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PROTEÍNAS COMPOSIÇÃO DE ALIMENTOS PROF.ª MA. SUELLEN ALMEIDA O que são proteínas? ■ As proteínas foram as primeiras substâncias a serem reconhecidas como uma parte vital dos tecidos vivos. ■ As proteínas são necessárias para o reparo, construção e manutenção dos tecidos. ■ Compostos nitrogenados orgânicos complexos, presentes em todas as células vivas, formados fundamentalmente por C, H, O e N. ■ As proteínas são nutrientes essenciais ao organismo humano, que consistem em macromoléculas biológicas formadas por um ou mais cadeias de aminoácidos. O que são proteínas? Componentes de alto peso molecular formados por encadeamento de aminoácidos ligados entre si através de ligações peptídicas´. Aminoácidos ■ São as unidades fundamentais das PROTEÍNAS. ■ São ácidos orgânicos formados por átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Alguns tipos de aminoácidos contêm também átomos de enxofre e fósforo que aparecem, portanto na composição das proteínas. ■ São moléculas pequenas com PM de aproximadamente 130. Aminoácidos ■ TOTAL: 20 aminoácidos ■ Classificação segundo estrutura química – Definido pelas características do radical R ■ Essenciais e não-essenciais Polaridade do R Tendência para interagir com a água em pH 7,0 Hidrofílicos ■ arginina, asparagina, ácido aspártico, cisteína, ácido glutâmico, glutamina, glicina, histidina, lisina, serina, treonina. ■ Cadeias laterais polares ■ Estão geralmente expostos na superfície das proteína Hidrofóbicos ■ alanina, valina, isoleucina, leucina, metionina, fenilalanina, prolina, triptofano ■ resíduos hidrofóbicos apolares ■ Geralmente estão mergulhados no interior hidrofóbico e fora do contato com a água. Aminoácidos Aromáticos ■ Têm cadeias laterais aromáticas ■ Responsáveis pelo processo de absorção de luz ultravioleta na maioria das proteínas. ■ O coeficiente de absorção molar de uma proteína é útil para a determinação espectrofotométrica de sua concentração em solução. Aminoácidos Sulfurados ■ A cisteina é responsável pela formação de pontes dissulfeto que acabam estabilizando a estrutura da proteína. Aminoácidos ■ Os vegetais são capazes de sintetizar todos os aminoácidos que necessitam a partir das cadeias de carbono dos açúcares que produzem na fotossíntese e dos nitratos que retiram do ambiente. ■ No entanto, os animais, inclua aí a espécie humana, sintetizam apenas alguns aminoácidos, obtendo os demais de sua alimentação. Aminoácidos Aminoácidos essenciais Aminoácidos condicionalmente essenciais Aminoácidos não- essenciais Isoleucina Glicina Alanina Leucina Prolina Acido aspártico Lisina Tirosina Ácido glutâmico Metionina Serina Asparagina Fenilalanina Cisteína e cistina Treonina Arginina Triptofano Glutamina Valina Histidina Aminoácidos Não Essenciais ■ Compreendem os aminoácidos que são sintetizados pelo organismo e não dependem de uma fonte externa para serem obtidos. ■ Isso ocorre em indivíduos saudáveis, não acometidos por certas patologias. Aminoácidos Essenciais ■ Alguns aminoácidos não são sintetizados pelo organismo e, por isso, precisam ser obtidos a partir de uma fonte externa para serem absorvidos e utilizados na síntese de proteínas. ■ Eles são obtidos regularmente pela alimentação. Aminoácidos Condicionalmente Essenciais ■ Nosso organismo, em condições normais, é capaz de produzir alguns aminoácidos em quantidade suficiente para atender sua própria demanda ■ No entanto, na ocorrência de determinadas patologias que aumentam o consumo desses aminoácidos, eles têm de ser obtidos da alimentação, de uma fonte externa. ■ Nessas situações clínicas como após um trauma grave e sepsis, por exemplo, há aumento do consumo desses aminoácidos. Esse consumo excede a capacidade de produção corporal, por esse motivo, esses aminoácidos são considerados condicionalmente essenciais. AA Essenciais: “HOJE TEM FILLM NA TV” o Histidina; o Treonina; o Fenilalanina; Isoleucina; Leucina; Lisina; Metionina; o Triptofano; Valina. Ligação Peptídica ■ Resulta da reação do grupo amino do carbono ɑ de um AA com grupo carboxila de um outro AA, com eliminação de uma molécula de água. Peptídeos ■ Compostos formados pela união de dois ou mais aminoácidos (até 70) por intermédio de ligações peptídicas. ■ PMde glóbulo branco do sangue). São proteínas denominadas gamaglobulinas. Função nutritiva ■ As proteínas servem como fontes de aminoácidos, incluindo os essenciais requeridos pelo homem e outros animais. Esses aminoácidos podem, ainda, ser oxidados como fonte de energia no mecanismo respiratório. Coagulação sanguínea ■ Fibrinogênio, globulina anti-hemofílica, etc... Transporte ■ Hemoglobina, proteína responsável pelo transporte de oxigênio no sangue. Propriedades das Proteínas Carga da Proteína ■ Aminoácidos são anfóteros ■ Carga contribui para estabilidade da proteína no meio, pois alterações no pH podem favorecer um ou outro grupamento Ácido Base Carga da Proteína ■ Ponto Isoelétrico ■ pH onde as cargas se igualam e se tornam neutras ■ Os valores de PI são específicos para cada aminoácido , e consequentemente para cada molécula de proteína ■ Afeta a solubilidade ■ A solubilidade diminui no pH onde a proteína apresenta carga neutra ■ Ex: Leite + Limão pH diminui até aproximadamente 4,5 = PI da caseína = caseína precipita Solubilidade ■ Afetado pelo Ponto Isoelétricoo / pH do meio ■ A solubilidade diminui no pH onde a proteína apresenta carga neutra ■ Ex: Leite + Limão pH diminui até aproximadamente 4,5 = PI da caseína = caseína precipita Solubilidade ■ Albuminas: proteínas que são solúveis em água em pH 6,6. Ex.: albumina sérica, ovoalbumina e α-lactoalbumina ■ Globulinas: solúveis em soluções salinas diluídas em um pH de 7,0. Ex.: β-lactoglobulinas ■ Glutelinas: solúveis apenas em soluções ácidas de pH 2,0 e soluções alcalinas de pH 12. Ex.: gluteninas do trigo ■ Prolaminas: solúveis em etanol a 70%. Ex.: zeínas e gliadinas Hidratação ■ A interação entre as proteínas e água dependerá da cadeia de aminoácidos que a molécula de proteína é formada, pois moléculas proteicas apresentam características hidrofílicas e hidrofóbicas ■ Capacidade de retenção ou ligação com a água ■ A capacidade de proteínas de aprisionar água estará associada à suculência e a maciez de produtos cárneos. Desnaturação ■ É a alteração da estrutura da proteína sem ruptura das ligações peptídicas Desnaturação ■ Temperatura, raios UV, solventes orgânicos, ácidos e bases Consequências: ■ Diminuição da solubilidade ■ Mudanças na capacidade de ligar com a água ■ Perda da atividade biológica ■ Alterações sensoriais ■ Aumento da digestibilidade Desnaturação ■ Intencional ou Involuntária ■ Desejada ou Indesejada a digestibilidade (com calor moderado), favorece a solubilidade, geleificação, propriedades emulsificantes e espumantes; a reatividade (com calor excessivo e prolongado) → diminuição da qualidade biológica. Desnaturação ■ Proteínas da carne são desnaturadas entre 57ºC e 75ºC, causando efeitos na textura, cor e sabor ■ A caseína é estável a altas temperaturas - Torna possível ferver, esterilizar e concentrar o leite sem destruir as suas características Formação de Espuma ■ As proteínas formam espumas a partir do processo de desnaturação física ■ Por meio da agitação, amassamento ou batedura, o ar (fase dispersa) será agregado às moléculas desnaturadas das proteínas (dispersante), havendo aumento de volume, caracterizando a espuma. ■ Proteínas da clara do ovo são desnaturadas por calor ou interações superficiais quando formam espuma ■ A capacidade de formar e estabilizar espumas não é a mesma para todas as proteínas Formação de Gel ■ É uma função resultante da interação Proteína-Proteína responsável pela formação de rede tridimensional protéica que dá estrutura ao produto. ■ Age como matriz – retém água, gordura e outras partículas do sistema; Capacidade de Emulsificação ■ É uma função das propriedades de Superfície da molécula de proteína ■ Dá as características de emulsificação/combinação/ imobilização da gordura. ■ Age como matriz – retém água, gordura e outras partículas do sistema; Enzimas ■ São catalizadores orgânicos ■ Aceleram reações biológicas – Sem participar da reação ■ Alta eficiência: uma única enzima pode transformar diversos substratos ■ Atuam tanto na conservação como na deterioração de alimentos Enzimas Ações favoráveis ▪ Maturação de frutas (enzimas pécticas, poligalacturonases) ▪ Queijos (renina) ▪ Clarificação de bebidas (vinhos, sucos, cervejas) Ações desfavoráveis ▪ Exposição do alimento à condições vulneráveis para contaminação ▪ Tiaminase: destrói tiamina ▪ Lipoxidase: destróis vitamina A ■ Equação simplificada da cinética enzimática: ■ Velocidade da reação – Depende da concentração da enzima e de substrato ■ Fatores externo que influenciam na velocidade: – Temperatura – ótima em torno de 45°C – pH – entre 4,5 e 8,0 E + S [ES] ==> E + P Enzimas São sensíveis à: ▪ Agente térmico ▪ pH ▪ Agente oxidantes ▪ Íons metálicos ▪ Ácidos (tânico, tricloroacético, etc) Felonases ou Polifenoloxidases ■ Atuam em fenóis transformando-os em ortoquinonas, que se polimerizam formando compostos escuros (melanoidinas) ■ Alimento íntegro: não ocorre o escurecimento enzimático já que enzima dentro da células ■ Reação oxidativa: necessita de oxigênio ■ Branqueamento: desnaturação das fenolases ■ Catalase, peroxidase ■ Lipoxidase – oxidação de AG insaturados ■ Hidrolases: – Lipases: TG – AG + glicerol – Amilases: hidrolisam amido α-1,4 – Celulases: quebram β-1,4 ■ Invertase: formam glicídios redutores – Sacarose + água = glicose + frutose – Impedir a cristalização de bolos, biscoitos, licores – Consistência macia e cremosa na estocagem ■ Proteases – Pepsina – Tripsina – Renina (ruminantes, preparo de queijos) – Papaína (mamão) – Bromelina (abacaxi) – Ficina (figo) ■ Escurecimento – Reação de Maillard – Açúcar redutor + grupo amino do aminoácido(NH2) Reação de Escurecimento não enzimático Reação de Maillard Fontes Alimentares de Proteínas ■ Leite; ■ Carnes (incluindo peixe e aves); ■ Ovos; ■ Cereais; ■ Leguminosas; ■ Oleaginosas. ■ Origem Animal ■ Origem Vegetal TEOR PROTEICO CEREAIS CEREAIS % PROTEÍNA Aveia em flocos 13,9 Farinha de trigo 9,8 Arroz integral cru 7,3 Milho verde cru 6,6 TACO, 2006 TEOR PROTEICO LEGUMINOSAS LEGUMINOSAS % PROTEÍNA Farinha de soja 36 Amendoim 27,2 Lentilha crua 23,2 Feijão preto cru 21,3 Grão-de-bico cru 21,2 TACO, 2006 TEOR PROTEICO ALIMENTOS DE ORIGEM ANIMAL Alimentos de Origem Animal % PROTEÍNA Carnes 6,3 - 36,4 Sardinha assada 32,2 Leite de vaca em pó integral 25,4 Bacalhau salgado refogado 24 Camarão cozido 19 Queijo tipo minas 17,4 Ovo de galinha inteiro cozido 13,3 Requeijão 9,6 TACO, 2006 TEOR PROTEICO Outros Alimentos de Origem Vegetal % PROTEÍNA Castanha-do-Brasil crua 14,5 Brócolis cru 3,6 Agrião cru 2,7 Acelga crua 1,4 Banana prata crua 1,3 Abacate cru 1,2 Caju 1,0 TACO, 2006 Leite (240ml) 1 copo duplo: ~ 8,6g Ovo (50g) 1 unidade: ~ 6,4g Carnes (100g) 1 filé médio: • Bovina ~ 25g • Frango ~ 23g • Peixe ~ 23g Feijão (140g) 1 concha média: ~ 6,2g Ervilha (90g) 3 colheres de sopa: ~ 4,2g Qualidade Proteica ■ Em nutrição, não é suficiente o alimento ter grandes teores de ptn. É importante saber a qualidade da ptn; ■ Uma mistura proteica de boa qualidade ou de alto valor biológico é aquela que fornece boa digestibilidade, quantidades adequadas de aminoácidos essenciais e de nitrogênio total. ■ A ptn deve ser avaliada pelos aspectos qualitativos e quantitativos. Qualidade Proteica ■ A “qualidade” de uma ptn está relacionada ppm/e a seu conteúdo de AA essenciais e digestibilidade; ■ As ptns de alta qualidade são as que contêm todos os AA essenciais em teores > do que os de referência da OMS, apresentando digestibilidade comparável ou melhor do que as ptns da clara do ovo ou do leite; ■ Ptns animais são de melhor qualidade q as vegetais. Qualidade Proteica ■ Ptns dos principais cereais e leguminosascostumam ser deficientes em pelo menos um dos AAE; ■ Ptns de cereais, como arroz, trigo, cevada e milho são muito pobres em lisina e ricas em metionina; ■ Ptns de leguminosas e sementes oleaginosas são deficientes em metionina e ricas ou adequadas em lisina; ■ Algumas ptns de sementes de oleaginosas, como a do amendoim, são deficientes em metionina e lisina. ■ Possuem todos os aminoácidos essenciais – Caseína – Lactoalbumina – Ovoalbumina e ovovitelina – Glicinina – Albumina e Miosina – Excelsina Proteína Completa ■ Não possui todos os aminoácidos essenciais ou possuem aminoácidos essenciais em quantidades insuficientes para a manutenção da saúde ■ Aminoácido Limitante Proteínas incompletas Aminoácido Limitante ▪ Quando não há um determinado aminoácidos, ou este está presente em quantidades míninas, em um alimento Alimento Aminoácido limitante Cereais Lisina Leguminosas Metionina Legumes Triptofano DEFICIENTE EM LISINA DEFICIENTE EM METIONINA Esta mistura tem adequado teor nitrogenado, supre os aminoácidos essenciais e tem digestibilidade ao redor de 80%. GEWEHR, M. F. et al. Análises químicas em flocos de quinoa: caracterização para a utilização em produtos alimentícios. Campinas, v. 15, n. 4, p. 280-287, out./dez. 2012 Qualidade das proteínas dietéticas Proteína Animal X Proteína Vegetal ▪ soro e leite desidratado: vit. do complexo B - B2 e B12; ▪ proteína de origem animal tem nível elevado de metionina e lisina; ▪ proteína de origem animal maior quantidade de elementos minerais essenciais; ▪ alimentos de origem vegetal podem apresentar inibidores de enzimas digestivas, antivitaminas e quelantes de minerais, que interferem na sua digestibilidade. SILVA, A. C. C.; FROTA, K. M. G.; ARÊAS, J. A. G. Proteínas. São Paulo: ILSI Brasil, 2012 RECOMENDAÇÕES SILVA, A. C. C.; FROTA, K. M. G.; ARÊAS, J. A. G. Proteínas. São Paulo: ILSI Brasil, 2012