Academic literature on the topic 'Desnaturação proteica'

O leite é um alimento que possui propriedades únicas e essenciais para a dieta humana. O seu processamento pode elevar a gama de produtos ofertados no mercado, diminuir custos e facilitar o transporte e armazenamento e ainda pode aumentar a vida útil. As proteínas do leite constituem ingredientes dos mais valorizados pelas suas excelentes propriedades nutritivas, tecnológicas e funcionais. Tratamentos térmicos são aplicados no leite cru com diversas finalidades, entre elas manutenção da saúde pública através da eliminação de patógenos e microrganismos deteriorantes e a inativação de enzimas e/ou a coagulação de proteínas celulares. No entanto, a aplicação do calor provoca alterações químicas reversíveis e irreversíveis que afetam diretamente o produto final. O interesse na desnaturação proteica mantém-se constante ao longo dos anos, e pesquisas sobre o assunto continuam a ser realizadas, por isso a relevância de se entender a estrutura e os fatores que afetam a estabilidade micelar e como se dá o controle desse processo. O artigo descreve brevemente sobre a estrutura do leite e suas propriedades, dando ênfase nos tratamentos que podem ser aplicados afim de desnaturar as proteínas e suas aplicações na indústria de laticínios. Conclui-se que a estabilidade destas proteínas é um fator importante para garantir adequadas condições de processamento, aumentar a vida útil de derivados lácteos e proporcionar maior qualidade ao consumidor final, além de que possui grande importância comercial, por ser uma das melhores fontes de proteína alimentar.

As proteínas constituem uma das moléculas mais importantes e incríveis da vida. No entanto, quando expostas a condições adversas como variação de temperatura, pH e até mesmo solventes orgânicos, elas sofrem desnaturação, alterando sua forma e perdendo sua função. O presente artigo possui como principal objetivo propor uma aula prática para facilitar a aprendizagem do tema de desnaturação proteica aos alunos do ensino médio, na disciplina de Biologia. Para isso, serão utilizados como recursos, materiais simples e de baixo custo como a clara de um ovo de galinha, copinhos descartáveis ou tubos de ensaio transparentes, vinagre (ácido acético) e álcool 70%. Submetendo a albumina (proteína presente na clara do ovo) em diferentes tratamentos, os alunos irão verificar se esta irá se desnaturar ou não, discutindo e resgatando os conceitos teóricos aprendidos previamente na disciplina de Biologia. Desta maneira, acreditamos que, a prática da experimentação científica aliada com as discussões mediadas pelo professor permitirão potencializar a aprendizagem dos alunos no tópico proposto, desmistificando-se assim que a Bioquímica é uma área complexa.

RESUMO: O presente trabalho aborda um tema muito recorrente atualmente no mundo, uma vez que devido a pandemia que enfrentamos causada por um vírus, e a falta de informação da população unida a desinformação sobre o assunto, fez com que todos se voltassem para a ciência em busca de respostas. A partir disso, surgiram questionamentos, sobre o que seria de fato um vírus e qual seria o melhor método de desativar sua ação biológica e prevenir a doença que este causa. A pesquisa apresenta um dos métodos que está sendo muito utilizado para prevenção e foi feita em forma de revisão bibliográfica, baseada em trabalhos acadêmicos de pesquisadores dessa área específica, com a intensão de sanar dúvidas frequentes de como ocorre a desnaturação proteica e consequentemente a inativação do vírus envelopado quando este entra em contato com o álcool em gel. Os processos recomendados pelos órgãos mundiais de saúde são: a lavagem da superfície com água e sabão e o uso do álcool em gel para higienização, já que ambos são eficazes e desnaturam o envelope viral. Apresentada a pesquisa, os aspectos biológicos e químicos são valorizados a fim de serem entendidos e analisados durante esse processo, desde a constituição do vírus até sua inativação causada quando em contato com o álcool em gel. PALAVRAS-CHAVES: Vírus, desnaturação, inativação.

Durante o processamento térmico de produtos lácteos ocorrem diversas modificações químicas dentre as quais a desnaturação de soroproteínas é bastante evidente e estudada. Este fenômeno pode gerar gelificação em leite UHT e problemas de solubilização em leite em pó, dois importantes produtos lácteos amplamente difundidos no mercado nacional. O índice de soroproteína não-desnaturada (WPNI) pode ser uma ferramenta útil para avaliar o grau de severidade ao qual o leite está sendo submetido e, portanto, permite inferir sobre a ocorrência dos possíveis defeitos associados à desnaturação proteica. Neste estudo, verificou-se o teor de soroproteína não-desnaturada como indicador de tratamento térmico em leite submetido aos processamentos de ultrapasteurização e de secagem. As amostras comerciais de leite UHT e leite em pó analisadas apresentaram um intervalo de confiança de WPNI (2,39 ± 1,41) mg WPN.mL-1 e (2,63 ± 1,38) mg WPN.mL-1, respectivamente. De acordo com a análise estatística de variância, todas as amostras avaliadas diferiram entre si com um p-valor < 0,001; sendo que 90% das amostras de leite UHT e 67% para as amostras de leite em pó foram classificadas como submetidas a médio tratamento térmico. Os dados obtidos permitiram inferir sobre a severidade do tratamento térmico associado a cada tipo de produto analisado e foram capazes de demonstrar a falta de padronização dos processos de tratamento térmico nas amostras estudadas, fato este que pode ter como consequência o desenvolvimento de características indesejáveis nos produtos ao longo do período de estocagem e comercialização.

Orientador: Yoon Kil Chang
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Made available in DSpace on 2018-08-24T06:53:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Schmiele_Marcio_D.pdf: 9722936 bytes, checksum: 95d9146270f349c5f3e7ad761ac0d266 (MD5) Previous issue date: 2014
Resumo: Os análogos de carne obtidos por extrusão termoplástica de proteínas vegetais são caracterizados pelo seu elevado teor proteico e estrutura semelhante às fibras da carne, envolvendo diversos tipos de ligações e/ou interações químicas entre as proteínas. O objetivo deste trabalho foi avaliar as características tecnológicas e físico-químicas de análogos de carne, à base de isolado proteico de soja, obtidos por processo de extrusão termoplástica a alta umidade (AU) e baixa umidade (BU). Para cada condição de umidade foi utilizado um Delineamento Composto Central Rotacional de três variáveis independentes (glúten vital, umidade de condicionamento e temperatura de extrusão). As variáveis dependentes avaliadas foram a textura instrumental, cor instrumental, capacidade de absorção de água, índice de solubilidade em água, capacidade de absorção de óleo, índice de dispersibilidade de proteína, energia mecânica específica e o tipo de interações proteicas. Estas interações foram avaliadas através de sete tipos de solventes específicos: (i) tampão fosfato para as proteínas no estado nativo; (ii) dodecil sulfato de sódio para as interações hidrofóbicas e iônicas; (iii) Triton 100X para as interações hidrofóbicas; (iv) ureia para as interações hidrofóbicas e pontes de hidrogênio; (v) ß-mercaptoetanol para as ligações dissulfeto; e (vi) ß-mercaptoetanol e ureia e (vii) dodecil sulfato de sódio e ureia, para avaliar o efeito sinérgico entre os sistemas. O ponto otimizado (caracterizado principalmente por promover maiores valores de L* e de capacidade de absorção de água, menores valores de índice de solubilidade em água, de capacidade de absorção de óleo, de desnaturação proteica e valores intermediários de textura instrumental e de energia mecânica específica) foi processado juntamente com uma amostra controle para ambos os processos com o intuito de validar os modelos matemáticos e avaliar as possíveis alterações na morfologia dos análogos de carne, na massa molecular das proteínas, na composição de aminoácidos totais e na desnaturação proteica. As melhores condições de processamento foram obtidos para os análogos de carne contendo de 12 e 5 % de glúten vital, 58 e 18 % de umidade de condicionamento e 135 e 100 °C para a temperatura de extrusão, para o processo AU e BU, respectivamente. As principais interações proteína-proteína encontradas nos análogos de carne foram as ligações dissulfeto e ligações de hidrogênio para o processo AU e as ligações dissulfeto e interações iônicas para o processo BU. A adição de glúten vital promoveu uma aparência mais lisa e melhor orientação na estrutura das fibras. Verificou-se que ocorreu aumento nas proteínas de baixa massa molecular e diminuição nas proteínas de alta massa molecular. No perfil de aminoácidos totais houve maior variação negativa para os aminoácidos essenciais (triptofano e treonina), semi essenciais (cisteína) e não essenciais (serina), indicando que houve redução no valor nutricional. As estruturas secundárias (a-hélice, ß-folha, ß-volta e a estrutura desordenada) mostraram alteração na sua conformação devido à desnaturação proteica e formação de novos agregados
Abstract: Meat analogue obtained by termoplastic extrusion of vegetable proteins are characterized by its high protein levels and structure similar to meat fibers, which comprises many types of chemical bonds and/or interactions between proteins. The aim of this work was to evaluate the technological and physico-chemical characteristics of meat analogue based on isolated soy protein obtained by thermoplastic extrusion process at high moisture (HM) and low moisture (LM) content. For each moisture condition was used a Central Rotational Composite Design with three independent variables (vital gluten, moisture content and extrusion temperature). The dependent variables evaluated were instrumental texture, instrumental color, water absorption capacity, water solubility index, oil absorption capacity, protein dispersibility index, specific mechanical energy, and the type of protein interactions. These interactions were evaluated using seven specific solvents types: (i) phosphate buffer for proteins in native state; (ii) sodium dodecil sulphate for hydrophobic and ionic interactions; (iii) Triton 100X for hydrophobic interactions; (iv) urea for hydrophobic interactions and hydrogen bonds; (v) ß-mercaptoethanol for dissulfide bonds; and (vi) ß-mercaptoethanol and urea and (vii) sodium dodecil sulphate and urea, for the synergistic effect between the systems. The optimized point (characterized mainly by promoting higher values for L* and water absorption capacity, lower values for water solubility index, oil absoption capacity and protein denaturation and intermediate values for instrumental texture and specific mechanical energy) was processed, together with a control sample for each processes, in order to validate the mathematical models and to evaluate possibles changes in the meat analogues morphology, in the protein molecular weight, in the total amino acid composition, and in the protein denaturation. The best processing conditions were obtained for the meat analogue containing 12 and 5 % of vital gluten, 58 and 18 % of moisture content and 135 and 100 °C of extrusion temperature, for the HM and LM processes, respectively. The main protein-protein interactions found in meat analogues were the dissulfide bonds and hydrogen bonds for the LM process and the dissulfide bonds and ionic interactions for the HM process. The addition of vital gluten promoted a smoother appearance and better orientation in the fiber structure. It was found that occured an increase in the protein with low molecular weight and a reduction in the protein with high molecular weight. There were a greater negative variation for the essential (tryptophan and threonine), semi-essential (cysteine) and nonessential (serine) amino acids in the total amino acid profile, indicating a reduction of the nutritional value. The secondary structure (a-helix, ß-sheet, ß-turn and disordered structure) showed alteration in its conformation due to the protein denaturation and formation of new aggregates
Doutorado
Tecnologia de Alimentos
Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientadores: Carlos Francisco Sampaio Bonafé, Claudio Chrysostomo Werneck
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia
Made available in DSpace on 2018-08-19T01:47:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Norberto_DouglasRicardo_D.pdf: 1634322 bytes, checksum: 288f08df151602db46da98bf9d58476f (MD5) Previous issue date: 2011
Resumo: Ureia desnatura proteínas em diferentes concentrações, dependendo das condições experimentais e da proteína. A proteína monomérica soro albumina bovina (BSA) foi o principal modelo de investigação na presença de concentrações subdesnaturantes de ureia com base no modelo de equilíbrio de dois estados. A desnaturação induzida por alta pressão foi intensificada em concentrações de ureia ( [U] ) entre 3,5 M e 8,0 M, com variação de energia livre à pressão atmosférica (?Gº[U]) de +5,0 a -2,5 kJ/mol de BSA, e variação do volume de desnaturação (?V) de -30 a -36 mL/mol de BSA. Os parâmetros m apresentaram caráter bifásico, com valores de m1 e m2 de 0,92 e 2,35 kJ.mol-1.M-1, respectivamente. A partir de gráficos da variação de com relação à foram obtidos valores de , o coeficiente estequiométrico aparente do agente desnaturante, de 1,68 e 6,67 mol de ureia/mol de BSA, respectivamente v1 e v2, correspondentes à m1 e m2. Estes resultados foram comparados com os de outras proteínas monoméricas da literatura e com um conjunto de dados da SNase ?+PHS I92A e estequiometrias sistematicamente baixas foram observadas. No entanto, um valor de 140 mols de ureia/mol de BSA pode ser alcançado a partir de abordagem que considera a existência de uma população heterogênea com respeito a energia livre de desnaturação e aspectos moleculares da interação proteína-solvente puderam ser melhor interpretados
Abstract: Urea denatures proteins at different concentrations, depending on the experimental conditions and the protein. We investigated the pressure-induced denaturation of bovine serum albumin (BSA) as a model in the presence of subdenaturing concentrations of urea based on a two-state equilibrium model. Pressure-induced denaturation was enhanced at urea concentrations ([U]) of 3.5 M to 8.0 M, with the free energy of denaturation at atmospheric pressure (?Gº[U]) ranging from +5.0 to -2.5 kJ/mol of BSA while the volume change ranged from -30 to -36 mL/mol of BSA. The m values appeared to be biphasic, with m1 and m2 of 0.92 and 2.35 kJ.mol-1.M-1, respectively. Plots of ?Gº[U] versu ln[U] yielded values of v , the apparent stoichiometric coefficient, of 1.68 and 6.67 mol of urea/mol of BSA respectively for m1 and m2. These results were compared with the m and values of other monomeric proteins reported from the literature and of SNase ?+PHS I92A and the very low values of were systematically observed. However, a value of 140 moles of urea/mole of BSA could be reached by considering the existence of a heterogeneous molecular population with respect to the free energy of denaturation and the molecular binding aspects could be better interpreted
Doutorado
Bioquimica
Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Walkiria Hanada Viotto
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Made available in DSpace on 2018-08-10T12:05:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kikuchi_Mariana_M.pdf: 738866 bytes, checksum: 1d9fee5c55f1a964b93d69d44841373b (MD5) Previous issue date: 2008
Resumo: O conhecimento do efeito do tratamento térmico do leite e retentado sobre as características do queijo Minas Frescal com reduzido teor de gordura pode auxiliar no desenvolvimento de tecnologias que melhorem a qualidade sensorial e aumentem o rendimento desse tipo de queijo. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes níveis de tratamento térmico, realizados antes e depois do processo de ultrafiltração, na composição, rendimento, tempo de coagulação, capacidade de retenção de água, proteólise, microestrutura e aceitação sensorial de queijo Minas Frescal com reduzido teor de gordura. Os tratamentos térmicos foram: a) tratamento térmico do leite (72°C/15 s ou 80°C/4s) e b) tratamento térmico do retentado (68°C/2 minutos ou 63°C/2 minutos). Leite cru integral foi padronizado a 2,0% de gordura, pasteurizado em trocador de calor de placas a 72oC/ 15 s, ou a 80°C/4 s e ultrafiltrado até atingir fator de concentração 3,5. O retentado foi então divido em duas partes, respectivamente tratadas a 68°C/2 minutos e 63°C/2 minutos. Para fabricação do queijo, o retentado foi adicionado de sal, ácido lático e coalho e coagulado diretamente na embalagem. Leite, retentado e permeado foram pesados e suas composições determinadas. O rendimento de fabricação também foi calculado. Os queijos foram analisados com relação à sua composição, tempo de coagulação, capacidade de retenção de água, reologia, textura, proteólise, microestrutura e aceitação sensorial. Os tratamentos térmicos mais intensos do leite e do retentado resultaram em maior tempo de coagulação e maior capacidade de retenção de água. O tratamento térmico mais intenso aplicado ao retentado resultou em queijos com maior teor de caseína. Os queijos obtidos a partir dos retentados tratados a 68°C também apresentaram menores índices de proteólise. A análise de Perfil de Textura (TPA) e o teste de Creep demonstraram que os queijos obtidos do leite tratado a 80°C/4s são mais moles que os obtidos do leite tratado a 72°C/15 min. A microestrutura dos queijos também mostra uma matriz protéica mais densa e compacta para os queijos produzidos a partir de leite tratado a 80 °C/4 s. Sensorialmente os queijos não diferiram entre si em nenhum dos atributos avaliados
Abstract: The knowledge of milk and retentate heat treatment effect on quality of Minas Frescal light cheese (low fat content) may assist the development of technologies which will improve its sensorial quality and yield. Therefore, the objective of this work was to determine the effect of heat treatment of milk and retentate on the composition, yield, coagulation time, water retention capacity, proteolysis, microstructure and sensory acceptance of Minas Frescal cheese with low fat content. The heat treatments were: a) milk heat treatment (72°C/15s or 80°C/4s) and b) retentate heat treatment (68°C/2minutes or 63°C/2minutes). Raw milk was standardized to 2,0% fat, heat treated and ultrafiltered until reach concentration factor of 3,5. The retentate was divided in two parts, respectively treated at 68°C/2 minutes and 63°C/2minutes. To manufacture this cheese, the retentate was added of salt, lactic acid and rennet and coagulated directly in the packaging. Milk, retentate and permeate were weighed and their compositions determined. The manufacture yield was also calculated. The composition, water retain capacity, rheology, texture, proteolysis, microstructure and sensory acceptance of cheese were determined. Increasing the intensity of milk and retentate heat treatment resulted in a longer coagulation time and higher water retention capacity of the cheese. The more intense heat treatment applied to the retentate resulted in cheese with higher casein content. Cheese made from the retentate treated at 68°C/2 min presented the lowest rate of proteolysis. The Texture Profile Analysis and the Creep test showed that cheese from the milk treated at 80°C/4s were the softest. The protein matrix was more compact for the cheese made from the treated milk at 80°C/4s. From the sensorial point of view, there was non significant difference among the cheeses
Mestrado
Mestre em Tecnologia de Alimentos

Orientadores: Rosiane Lopes da Cunha, Florencia Cecilia Menegalli
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Made available in DSpace on 2018-08-05T17:14:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Christ_Divair_D.pdf: 2473666 bytes, checksum: ca400b2519c40ad806addec20990ae8c (MD5) Previous issue date: 2006
Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar o processo de secagem da clara de ovo utilizando um secador de leito de jorro fluidizado bidimensional com esferas de vidro como inertes. Um planejamento fatorial completo 24 foi realizado, com 3 pontos centrais e oito axiais, utilizando-se as seguintes variáveis independentes: temperatura (55-95 °C) e vazão total do ar de secagem (97,1-138,3 m³/h), razão entre vazão de ar de jorro e ânulo (0,6-1,4) e vazão de alimentação de pasta (2,0-10,0 g/min). Como respostas foram avaliadas a distribuição de umidade no leito durante a secagem, teor de umidade do produto, massa de matéria seca retida pelas esferas inertes, eficiência de recuperação do pó, cor do produto em pó e depois de dissolvido em água, propriedades térmicas, teor de proteína, solubilidade em meio aquoso e propriedades reológicas a baixas e altas deformações de géis térmicos de clara de ovo. O uso de planejamento fatorial completo e superfícies de resposta foram fundamentais para avaliar o efeito simultâneo das condições de secagem em leito de jorro fluidizado sobre o processo e o produto obtido. Esta metodologia diminuiu significativamente o número de experimentos e se mostrou eficiente para conhecer a relação de causa e efeito das condições de processo sobre as respostas. Todas as condições de processo estudadas influenciaram nas características do produto obtido, porém a temperatura e a vazão de ar foram as mais importantes na definição da qualidade da clara de ovo seca em leito de jorro fluidizado. Para avaliar a relação entre as várias respostas obtidas e as variáveis de processo, bem como determinar as condições ótimas de operação do secador foi aplicada a técnica estatística da desejabilidade. Concluiu-se que os níveis ótimos de operação do secador seriam: temperatura de 73,7 °C, vazão de ar de 110,8 m³/h, razão vazão de jorro/vazão de ânulo de 1,1 (58,04 m³/h e 52,76 m³/h de vazão de jorro e ânulo, respectivamente) e vazão de pasta de 9,2 g/min. Nestas condições, 60% do total desejado para todas as respostas seria atendido, sendo que a eficiência de recuperação de matéria seca pelo ciclone seria de 74,4% e o grau de desnaturação das proteínas seria baixo (conalbumina: 42,1% e ovalbumina: 25,5%), o que resultaria em elevado grau de solubilidade (em torno de 98%). Neste caso, a temperatura de início de desenvolvimento da estrutura do gel seria estimada em 62 ºC, porém a força da rede seria dada pela desnaturação da ovalbumina (temperatura de desnaturação próxima a 80 oC) e por isto, as características reológicas de géis térmicos de clara de ovo foram estudadas. Os géis térmicos (80 ºC/30 min) de clara de ovo seca em leito de jorro fluidizado mostraram alta deformabilidade e características elásticas similares aos géis obtidos a partir de clara de ovo liofilizada. Assim, a partir da análise dos resultados obtidos foi possível otimizar a secagem da clara de ovo em leito de jorro fluidizado alcançando-se boa eficiência de processo e preservando suas propriedades funcionais
Abstract: The objective of this study was to evaluate an egg white drying process using a two-dimensional spouted fluidized bed dryer with glass spheres as the inert particles. A complete 24 factorial design was used, with 3 central and 8 axial points, using the following independent variables: temperature (55-95ºC), total drying air flow rate (97.1-138.3 m3/h), ratio between spout and annulus air flow rates (0.6-1.4)and paste feed flow rate (2.0-10.0 g/min). As responses, the moisture distribution in the bed during drying, product moisture content, mass of dry matter adhered to inert particles, powder recovery efficiency, product colour as powder and after dissolving in water, thermal properties, protein content, solubility in aqueous medium and rheological properties at high and low deformation of heat-induced egg white gels. The use of a complete factorial design and response surfaces was fundamental to evaluate the simultaneous effect of the drying conditions in a spouted fluidized bed on the process and obtained product. This methodology significantly reduced the number of experiments and showed to be efficient to understand the cause and effect relationship of process conditions on responses. All the process conditions studied influenced the characteristics of the product obtained, but temperature and air flow rate were the most important variables in defining the quality of the egg white dried in a spouted fluidized bed. The statistical technique of desirability was used to evaluate the relationship between the various responses obtained and the process variables, and to determine the optimum dryer operating conditions. It was concluded that the optimum operational levels for the dryer were: temperature of 73.7ºC, air flow rate of 110.8 m3/h, ratio of spout/annulus flow rate of 1.1 (58.04 m3/h and 52.76 m3/h of spout and annulus flow rate, respectively) and paste flow rate of 9.2 g/min. Under these conditions, 60% of the desired total for all the responses would be attained, the recovery efficiency of the dry material by the cyclone would be 74.4% and the degree of protein denaturation would be low (conalbumin: 42.1% and ovalbumin: 25.5%), resulting in very good solubility (about 98%). In this case, the temperature at the start of the gel structure development would be estimated at 62ºC, although the gel strength would be given by the ovalbumin denaturation (denaturation temperature near 80ºC) and for this reason, the rheological characteristics of the thermal egg white gels were investigated. The thermal gels (80ºC/30 min) of egg white dried in a spouted fluidized bed, obtained in this study, showed high deformability and elastic characteristics, similar to the gels obtained from freeze-dried egg white (literature data). Thus, from the analysis of the obtained results it was possible to optimize the drying of egg white in a spouted fluidized bed, obtaining good process efficiency yet preserving the functional properties
Doutorado
Doutor em Engenharia de Alimentos

Os estudos sobre o mecanismo de enovelamento das proteínas é o resultado de um estudo intenso utilizando métodos bioquímicos, biofísicos e teóricos. \"In vitro\", o estado inicial deste estudo é a proteína desnaturada. Neste trabalho, temos estudado o reenovelamento, após desnaturação térmica, de uma glicoproteína denominada frutalina; da família das lectinas. A característica principal desta classe de proteínas é sua habilidade para interagir com carboidratos e, portanto, combinar-se com glicocomponentes da superfície da célula, induzindo suas propriedades biológicas. A frutalina é uma lectina tetramérica extraída das sementes de Artocarpus incisa. Ela é ligante de D-galactose e o espectro de CD (dicroísmo circular) de sua estrutura nativa foi identificado como sendo dominado por folhas ?. A desnaturação térmica e as etapas do reenovelamento foram monitoradas por espectroscopia de CD, fluorescência e também pela perda da atividade hemaglutinante. As condições de desnaturação utilizadas foram aquecimento à 60°C por 30 a 60 minutos, dependendo do tempo de estocagem (a -18°C) da proteína na forma nativa. Os resultados indicaram que o reenovelamento é promovido por um processo de congelamento na presença de PBS contendo 0,l M de D-galactose seguida por centrífugoconcentração em Centriprep 3. A hemaglutinação positiva ocorreu tanto para a fração nativa quanto para a fração reenovelada. O reenovelamento da frutalina desnaturada também ocorreu com PBS contendo 0,1 M de solução de D-glicose. Quando a forma desnaturada foi concentrada antes do congelamento em PBS sem D-galactose ou em PBS contendo xilose, o reenovelamento não ocorreu. Estes resultados mostraram que o reenovelamento da frutalina foi dependente da ligação com a D-galactose ou D-glicose, bem como a importância do congelamento para obter a forma biologicamente ativa. A análise da estrutura secundária utilizando o programa CCA forneceu um resultado importante: para a forma nativa da frutalina obtivemos 85% de folhas ? paralelas e antiparalelas, incluindo voltas ?, enquanto que para a forma reenovelada obtivemos 73%, mostrando que a estrutura reenovelada, a nível secundário, se aproximou satisfatoriamente da nativa, concordando com os resultados obtidos nos testes de hemaglutinação.
Our current understanding of the protein folding mechanism is the result of intense study employing biophysical, biochemical and theoretical methods. \"In vitro\", the initial state of the protein in this puzzle is its unfolded form. In the present work we have studied the refolding, after thermal denaturation, of the glycoprotein frutalin, a member of the lectin class. The main characteristic of these proteins is their ability to interact with carbohydrates and thus combine with glycocomponents of the cell surface, leading to their biological properties. Frutalin is a tetrameric lectin extracted from the seeds of Artocarpus incisa. It is D-galactose specific and its native CD spectrum was identified as being dominated by ? -sheet. The thermal unfolding and refolding steps were measured by CD and fluorescence spectroscopies together with the loss of hemagglutinating activity. The unfolding conditions used were 60°C for 30 to 60 minutes, depending on the protein storage time. The results indicate that refolding is promoted by the freezing process in the presence of 0,1 M D-galactose-PBS followed by three-fold concentration in a Centriprep 3. Positive hemagglutination occurred for both the native and refolded forms. Refolding of denatured frutalin also occurred with PBS containing 0,1 M D-glucose. When the unfolded form was concentrated before freezing in PBS without D-galactose or in PBS containing xylose, refolding did not occur. These results show that the refolding of frutalin is dependent on the binding of D-galactose or D-glucose, and demonstrate the importance of freezing in order to obtain the biologically activity form. An analysis of secondary structure using the CCA program showed an important result: the native form, presented 85% ? -sheet/ ?-turns, while in the refolded form, this content fell to 73%. These results show that the refolded form is very similar to the native protein, which is in agreement with the hemagglutination results.

O estudo de enovelamento de proteínas tem sido um problema de fundamental importância em biofísica e biologia molecular. Neste trabalho, estudamos os processos de desnaturação e renovelamento das lectinas jacalina e frutalina. Estas lectinas são tetraméricas, apresentam alta homologia estrutural, porém diferem em atividade biológica, sendo a frutalina mais potente. Apesar desta homologia, estas lectinas diferem também nos processos de desnaturação e renovelamento como função da temperatura e o comportamento frente ao desnaturante químico hidrocloreto de guanidina (GndHCl). Ambas proteídas foram desnaturadas pela ação de GndHCl e suas curvas de desnaturação medidas por espectroscopia de fluorescência e CD. As medidas de fluorescência da frutalina deram valores de estabilidade conformacional de 17,12 kJ/mol e 12,34 kJ/mol, na presença e na ausência de D-Galactose, enquanto a jacalina forneceu valores de 8,12 kJ/mol para a transição NI e 5,61 kJ/mol para a transição IU em PBS. Os valores na presença de açúcar foram similares. NOs estudos da frutalina foram separadas as formas nativa, desnaturada, renovelada e uma forma molecularmente distinta chamada mal-enovelada, por cromatografia de exclusão molecular. Estas formas foram analisadas por atividades hemaglutinante e espectroscopias de CD e fluorescência. Todos os resultados obtidos confirmaram a ocorrência do renovelamento de ambas lectinas e que os monômeros renovelados, depois de alcançarem sua estrutura tridimensional, se associam espontaneamente para a formação dos tetrâmeros.
Protein refolding is currently a fundamental problem in biophysics and molecular biology. We have studied the refolding process of jacalin and frutalin. They are tetrameric lectins that present structural homology, buti jacalin shows a more marked biological activity than the latter. These proteins, despite their homology, have different unfolding/refolding behaviors as function of temperature and chemical agents. Both proteins were unfolded induced by guanidine hydrochlroide and their dnaturation curves mesuared by fluorescence emission and CD. Fluorescence measurments of frutalin gave values of conformational stability of 17.12 kJ/mol and 12.32 kJ/mol, in the presence and absence of D-Galactose, while jacaline gave values of 8.12 kJ/mol for NI transition and 5.61 kJ/mol for IU transition in PBS. In sugar presence the values are similar. In the frutalin studies were separeted the native, unfolded, refolded and a distinct molecular form denoted misfolded, by Size Exclusion Chromatography. These forms were analyzed for hemagglutination activity, CD and fluorescence spectroscopy. All the results obtained confirmed the successful refolding of the both lectins and the refolded monomers, after adopting their native three-dimensional structures, spontaneously assembled to form tetramers.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2007.
Submitted by Caroline Silva (krol_bilhar@hotmail.com) on 2012-09-25T18:50:40Z No. of bitstreams: 1 purificao de ficocianina de spirulina platensis atravs de sistema aquoso bifsico e caracterizao cintica da desnaturao trmica.pdf: 1169483 bytes, checksum: 91e10f6deec4d439a925bcb5d565c5a5 (MD5)
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A microalga Spirulina platensis apresenta em sua biomassa compostos de alto valor agregado como a ficocianina, um pigmento azul usado como corante natural na indústria alimentícia e de cosméticos e de grande interesse na indústria farmacêutica devido as suas propriedades terapêuticas, fatos estes que tornam sua obtenção com alto grau de pureza e sua caracterização uma possibilidade atraente. A presente dissertação teve como objetivos estudar e otimizar o processo de purificação do extrato aquoso de ficocianina de Spirulina platensi, com e sem células, por Sistema Aquoso Bifásico (SAB) polietilenoglicol (PEG)/fosfato de potássio variando-se a massa molar do polímero, 1500, 4000, 6000 ou 8000 Da, assim como estudar a cinética de desnaturação térmica do extrato aquoso de ficocianina, avaliando sua estabilidade entre 50 e 65°C para valores de pH entre 5 e 7 e estabelecer o modelo cinético para cada uma das situações propostas. Verificou-se que o pH 6 proporcionou a melhor purificação da ficocianina que se concentrou na fase de topo, rico em PEG, em todos sistemas estudados. A análise de efeitos, realizada através de quatro planejamentos fatoriais completos (22 ensaios + 3 pontos centrais), evidenciou que o aumento do percentual de sal causou um incremento no fator de purificação e o inverso ocorreu para o percentual de PEG. A otimização do processo de purificação através de quatro planejamentos fatoriais completos tipo delineamento central composto rotacional (DCCR) (22 ensaios + 4 pontos axiais + 3 pontos centrais) estabeleceu que os SABs compostos por PEG 1500 e 8000 e fosfato de potássio, com 7 e 23% e 4 e 22,5%, respectivamente, atingiram fatores de purificação máximos de 1,6 vezes para a ficocianina, com recuperação total da proteína no primeiro e de 57% no segundo e que os formados pelos PEG 4000 e 6000, compostos ambos por 4% de polímero e 21% de sal, alcançaram fatores de purificação de 2,1 e 2,2 vezes, recuperando 100 e 73,5% da proteína-alvo. A extração e a purificação da ficocianina em SAB polietilenoglicol/fosfato de potássio pH 6 integrando essas duas etapas, composto pelo PEG 1500 alcançou valores de pureza para a ficocianina superiores aos obtidos com o sistema convencional, em todos os percentuais estudados, enquanto que para o PEG 6000, as purezas da proteína alcançadas nos ensaios do sistema convencional foram todas superiores às obtidas no outro. Os sistemas integrados compostos por 15% de PEG 1500 e 13% de fosfato de potássio e 5% de PEG 4000 e 18% de sal, alcançaram, nessa ordem, 0,73 e 0,79 de pureza (A620/A280), valores estes que classificam esta ficobiliproteína como de grau alimentar, superior a 0,7. As concentrações de ficocianina obtidas nas fases de topo desses dois sistemas respectivamente, 2,67 e 1,60 mg.mL-1, evidenciam que o sistema composto pelo PEG 4000 foi mais eficiente que os demais pois alcançou a maior pureza conjugada a maior concentração da proteína. Para a caracterização cinética da desnaturação térmica da ficocianina, o modelo foi assumido como de primeira ordem e entre 50 e 55°C, o extrato aquoso de ficocianina foi mais estável a pH 6 e entre 57 e 65°C em pH 5, sendo então, na faixa de temperaturas estudadas, mais instável a pH 7. As energias de ativação para os extratos de ficocianina foram de 87,36, 135,57 e 111,14 kcal/gmol, para os valores de pH 5, 6 e 7. A adição do agente estabilizante sorbitol, entre 10 e 50% ampliou o tempo de meiavida, provando que a descoloração da ficocianina é relacionada com a desnaturação da cadeia protéica e, através de testes estatísticos de diferença de médias, pode-se definir que ao final de 40 minutos de tratamento térmico, o extrato de ficocianina de pH 5 manteve cerca de 80% de sua concentração média relativa com adição de 30% (p/p) de sorbitol, para o pH 6, com 40% (p/p) de agente estabilizante, a concentração foi mantida em cerca de 86% e para o pH 7, a partir de 10 minutos, todas as concentrações de sorbitol adicionadas ocasionaram concentrações médias relativas de ficocianina diferentes significativamente e com 50% (p/p) de sorbitol 85% da concentração da proteína se manteve.
Spirulina platensis microalgae presents in its biomass high added value compounds like phycocyanin, a blue pigment used as a natural colorant in the food and cosmetic industry also of great interest in the pharmaceutical industry due to its therapeutic properties. These facts make obtaining it with a high purity level and its characterization an attractive possibility. The present paper aimed at studying and optimizing the purification process of the phycocyanin aqueous extract from Spirulina platensis with and without cells through aqueous two-phase systems (ATPS) polietilenoglicol (PEG)/potassium phosphate by varying the polymer molar mass, 1500, 4000, 6000 or 8000 Da, as well as studying the thermal denaturization kinetics of the phycocyanin aqueous extract by evaluating its stability between 50 and 65°C for pH values between 5 and 7 and establishing the kinetic model for each proposed situation. It was verified that the pH 6 provided the best phycocyanin purification which was concentrated in the top phase in all the studied systems. The effect analysis done for the four full factorial designs (22 trial plus + 3 central points), made clear that the increase of the salt percentage caused an increment in the purification factor and the inverse occurred for the PEG percentage. The optimization of the purification process through four full factorial design CCRD (22 trial + 4 axial points + 3 central points) established that the ATPS composed by PEG 1500 and 8000 and potassium phosphate, with 7 and 23% and 4 and 22.5%, respectively, reached maximum purification factors of 1.6 fold for the phycocyanin, with total protein recovery in the first and 57% in the second and that the ones formed by PEG 4000 and 6000, both composed by 4% of polymer and 21% of salt, reached purification factor of 2.1 and 2.2 fold, recuperating 100 and 73.5% of the target protein. The phycocyanin extraction and purification in SAB polyethylene glycol/potassium phosphate pH 6, integrating these two phases, composed by PEG 1500, reached purity values for phycocyanin higher than the ones obtained with the conventional system in all studied percentages, while for PEG 6000, all protein purities obtained in the conventional system trials were higher than the ones obtained in the other. The integrated systems composed by 15% of PEG 1500 and 13% of potassium phosphate and 5% of PEG 4000 and 18% of salt, reached, in this order, 0.73 and 0.79 of purity (A620/A280). These values classify this phycobiliprotein as of food grade, higher than 0.7. The concentrations of phycocyanin obtained in the top phases of these two systems, respectively, 2.67 and 1.6 mg.mL-1, make clear that the system composed by PEG 4000 was more efficient than the others because it reached the biggest purity along with to the highest protein concentration. For the kinetic characterization of the phycocyanin thermal denaturization, the model was assumed as of first order and, between 50 and 55°C, the phycocyanin aqueous extract was more stable at pH 6 and between 57 and 65°C at pH 5, thus, being more stable at pH 7 for the ranges of temperature studied. The activation energy for the phycocyanin extracts were 87.36, 135.57 and 111.14 Kcal/gmol for pH 5, 6 and 7 values. The addition of the sorbitol stabilizing agent between 10 and 50% increased the half-life, proving that the phycocyanin discoloration is related to the denaturization of the protein chain and, through statistical tests of average differences, it is possible to define that, at the end of 40 minutes of thermal treatment, the pH 5 phycocyanin extract kept about 80% of its relative average concentration with the addition of 30% (w/w) of sorbitol, for pH 7, with 40% (w/w) of stabilizing agent, the concentration was kept at about 86% and for pH 7, from 10 minutes on, all the sorbitol concentrations added caused significantly different phycocyanin relative average concentrations and with 50% (w/w) of sorbitol, 85% of the protein concentration was kept.

Orientador: Flavia Maria Netto
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Made available in DSpace on 2018-08-08T22:07:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diniz_AdrianaCeciliaPinto_D.pdf: 3167091 bytes, checksum: 9297804acc866f90492faf9a5227fad2 (MD5) Previous issue date: 2007
Resumo: Em algumas aplicações em alimentos, a indução da geleificação a temperaturas altas pode ser indesejável. Alguns produtos de soja quando submetidos ao tratamento térmico, mesmo que moderado, desenvolvem sabores e aromas não desejáveis, limitando sua aplicação. A produção de géis a frio envolve essencialmente duas etapas: a formação de uma dispersão estável de agregados de proteína obtida após o aquecimento da solução protéica e a indução da geleificação por redução do pH ou adição de sal. Ao contrário da geleificação induzida pelo calor, no processo de geleificação a frio a etapa de ativação da proteína, a desnaturação térmica, não ocorre simultaneamente às etapas de agregação e geleificação, permitindo determinar as propriedades dos agregados após o aquecimento e as propriedades finais do gel. Embora géis termicamente formados de proteínas de soja tenham sido extensivamente estudados, pouco se conhece sobre a capacidade das proteínas de soja de formarem gel a frio. O presente estudo investigou o efeito do tratamento térmico na fase de produção do isolado protéico de soja (IPS) e o efeito da adição de CaCl2 na formação a frio de estrutura tipo gel de IPS. IPS foi obtido a partir de farinha desengordurada de soja comercial, e, após a etapa de neutralização, tratado a 60 ou 80oC por 15 ou 30 min., variando-se a concentração protéica (3 e 5%), para obtenção de isolados com agregados de diferentes propriedades físico-químicas. Géis foram obtidos a frio a partir de dispersões com 12 e 14% de proteína (p/p), com e sem a adição de CaCl2 (5 e 15 mM). A desnaturação protéica e agregação foram avaliadas por análises de calorimetria diferencial de varredura (CDV), turbidez, solubilidade em água, sulfidrila livre, hidrofobicidade superficial e cromatografia líquida de alta eficiência de exclusão molecular. Os resultados indicaram desnaturação parcial, maior grau de agregação e aumento da massa molar dos agregados com o incremento da concentração da proteína no tratamento prévio dos IPSs. Os isolados não tratado termicamente e o tratado a 60ºC não formaram gel em nenhuma das condições experimentais utilizadas, enquanto para os IPSs tratados a 80ºC, os valores de G¿, G¿¿ e tan d foram característicos de um sólido viscoelástico, sugerindo a formação de uma matriz tridimensional estável, independente da adição de CaCl2. Os géis protéicos de soja induzidos a frio sem a presença de sal foram mais translúcidos, de estrutura menos porosa e maior capacidade de retenção de água (91,9 ¿ 82,5%) do que os obtidos com 15 mM de CaCl2. Os géis formados pela adição de 5 e 15 mM de CaCl2 foram mais opacos e consistentes do que os géis sem adição de sal. Porém, os géis formados pela adição de 15 mM CaCl2 foram mais esbranquiçados, indicando a formação de grandes agregados e com menor capacidade de retenção de água (51,2 ¿ 76,1%). Os resultados mostraram que os géis formados a frio dos IPSs tratados termicamente apresentaram características macroscópicas diferentes, atribuídas ao tipo de agregado formado na etapa de aquecimento e à quantidade de CaCl2 adicionada posteriormente. Por sua vez, o tipo de agregado formado na etapa de aquecimento teve influência principalmente da concentração de proteína e da temperatura de aquecimento. A adição de CaCl2 não foi determinante para a formação do gel, mas teve um importante papel em sua estruturação. Concluiu-se que a manipulação das condições térmicas pode conduzir à formação de agregados e géis de proteínas de soja com propriedades físico-químicas desejáveis
Abstract: The induction of gelation by high temperatures can be undesirable in some food applications. When submitted to the thermal treatment, that even moderate, some products of soy may develop not desirable flavors and aromas, limiting its application. The preparation of protein gels using cold-gelation consists of two steps: a stable dispersion of protein aggregation is obtained after heating of a solution of native proteins and gelation induced by lowering the pH or by adding salt. In contrast with the heatinduced gelation, the stage of activation of the protein in the cold-gelation process is previous to the stages of aggregation and gelation, what it allows to determine the properties of aggregates after heating and thereby control final gels properties. Although heat-induced gelation of soy protein has been extensively studied, little is known about the capacity of soy protein to form cold-set gel. The present study has investigated the effects that heat-treatment during soy protein isolates preparations (SPI) in the cold-set gelation by the addition of CaCl2. SPI was obtained from soy defatted flour and heated at 60 or 80°C after the neutralization step, followed of freeze-dried. Protein concentrations of 3 and 5% and heating times of 15 and 30 min were used in order to obtain aggregates with different physical properties. Cold-set gels were obtained from 12 and 14 % (w/w) of protein dispersions, with or without CaCl2 addition (5 and 15 mM). Denaturation followed by aggregation was verified by differential scanning calorimetry (DSC), turbidity, water solubility, free sulfhydryl groups (SH), superficial hydrophobicity and size exclusion-high performance liquid chromatography (SE-HPLC). The results indicated higher aggregation degree and increased molar mass of aggregates when the protein concentration was enhanced to 5% in the pre-heating of the SPIs. The isolates without heat-treatment and the isolates heated at 60°C did not form gels in any of the experimental conditions utilized, while for the IPSs heated at 80ºC, the values of G¿, G¿¿ and tan d were characteristic of a viscous-elastic solid, suggesting the formation of a stable three-dimensional matrix, independent of CaCl2 addition. The cold-induced soy protein gels without the presence of salt were more translucent and with lower porous structure and higher water retention capacity (91.9 - 82.5%), than those obtained with 15 mM of CaCl2. The gels obtained by 5 and 15 mM of CaCl2 addition were opaque and more consistent that gels without the presence of salt. However, gels obtained by 15 mM of CaCl2 were whitened, indicating the formation of large aggregates with lower water retention capacity (51.2 - 76.1%). The results showed that the cold-set gels formed from heat treated SPIs exhibited different macroscopic characteristics, attributable to the type of aggregate formed in the heating step and to the quantity of posterior addition of CaCl2. At the same time, the type of aggregate formed in the heating step was mainly influenced by protein concentration and denaturation degree. The CaCl2 addition was not determining for gel formation but has an important role on his structure. It was concluded that manipulation of thermal conditions can lead to aggregates and soy protein isolate cold-set gels formation with desirable physicalchemical properties
Doutorado
Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos
Doutor em Alimentos e Nutrição

Introdução: A maioria dos professores de ciências, tanto no ensino fundamental como no ensino médio, acreditam que a melhoria do ensino perpassa pela práxis educativa, pois teoria e prática, são indissociáveis. Assim, a práxis é a intervenção “consciente” na sociedade (realidade/mundo); e pode assumir a perspectiva ativa-transformadora da realidade ou a perspectiva passiva e histórica da realidade (SOUZA, 2015). Desse modo, é urgente a introdução de aulas práticas no currículo (MARANDINO, 2003; BORGES, 2002). Assim, as aulas práticas experimentais no ensino de ciências em escolas de educação básica vem atuando como um recurso didático de relevância para melhorar o processo de ensino e aprendizagem de Ciências. Objetivo: Demonstrar a relevância de aulas experimentais como recurso didático estratégico para a construção da teoria-prática no ensino de ciências. Material e métodos: A atividade prática sobre a desnaturação da proteína do ovo (albumina) foi realizada em uma turma de 40 alunos e foram subdivididos em grupos. O experimento aconteceu em sala de aula, utilizando-se apenas um ovo, álcool e um recipiente. Inicialmente adicionou-se o álcool até a metade do recipiente, em seguida o ovo foi quebrado e colocado com todo o conteúdo no recipiente contendo o álcool. Logo após, os alunos fizeram as suas observações, anotando os resultados obtidos e foram conduzidos por meio de um estudo dirigido. Resultados: Por meio da atividade experimental realizada os alunos puderam associar as suas observações com a teoria aprendida em sala de aula e constataram alterações na clara do ovo como se tivesse sido “frita", como foi observado pelos eles. Já no estudo dirigido, os alunos responderam às perguntas associadas ao conteúdo e a prática: 1- O que significa desnaturação de uma proteína? 2- Como o álcool atua no processo de desnaturação da proteína? e 3- Em que nível estrutural o fenômeno acontece? Portanto, constatou-se que assim como o calor, o álcool também atua sobre a albumina presente na clara do ovo, causando a sua desnaturação proteica. Conclusão: Sendo assim, as aulas experimentais que são utilizadas como ferramentas didáticas para o ensino-aprendizagem se constituem como facilitadores no ensino de ciências.