Proteínas
Estas sustancias desempeñan funciones biológicas en el organismo
humano, entre las que se cuenta principalmente la regeneración y la
formación de tejidos, la síntesis de enzimas, anticuerpos y
hormonas, y como constituyente de la sangre, forman parte del tejido conectivo
y muscular de los animales y de otros sistemas rígidos estructurales.
Los órganos del
hombre estan compuestos fundamentalmente por proteínas y se
calcula que existen aproximadamente 5 millones de tipos con propiedades y
características muy especificas. Los alimentos ricos en estas
macromoléculas, como la carne, la leche y el huevo, son escasos en la
mayoría de los países en vías de desarrollo, y ademas,
por ser los mas costosos de producir son los mas difíciles
de adquirir.
No sólo es necesario producir mas alimentos ricos en toda clase
de nutrimentos: hay que cuidar, almacenar, procesar. Los aminoacidos que
intervienen en la síntesis de proteínas son de la
configuración L, mientras que los de la D generalmente solo sirven como
fuente energética.
Clasificación
Existen diversas de clasificar los aminoacidos, basadas en la naturaleza
química y las propiedades de su grupo R. Cada radical tiene características
definidas, como pueden ser la solubilidad, la reactividad, la
ionización, la polaridad. Dichos compuestos se han
dividido en hidrófilos e hidrófobos, en acidos
basicos y neutros conforme a su ionización y en indispensables y
dispensables, segúnla necesidad que tiene el hombre de ellos. La
solubilidad depende de su capacidad de establecer puentes de hidrógeno
con las moléculas de agua.
Los grupos polares que mas influyen son las cadenas hidrocarbonadas
lineales o ramificadas y los aromaticos que no pueden interactuar con el
disolvente
Proteínas
Estas macromoléculas son el resultado de la polimerización,
mediante enlaces peptídicos, de los 20 aminoacidos, todas sus
propiedades nutritivas y sus características físicas y
químicas dependen completamente del tipo, de la concentración y
de la secuencia de unión de los monómeros constituyentes. Las
proteínas son responsables en gran medida de la textura y de las
características reológicas de muchos alimentos, y las alteraciones
indeseables físicas o químicas que éstos sufren dan como
resultado una calidad sensorial y nutricional pobre. Existen diversos
métodos para clasificar las proteínas, pero los principales se
basan en cuatro criterios fundamentales: composición, forma, solubilidad
y función biológica.
Enlace amida o peptídico
Los péptidos y las proteínas son el producto de la unión
heterogénea de aminoacidos a través de enlaces amida o
peptídicos, los que a su vez se forman por una condensación entre
un grupo carboxilo y un amino, con la consecuente eliminación de agua.
La unión de dos aminoacidos genera una molécula llamada
dipéptido, la de tres, tripéptido y así sucesivamente.
Organización Estructural
Alestudiar las proteínas globulares se observa que presentan diferentes
estados de ordenación, se conocen como las cuatro estructuras: las
propiedades de estos polímeros, va sean inmunológicas
enzimaticas, nutricionales, hormonales.
Las covalentes son las responsables del enlace peptidíco y se producen
como resultado de un reparto de electrones entre dos o mas
atomos, los puentes salinos o iónicos se crean por
atracción coulómbica entre grupos cargados con signo opuesto y
son las uniones polares mas fuertes entre grupos cargados con signo
opuesto, uniones mas fuertes que existen.
Peso molecular
El peso molecular en las proteínas es muy variable, para su
determinación se puede emplear el método de Svedberg. Hay
otros métodos para el estudio del peso molecular que incluyen la
electroforesis, la presión osmótica, la viscosidad y la
filtración en geles
Composición de aminoacidos
Este se efectúa por métodos de cromatologia de intercambio
iónico basados en el comportamiento acido-base de cada
aminoacido: normalmente se emplean dos resinas una catiónica y
otra aniónica.
Cuantificación
Existen diversos métodos para la cuantificación de las
proteínas, todos ellos basados en alguna de sus propiedades
típicas, como
pueden ser los patrones de adsorción de las radiaciones
electromagnéticas de los grupos aromaticos, la reactividad del enlace
peptídico, su contenido de nitrógeno. La reacción de
Biuret se basa en que la proteína interactúa coniones
eúpricos y produce un color violeta medible
espectroscópicamente. El método de Kjeldahl es el que mas
se utiliza e incluso se toma como referencia.
Solubilidad de las proteínas
Las diferencias de solubilidad de las proteínas en los diversos
disolventes esta en función de factores intrínsecos
fisicoquímicos propios del
polímero y de factores extrínsecos del sistema en que se encuentran. La
solubilización implica que se establezca una fuerte interacción
proteína-disolvente, mientras mas dañado esté un polipéptido por efecto de las altas temperaturas,
mas se desnaturaliza y menos soluble se torna, excepto en bebidas y
productos semejantes, por ejemplo un polipéptido muy poco soluble en
agua probablemente no gelifique ni establezca espumas o emulsiones.
Efecto de las sales
Las sales neutras tienen una influencia muy marcada en la solubilidad de las
proteínas globulares, y su efecto no sólo depende de su
concentración, sino también de las cargas eléctricas de
sus cationes y aniones.
Efecto del pH
Dependiendo del pH del sistema, estos polímeros pueden actuar como
cationes y como aniones, de tal manera que al desarrollar la misma carga
eléctrica provocan fuerzas de repulsión entre ellos que repercute
en un aumento de su solubilidad y estabilidad.
Efectos de los disolventes
La adición de disolventes organicos a las soluciones de
proteínas causa un cambio en la constante
dieléctrica del
sistema que influye de manera muymarcada en la estabilidad y la solubilidad de
estos polímeros.
Efectos de la temperatura
En términos generales, las proteínas globulares son muy solubles
dentro de un intervalo de temperatura de 10° a 45°C y alcanzan su
maximo en alrededor de los 35°C cuando se exceden estos
límites a los polímeros tienden a la desnaturalización. El
congelamiento también tiene un efecto muy marcado en la solubilidad de
las proteínas: el daño que sufren las moléculas depende de
la velocidad con la que se efectúa este, la composición del medio
también afecta, ya que las sales y los compuestos de bajo peso molecular
se concentran en una porción de agua no congelada y producen cambios en
el pH y aumentos de la fuerza iónica.
Hidratación
Las proteínas en estado seco tienden a retener una cierta cantidad de agua
hasta alcanzar el equilibrio con la humedad relativa del medio que las
rodea.
Viscosidad
La viscosidad de las fabricadas con proteínas depende de factores
intrínsecos tales como
la forma y el tamaño del
polímero y de los factores extrínsecos como son la temperatura, la fuerza
iónica y el pH. Al aumentar la temperatura se reduce la viscosidad ya
que los puentes de hidrógeno se rompen, lo que lleva consigo que estos
polímeros pierdan su hidratación.
Desnaturalización
La palabra desnaturalización es alejarse o estar lejos de la forma
nutural; en un sentido termodinamico se refiere
al cambio de un estado ordenado de las moléculas a otrodesordenado, lo
que trae consigo un incremento de la entropía del sistema. Cuando una proteína
sufre que regrese a su estado natural; pero en ocasiones el proceso puede ser
reversible como
sucede con la reactivación de algunas enzimas.
Las altas temperaturas también influyen
notoriamente en el pH, la fuerza iónica, la actividad acuosa y la
concentración, la mayoría de las proteínas globulares,
incluyendo las enzimas, pierden su conformación cuando se calienta a
mas de 60-70°C.
Cinética de la Desnaturalización
Los mecanismos de desnaturalización de las proteínas de la soya
por tratamientos térmicos, por diferentes componentes organicos y
por pH.
Interacciones Proteína-Proteína
Las proteínas tienen la capacidad de interactuar con compuestos muy
diversos como el agua, los lípidos, los hidratos de carbono y otros
polipéptidos, iguales o diferentes, a través de diversos tipos de
uniones. Los mecanismos que hacen que los polipéptidos se unan entre
sí a través de enlaces de hidrógeno, hidrófobos y
salinos. Todos los sistemas proteínicos naturales que tienen una
estructura cuaternaria son un ejemplo de
asociación proteína-proteína estabilizados por uniones
débiles.
La supresión de las cargas eléctricas de estabilización
por adición de alcalis o acidos hasta llegar al pH
normalmente implica una desnaturalización
Alteraciones de las proteínas
La cantidad nutritiva de estos polímeros depende de la biodisponibilidad
de sus aminoacidos.Los principales parametros que influyen en la
aceleración de estos cambios químicos son los siguientes:
temperaturas altas, agentes oxidantes y reductores, acidos, alcalis,
actividad acuosa, composición global del alimento, concentración
de la proteína y actividad enzimatica.
Desulfuración y oxidación
La desulfuración de los aminoacidos azufrados, principalmente
cisteína, es una de las primeras alteraciones que se observan al someter
los alimentos a los distintos tratamientos térmicos comerciales.
Oscurecimiento no enzimatico
Requiere de poca energía de activación, es uno de los mas
comunes en los alimentos y como
intervienen grupos amino de aminoacidos indispensables como la lisina, su efecto en la calidad
nutritiva es muy notorio.
Propiedades funcionales de las proteínas
Las propiedades funcionales se definen como: cualquier propiedad
fisicoquímica de los polímeros que afecta y modifica algunas
características de un alimento y que contribuye a la calidad final del
producto, son propiedades funcionales la hidratación, el espumado, la
emulsificación, la gelificación
La gelificación es un proceso complejo que lleva consigo, en un primer
paso, un desdoblamiento o desnaturalización de las proteínas.
Las proteínas también tienen la capacidad de formar espumas: esta
característica depende de la facilidad de establecer una
partícula interfasial cohesiva una concentración muy baja y que
sea capaz de atrapar y retener el aire.