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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