domingo, 13 de noviembre de 2016

3.3 PROPIEDADES FISICAS

1.4.3.1 Disociación Las proteínas, al igual que los aminoácidos, son anfóteras.
Dependiendo del pH, pueden existir como polivalentes Cationes, aniones o iones zwitter. Las proteínas difieren En sus grupos α-carboxilo y α-amino - ya que Estos grupos están unidos entre sí por el péptido, La captación o liberación de protones es limitada Para liberar grupos terminales. Por lo tanto, la mayoría de los Los grupos funcionales disociables se derivan de Cadenas laterales La tabla 1.28 lista los valores de pK de algunos Grupos de proteínas. En contraste con los aminoácidos libres, Estos valores fluctúan mucho para las proteínas, ya que La disociación está influenciada por vecinos Grupos en la macromolécula. Por ejemplo, Lisozima, el grupo \ gamma - carboxilo de Glu _ {35} tiene un pK De 6-6,5, mientras que el pK del grupo β-carboxilo de Asp66 es 1,5-2, de Asp52 es 3-4,6 y de Asp101 Es 4,2-4,7.

La carga total de una proteína, que es la Suma de todas las cargas positivas y negativas, Se diferencia de la llamada carga neta Que, dependiendo del pH, puede ser positivo, Cero o negativo. Por definición, la carga neta es Cero y la carga total es máxima en el isoeléctrico punto. Bajar o elevar el pH tiende Para aumentar la carga neta hacia su máximo, Mientras que la carga total siempre es menor que En el punto isoeléctrico.
Dado que las proteínas interactúan no sólo con protones sino También con otros iones, hay una diferenciación adicional Entre un punto isoiónico y un punto isoeléctrico.

El punto isoiónico se define como el pH de una proteína Solución a dilución infinita, sin otra Iones presentes excepto H + y HO-. Tal proteína Solución se puede adquirir por extensa diali- (O, mejor, electrodiálisis) contra el agua. Los El punto isoiónico es constante para una sustancia dada Mientras que el punto isoeléctrico es variable dependiendo Sobre los iones presentes y su concentración. En La presencia de sales, i. mi. Cuando la unión de aniones Es más fuerte que la de los cationes, la isoeléctrica Punto es menor que el punto isoiónico. Los El reverso es verdadero cuando la unión catiónica es dominante.
La figura 1.33 muestra el cambio en el pH de un Solución isoiónica de albúmina sérica después de la adición De varias sales. El cambio en el pH es consistente Positivo, i. mi. La proteína se une más aniones que Cationes.
La curva de titulación de β-lactoglobulina en varios Iones iónicas (Fig. 1.34) muestra que las fuerzas isoeléctricas Punto de esta proteína, a pH 5.18, es independiente De las sales presentes. Las curvas de titulación son, Sin embargo, más pronunciada con el aumento de la fuerza iónica, Que indica una mayor supresión de la electrostática Interacción entre moléculas de proteínas.
En su punto isoeléctrico, una proteína es la menos soluble Y lo más probable es precipitar ( "isoeléctrico Precipitación ") y está en su máxima cristalización capacidad. La viscosidad de las proteınas solubilizadas Y el poder de hinchamiento de las proteínas insolubles Están al mínimo en el punto isoeléctrico.
Cuando la composición de aminoácidos de una proteína es Conocido, el punto isoeléctrico puede estimarse de acuerdo A la siguiente fórmula:

Donde QpI es la suma de las desviaciones del isoeléctrico De todos los aminoácidos participantes de El punto neutral:
La fórmula falla cuando los grupos ácidos o alcalinos Ocurren en forma enmascarada.


1.4.3.2 Actividad óptica
La actividad óptica de las proteínas se debe no sólo A la asimetría de los aminoácidos, sino también al Quiralidad resultante del arreglo de La cadena peptídica. Información sobre la conformación De proteínas se pueden obtener de Un registro de la dispersión rotatoria óptica (ORD) o el dicroísmo circular (CD), especialmente En el intervalo de absorción de los enlaces peptídicos Longitudes de onda (190-200 nm). El efecto de algodón Ocurre en este rango y revela Información sobre la estructura secundaria. Un \ alpha - Hélice o una estructura β da un negativo Algodón Efecto, con los máximos de absorción a 199 y 205 nm, respectivamente, mientras que una La conformación cambia el máximo a menor Longitudes de onda, i. mi. Resultados en un algodón positivo (Fig. 1.35).

1.4.3.3 Solubilidad, Hidratación y poder de inflamacion
 La solubilidad de las proteínas es variable y está influenciada Por el número de grupos polares y apolares y Su disposición a lo largo de la molécula. En general, Las proteínas son solubles sólo en Disolventes polares tales como agua, glicerol, formamida, Dimetilformamida o ácido fórmico.

En un disolvente menos polar como el etanol, las proteínas Rara vez son notablemente solubles (por ejemplo, Prolaminas). La solubilidad en agua es dependiente En el pH y en la concentración de sal. La Figura 1.36 muestra estas relacionesΒ-lactoglobulina.
A bajas fuerzas iónicas, la solubilidad aumenta con Aumento de la fuerza iónica y el mínimo de solubilidad (Punto isoeléctrico) se cambia de pH 5,4 a PH 5,2. Este cambio se debe a la unión preferente de Aniones a la proteína.
Si una proteína tiene suficiente hidrofóbico expuesto Grupos en el punto isoeléctrico, agrega Debido a la falta de repulsión electrostática A través de enlaces hidrófobos intermoleculares, y (Isoeléctrica) ocurrirá. si en Por otro lado, hidrofóbico intermolecular Las interacciones son poco desarrolladas, Una proteína permanecerá en solución incluso en el Punto isoeléctrico, debido a la hidratación y estérico repulsión.

Por regla general, las sales neutras tienen un doble efecto Solubilidad en proteínas. A concentraciones bajas aumentan La solubilidad (efecto de "salar en") suprimiendo La interacción proteína-proteína electrostática (Fuerzas de unión).

El logaritmo de la solubilidad (S) es proporcional A la fuerza iónica (μ) a bajas concentraciones (Véase la figura 1.36):
 La solubilidad de las proteínas disminuye (efecto "salting out")
A mayores concentraciones de sal debido al ion Tendencia a la hidratación de las sales. La siguiente relación Se aplica (S0: solubilidad en μ = 0; K: salazón Salida constante):
Cations y aniones en presencia del mismo Contra-ion se pueden arreglar en las siguientes órdenes (Serie de Hofmeister) basado en su salting hacia fuera efectos:

Los aniones multivalentes son más eficaces que los monovalentes Aniones, mientras que los cationes divalentes son menos eficaces Que los cationes monovalentes.
Dado que las proteínas son sustancias polares, Hidratado en agua. El grado de hidratación (G de agua de hidratación / g de proteína) es variable.

Es 0,22 para la ovoalbúmina (en sulfato de amonio), 0,06 para edestina (en sulfato de amonio), 0,8 para β-lactoglobulina y 0,3 para hemoglobina.

Aproximadamente 300 moléculas de agua son suficientes Para cubrir la superficie de la lisozima (aproximadamente 6000Å2), que es una molécula de agua por 20Å2.
La hinchazón de las proteínas insolubles A la hidratación de proteínas solubles en Inserción de agua entre las cadenas peptídicas Resulta en un aumento de volumen y otros Cambios en las propiedades físicas de la proteína.
Por ejemplo, el diámetro de las miofibrillas (Véase 12.2.1) aumenta hasta 2,5 veces el valor original Durante el aclarado con NaCl 1,0 mol / l, Lo que corresponde a un aumento de volumen de seis veces (Véase 12.5). La cantidad de agua tomada Por hinchazón puede ascender a un múltiplo de El peso seco de la proteína. Por ejemplo, el músculo El tejido contiene 3,5-3,6 g de agua por g de proteína seca importar.

La capacidad de retención de agua de la proteína puede estimarse Con la siguiente fórmula:

(A: g de agua / g de proteína; fc, fp, fn: fracción de Cargados, polares, residuos de aminoácidos neutros).


1.4.3.4 Formación de espuma y espuma
Estabilización En varios alimentos, las proteínas funcionan como espuma Y componentes estabilizadores de la espuma, para Ejemplo en productos horneados, dulces, postres y cerveza. Esto varía de una proteína a otra.

La albúmina sérica se espuma muy bien, mientras que la albúmina de huevo no. Mezclas de proteínas como la clara de huevo Puede ser particularmente adecuado (véase 11.4.2.2).  En este caso, las globulinas facilitan la formación de espuma. Ovomucina estabiliza la espuma, la albúmina de huevo y La conalbúmina permite su fijación a través de coagulación.
Las espumas son dispersiones de gases en líquidos. Proteínas Se estabilizan formando películas flexibles y cohesivas Alrededor de las burbujas de gas. Durante e impacto, la proteína Se adsorbe en la interfase a través de una capa hidrófoba áreas; Esto es seguido por el despliegue parcial (Desnaturalización superficial). La reducción de la superficie La tensión causada por la adsorción de proteínas facilita La formación de nuevas interfaces y nuevas Burbujas Las proteínas parcialmente desplegadas asocian Mientras forman películas estabilizadoras.

Cuanto más rápidamente se difunde una molécula de proteína En interfaces y más fácilmente se desnaturaliza Allí, más que es capaz de espuma. Estas Los valores a su vez dependen de la masa molecular, Hidrofobicidad superficial y la estabilidad de la conformación.

Las espumas se derrumban porque crecen grandes burbujas de gas A expensas de las burbujas más pequeñas (desproporción). Las películas proteicas contrarrestan esta Desproporción. Es por ello que la estabilidad Una espuma depende de la fuerza de la proteína Y su permeabilidad a los gases. Resistencia de la película Depende de la cantidad adsorbida de proteína Y la capacidad de las moléculas adsorbidas para asociar. La desnaturalización superficial generalmente se libera Cadenas laterales de aminoácidos adicionales que pueden En interacciones intermoleculares. El fuerte La reticulación, la más estable la película.

Puesto que la carga neta mínima posible Asociación, el pH del sistema debería El rango de los puntos isoeléctricos de las proteínas Que participan en la formación cinematográfica.

En resumen, la formación de espuma ideal y la formación de espuma Proteína se caracteriza por una baja Peso molecular, alta hidrofobicidad superficial, Buena solubilidad, una pequeña carga neta en términos PH del alimento, y fácil desnaturalización.

Las espumas son destruidas por lípidos y disolventes orgánicos Tales como alcoholes superiores, que debido a su La hidrofobicidad desplazan las proteínas del gas Superficie de la burbuja sin poder formar Películas. Incluso una baja concentración de Yema de huevo, por ejemplo, impide el estallido de clara de huevo. Esto se atribuye a una perturbación de Proteína por las lecitinas.

Las características de formación de espuma y estabilización de espuma De proteínas puede mejorarse mediante Y modificación física. Así, una enzimática parcial La hidrólisis conduce a una reducción más Moléculas difusoras, una mejor solubilidad y la liberación De grupos hidrófobos. Las desventajas son La estabilidad de la película generalmente inferior y la pérdida de Coagulabilidad térmica. Las características Ser mejorado mediante la introducción de (Véase 1.4.6.2) y por desnaturalización térmica parcial (Por ejemplo, proteínas de suero). Recientemente, la adición De proteínas fuertemente alcalinas (por ejemplo, clupeínas) Está siendo probado, lo que aparentemente aumenta la asociación De proteínas en las películas y permite Espumación de los sistemas grasos.
1.4.3.5 Formación de Gel
Los geles son sistemas dispersos de al menos dos componentes En el que la fase dispersa en el dispersante Forma una red cohesiva. Se caracterizan por Por la falta de fluidez y deformabilidad elástica.
Los geles se colocan entre soluciones, En el que las fuerzas repulsivas entre moléculas y La fase dispersa predomina y precipita, Donde predominan fuertes interacciones intermoleculares.

Se distingue entre dos tipos de gel, Las redes poliméricas y las dispersiones agregadas, Aunque se encuentran formas intermedias así como.

Ejemplos de redes poliméricas son los geles Formado por gelatina (véase 12.3.2.3.1) y polisacáridos Tales como la agarosa (véase 4.4.4.1.2) y Carragenano (4.4.4.3.2). Formación de una estructura tridimensional Red se lleva a cabo a través de la Agregación de moléculas fibrosas no ordenadas Vía estructuras parcialmente ordenadas, e. gramo. mientras que el doble Se forman hélices (véase 4.4.4.3.2, figura 4.14, Higo. 12.21). La característica para los geles de este tipo es La baja concentración de polímero (~ 1%), así como Transparencia y textura fina. La formación de gel es Causado por el establecimiento de un cierto pH, añadiendo Iones, o por calentamiento / enfriamiento. Dado que la agregación Se produce principalmente a través de hidrógeno intermolecular Enlaces que se rompen fácilmente cuando se calientan, polímeros Las redes son termo-reversibles, i. mi. El Geles se forman cuando una solución se enfría, y Fundir de nuevo cuando se calienta.

Ejemplos de dispersiones agregadas son los Geles formados por proteínas globulares después del calentamiento Y desnaturalización. El despliegue térmico del Proteína conduce a la liberación del lado del aminoácido Cadenas que pueden entrar en intermoleculares Interacciones. La asociación posterior ocurreMientras que los pequeños agregados esféricos forman Se combinan en hilos lineales cuya interacción Establece la red de gel. Antes de que el gel Formado en el tipo no ordenado de agregación, Una concentración de proteína relativamente alta (5-10%) es necesario. La tasa de agregación también debería Más lento que el índice de despliegue, ya Se forman geles gruesos y poco estructurados, Tal como en el área del punto isoeléctrico.

El grado de desnaturalización necesario para comenzar La agregación parece depender de la proteína.
Dado que la desnaturalización parcial libera principalmente Hidrofóbicos, hidrofóbicos intermoleculares Generalmente predominan los bonos, lo que El carácter termoplástico (termo-irreversible) De este tipo de gel, en contraste con el termorreversible Gel estabilizado por enlaces de hidrógeno.

Los geles termoplásticos no se licuan cuando se calientan, Pero pueden suavizar o encogerse. Además de Enlaces hidrófobos, enlaces disulfuro formados De los grupos tiol liberados también pueden Reticulación, al igual que los enlaces iónicos intermoleculares Entre proteínas con diferentes puntos isoeléctricos En sistemas heterogéneos (por ejemplo, clara de huevo). La formación de gel se puede mejorar añadiendo sal.

El aumento moderado de la fuerza iónica aumenta Interacción entre macromoléculas cargadas o Agregados moleculares a través del blindaje de carga Sin precipitaciones. Un ejemplo Es la coagulación por calor de la cuajada de soja (tofu, Cf. 16.3.1.2.3) que es promovido por el calcio Iones.
1.4.3.6 Efecto emulsionante
Las emulsiones son sistemas dispersos de uno o Más líquidos inmiscibles. Están estabilizados Por emulsionantes - compuestos que forman Películas de interfase y evitar así la dispersión Fases de fluir juntas (véase 8.15).
Debido a su naturaleza anfipática, las proteínas Puede estabilizar emulsiones de o / w tales como leche (Véase 10.1.2.3). Esta propiedad se hace uso de En gran escala en la producción de alimentos preparativos.
La adsorción de una proteína en la interfase de Una gotita de aceite es termodinámicamente favorecida Debido a que los residuos de aminoácidos hidrófobos Puede escapar de la red de puente de hidrógeno De las moléculas de agua circundantes. En adición, El contacto de la proteína con la gotita de aceite resultados En el desplazamiento de las moléculas de agua Regiones hidrofóbicas del límite petróleo-agua la que Difunde en la interfase y en la deformabilidad De su conformación bajo la influencia De la tensión interfacial (desnaturalización superficial).
La velocidad de difusión depende de la temperaturaY el peso molecular, que a su vez puede Ser influenciados por el pH y la fuerza iónica.
La adsorbilidad depende de la exposición de Hidrófilos e hidrófobos y, por lo tanto, En el perfil de aminoácidos, así como en el PH, la resistencia iónica y la temperatura. Los Estabilidad conformativa depende del amino La composición ácida, el peso molecular y Los enlaces disulfuro intramoleculares. Por lo tanto, Una proteína con cualidades ideales como emulsionante Para una emulsión de aceite en agua tendría una De bajo peso molecular, un aminoácido equilibrado Composición ácida en términos de carga, polarmY residuos no polares, buena solubilidad en agua, Hidrofobicidad superficial bien desarrollada, y Una conformación relativamente estable. La β-caseína Molécula cumple estos requisitos porque Estructuras secundarias menos pronunciadas y No hay enlaces cruzados debido a la falta de grupos SH (Véase 10.1.2.1.1). La "cola" apolar de esta flexibilidad Molécula es adsorbida por la fase oleosa del La capa límite y la "cabeza" polar, que Proyecta en el medio acuoso, impide fusión.

La capacidad de solubilidad y emulsión de algunos



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