Desnaturalización térmica de las proteínas

Los alimentos cotidianos son una forma excelente de introducir conceptos importantes relacionados con la desnaturalización y la digestión de las proteínas. Por ejemplo, la leche se compone de una variedad de nutrientes, entre los que se encuentra un 3% de proteínas. De estas proteínas, aproximadamente el 80% está formado por las proteínas de caseína, relativamente hidrofóbicas, que existen en micelas y dan a la leche su aspecto turbio, mientras que el otro 20% aproximadamente de las proteínas de la leche está formado por una variedad de proteínas solubles en agua (suero).

Las proteínas de la caseína son estables al calor, pero se desnaturalizan por debajo del pH 4,6. Esto se puede ver en la conocida cuajada de la leche en ácido (suero de leche, queso ricotta, etc.). Estas proteínas se mantienen unidas por grupos de fosfato que se unen a los iones de calcio, enlazando las cadenas de caseína. Al introducir un ácido, las interacciones iónicas entre los grupos de fosfato de la caseína y los iones de calcio se interrumpen, provocando la desnaturalización de las proteínas de la caseína. Curiosamente, esta química es la base de la fabricación de queso: las caseínas son también sustratos de la proteasa cuajo, que se añade a la leche en las primeras etapas de la fabricación de queso fresco.

¿Cuáles son las 3 causas de desnaturalización?

La desnaturalización suele estar causada por el estrés externo de la proteína, como los disolventes, las sales inorgánicas, la exposición a ácidos o bases y el calor.

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¿Qué ocurre cuando la leche se desnaturaliza?

El ácido desnaturalizó las proteínas de la leche, que pasaron de ser solubles en agua a ser insolubles en agua. Este cambio hizo que las proteínas, ahora sólidas, se precipitaran fuera de la leche, formando la cuajada blanca que se puede ver pegada al cristal del tubo.

¿Qué puede causar la desnaturalización de las proteínas?

Una gran variedad de reactivos y condiciones, como el calor, los compuestos orgánicos, los cambios de pH y los iones de metales pesados, pueden provocar la desnaturalización de las proteínas.

Desnaturalización del suero

Las proteínas son cruciales para las células. Algunas son los principales componentes estructurales de las células, otras sirven como enzimas. Sin enzimas que aceleren las reacciones químicas dentro de nuestras células, las reacciones que nos mantienen vivos simplemente se detendrían.

Gran parte de la forma tridimensional de una proteína depende de los enlaces de hidrógeno, que son relativamente débiles y se rompen con facilidad. Dentro de las células, la temperatura y el pH suelen ser estables (alrededor de 37′ C y un pH de 7). Tus proteínas están adaptadas para funcionar mejor en estas condiciones. Si la temperatura es demasiado alta o el pH se desvía demasiado de la neutralidad, estas proteínas pueden desnaturalizarse.

Por ejemplo, cuando se fríe un huevo, el calor desnaturaliza las proteínas del huevo y éstas pasan de ser líquidas a ser sólidas. La composición química de las proteínas no ha cambiado, pero algunos de sus enlaces de hidrógeno se han desplazado, lo que provoca el cambio de textura.

¿Qué dos factores pueden provocar la desnaturalización?

Los cambios de pH, el aumento de la temperatura, la exposición a la luz/radiación ultravioleta (disociación de los enlaces H), la protonación de los residuos de aminoácidos y las altas concentraciones de sal son los principales factores que provocan la desnaturalización de una proteína.

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¿Cuáles son los agentes que provocan la desnaturalización?

Agentes químicos:

Ácidos, álcalis, sales de metales pesados, urea, etanol, detergentes de guanidina, etc. La urea y la guanidina probablemente interfieren con los enlaces de hidrógeno entre los enlaces peptídicos. Los ácidos y los álcalis probablemente atacan directamente los enlaces de hidrógeno en la estructura secundaria y terciaria de las proteínas.

¿Cómo provoca el pH la desnaturalización?

Los cambios de pH afectan a la química de los residuos de aminoácidos y pueden provocar su desnaturalización. … La protonación de los residuos de aminoácidos (cuando un protón ácido H + se une a un par solitario de electrones en un nitrógeno) cambia si participan o no en el enlace de hidrógeno, por lo que un cambio en el pH puede desnaturalizar una proteína.

La desnaturalización de las proteínas en el procesamiento de la leche

Las estructuras altamente organizadas de las proteínas son verdaderas obras maestras de la arquitectura química. Pero las estructuras altamente organizadas tienden a tener cierta delicadeza, y esto es cierto en el caso de las proteínas.  La desnaturalización es el término utilizado para cualquier cambio en la estructura tridimensional de una proteína que la hace incapaz de realizar la función que se le ha asignado. Una proteína desnaturalizada no puede hacer su trabajo. (A veces se equipara la desnaturalización con la precipitación o coagulación de una proteína; nuestra definición es un poco más amplia). Una gran variedad de reactivos y condiciones, como el calor, los compuestos orgánicos, los cambios de pH y los iones de metales pesados, pueden provocar la desnaturalización de las proteínas.

Cualquiera que haya frito un huevo ha observado la desnaturalización. La clara del huevo se vuelve opaca cuando la albúmina se desnaturaliza y coagula. Nadie ha revertido aún ese proceso. Sin embargo, dadas las circunstancias adecuadas y el tiempo suficiente, una proteína que se ha desplegado en condiciones suficientemente suaves puede volver a plegarse y puede volver a mostrar actividad biológica (figura 2.5.1). Estas pruebas sugieren que, al menos para estas proteínas, la estructura primaria determina la estructura secundaria y terciaria. Una determinada secuencia de aminoácidos parece adoptar su particular disposición tridimensional (3D) de forma natural si se dan las condiciones adecuadas.

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¿Qué hace que la leche se cuaje?

La proteína de la leche está normalmente suspendida en una solución coloidal (coloide), lo que significa que las pequeñas moléculas de proteína flotan libremente y de forma independiente. … Cuando los niveles de pH bajan en la leche, ésta se vuelve ácida y las moléculas de proteína de la leche (caseína y otras) se atraen entre sí para formar “cuajos” o grumos.

¿Por qué se coagula la leche al calentarla?

La leche es una mezcla (llamada emulsión) de grasa láctea, proteínas y agua. Cuando la leche se hierve, los tres componentes de la emulsión se rompen: las proteínas de la leche se coagulan y se separan del agua, produciendo lo que comúnmente se conoce como leche cuajada. … Utilice estos consejos para evitar que la leche se cuaje cuando la calienta.

¿Qué ocurre cuando la leche se sobrecalienta?

Cuando se sobrecalienta la leche a más de 100°C, la lactosa reacciona con las proteínas y forma productos secundarios de color marrón y un aroma indeseable. Las grasas entran en reacciones de oxidación que crean un sabor desagradable. En resumen, se obtiene leche quemada.

Experimento de desnaturalización de la caseína

Rynne, M., Beresford, P., Kelly, L., y Guinee, P. (2004). Efecto de la temperatura de pasteurización de la leche y de la desnaturalización in situ de la proteína del suero sobre la composición, la textura y la funcionalidad inducida por el calor del queso Cheddar semigraso. International Dairy Journal, 14(11), 989-1001.

Sbodio, A.; Tercero, J.; Zannier, S.; Revelli, R. (2010). Tratamiento térmico de leche: influencia del pH y CaCl2 en la elaboración de queso Cuartirolo. Revista Internacional del Centro de Información Tecnológica, 21 (5), 107-116