto la

-

sequenza, ma la conformazione strutturale. Per modificare la conformazione basta agire sulla

temperatura o comunque con un trattamento fisico, ovviamente anche l’enzima mi permette di

modificare la conformazione. L’allergenicità può aumentare o diminuire in base alla nuova

Nelle reazioni allergiche l’organismo produce solo IgE policlonali,

conformazione che assume.

ovvero che riconoscono un determinato

antigene ma in tutti i suoi epitopi, dipendentemente anche dalla sensibilità individuale (inoltre è

bene ricordare che non esiste una proteina con un solo epitopo).

Per le proteine allergeniche non esiste un comun denominatore, non si può definire un allergene

in base alla funzione (strutturale, enzimatica, di deposito) e lo stesso vale per la struttura, infatti

ci sono allergeni con struttura molto compatta (con tanti ponti disolfuro) e altri invece poco

strutturate come le caseine. Esiste una direttiva CEE che ha messo un po’ di ordine, poiché ha

raggruppato un minimo i principali alimenti responsabili delle allergie, mettendo anche

per l’etichettatura dei prodotti. Sono stati distinti innanzitutto 2 principali

chiarezza anche

gruppi: allergeni di alimenti di origine animale e allergeni di alimenti di

origine vegetale.

Allergeni di alimenti di origine animale

-allergeni del latte: sono le componenti delle siero proteine (beta lattoglobulina) e tutte le

caseine, in particolare la alfas1 e la più allergenica. Ci sono individui più sensibili a una proteina

rispetto all’altra, ma in genere chi è allergico a questi prodotti lo è a entrambe. La

betalattoglobulina ha una struttura molto compatta ed è difficilmente attaccabile da enzimi

(proteasi come la tripsina e chimo tripsina). Per rendere anallergico il latte devo