15/09/2016 às 13h14min - Atualizada em 15/09/2016 às 13h14min

Hidrólise Enzimática da Caseina

Rafaela Belchior Brasil

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Caseína A função biológica das caseínas na glândula mamaria é transportar cálcio, fosfato e proteína para o neonato (KRUIF & HOLT, 2003), compreendem cerca de 80% das proteínas do leite e consistem de quatro proteínas principais: αs1-, αs2-, β- e κ-caseína, representando cerca de 38%, 4 10%, 35% e 15%, respectivamente, as quais são constituídas por 199, 207, 209 e 169 resíduos de aminoácidos, com pesos moleculares de 23, 25, 24 e 19kDa, respectivamente (GOFF, 2009) e 8% de fosfato de cálcio coloidal aproximadamente (DALGLEISH, 2011).

A caseína tem atividade anfipática por possuir regiões hidrofóbicas e hidrofílicas (DE KRUIF & GRINBERG, 2002). A conformação das moléculas expõe consideravelmente os resíduos hidrofóbicos, o que resulta em forte associação entre as caseínas e as tornam insolúveis em água (GOFF, 2009). Possui sequências fosforiladas através das quais pode interagir com fosfato de cálcio, o que a torna capaz de sequestrar fosfato de cálcio, formando minúsculos agrupamentos de íons circundados por uma camada de proteína (HOLT, 2004).

Segundo SMYTH et al. (2004), além da função nutricional, a caseína é o meio pelo qual grande quantidade de cálcio pode passar pelo epitélio mamário sem provocar problemas de calcificação. Cerca de 95% da caseína no leite está presente na forma de partículas coloidais, conhecidas como micelas (Figura 1), que é a responsável pela estabilidade térmica do leite (FOX & BRODKORB, 2008).

A estrutura interna da micela de caseína é constituída predominantemente por αs1-, αs2-, β-caseína e de nanopartículas de fosfato de cálcio coloidal, enquanto que a κ-caseína está localizada preferencialmente na superfície da micela (DALGLEISH, 2011). A composição e estrutura das micelas de caseína têm sido estudadas por mais de 40 anos, e as descrições disponíveis são bastante precisas, embora ainda controversas (HORNE, 2006; QI, 2007).

O consenso é que a estrutura das micelas de caseína é principalmente estabilizada por interações hidrofóbicas e iônicas (HOLT et al., 2003). A caseína αs1 precipita com níveis de cálcio muito baixos, enquanto a caseína αs2 é mais sensível à precipitação pelo Ca2+, diferentemente das outras caseínas, a κ-caseína é uma glicoproteína e possui apenas um grupo fosfoserina, sendo, portanto, estável na presença de íons de cálcio e assumindo importante papel na estabilidade da micela de caseína. Por ser mais fosforilada que a κ-caseína, a β-caseína é mais sensível a altas 5 concentrações de sais de cálcio, embora seja menos sensível a precipitação com cálcio do que as caseínas α (WALSTRA, 1999). FIGURA 1– Micela de Caseína (A: submicela, B: cadeias protéicas, C: fosfato de cálcio, D: κ-caseína, E: grupo fosfato). Fonte: www.food-info.net/images/caseinmicelle.jpg

O interesse na caseína micelar mantém-se constante ao longo dos anos, e pesquisas sobre o assunto continuam a ser realizadas em todo o mundo, uma vez que muitas das propriedades tecnologicamente importantes do leite, por exemplo, a cor branca, a estabilidade ao calor, ao etanol e a coagulação pelo coalho, são devidos às propriedades das micelas de caseína (FOX & BRODKORB, 2008).

Por isso, tem havido um incentivo econômico e tecnológico para caracterizar as propriedades e elucidar sua estrutura. 6 2.2. Fatores que alteram a estabilidade das micelas de caseína 2.2.1. Hidrólise enzimática As micelas podem ser desestabilizadas por inúmeros fatores, alguns são industrialmente importantes, como a hidrólise da κ-caseína por proteases selecionadas, como os coalhos, que é explorado na produção da maior parte das variedades de queijos (FOX & BRODKORB, 2008).

A hidrólise enzimática da caseína é realizada por endopeptidases, que hidrolisa a ligação peptídica entre a fenilalanina (105) e a Metionina (106) da cadeia peptídica da κ-caseína, eliminando a capacidade estabilizante e gerando como produtos uma porção hidrofóbica, (para-κ-caseína) e uma hidrofílica chamada glicomacropeptídeo, ou mais apropriadamente, caseínomacropeptídeo, provocando a desestabilização da micela com consequente precipitação da caseína do leite (ORDOÑÉZ, 2005).

Segundo PANYAM & KILARA (1996), a hidrólise enzimática da proteína resulta em: diminuição do peso molecular, aumento do número de grupos ionizáveis e exposição de grupos hidrofóbicos que estavam protegidos na estrutura original da proteína. Leite com alta contagem de células somáticas (CCS) possui atividade enzimática elevada, o que contribui para o aumento da proteólise e lipólise, tanto antes da ordenha (no úbere) como após a ordenha, durante o armazenamento (DEETH, 2006).

Os lisossomos dessas células contêm enzimas proteolíticas, dentre as quais a catepsina D, que pode produzir para-κ-caseína e caseínomacropeptídeo a partir da κ-caseína e, em altas concentrações, pode causar a coagulação do leite (HURLEY et al., 2000). Com o armazenamento do leite em tanques refrigeradores e coleta da matéria-prima a cada 48 horas, aumentam as chances de multiplicação de bactérias psicrotróficas proteolíticas, que se desenvolvem em baixas temperaturas (0ºC a 15°C), produzindo enzimas termoestáveis que podem atuar sobre a κ-caseína, resultando na desestabilização do leite (NORNBERG et al., 2009).

Micro-organismos psicrotróficos, ao se multiplicarem no leite armazenado em baixas temperaturas, produzem enzimas proteolíticas termoestáveis (Tabela 2), a maioria das quais tem ação sobre a κ-caseína, resultando na desestabilização das micelas e coagulação do leite. A ação das proteases de psicrotróficos é distinta entre as frações protéicas do leite, sendo a κ-caseína, mais susceptível à ação dessas enzimas, enquanto que as proteínas do soro são resistentes ao ataque das proteases (GAUCHER et al., 2008).

Deste modo, a hidrólise da κ-caseína desestabiliza as micelas, que coagulam, e esta alteração bioquímica é associada à gelatinização do leite Ultra Alta Temperatura (UAT), que é considerado um dos principais problemas, que afetam a qualidade do leite UAT (NORNBERG et al., 2009).

TABELA 2 – Valores médios de contagens de bactérias psicrotróficas e atividade proteolítica em leite cru refrigerado obtido de dois laticínios do Estado do Rio Grande do Sul. Laticínioa n PsicrotróficosTotais (Log UFC/mL)b Atividade Proteolítica (U/mL)c L1 50 6,43 ± 0,35 12,3 ± 9,1 L2 A 20 6,36 ± 0,78 4,3 ± 7,3 L3 B 20 6,24 ± 0,63 3,3 ± 5,2 a Foram coletadas 50 amostras do silo de armazenamento do laticínio L1, 20 amostras do tanque isotérmico de caminhões (A) e 20 amostras do silo de armazenamento (B) do estabelecimento L2. bContagens de psicrotróficos determinadas em placas de PCA incubadas por 10 dias, à 7°C. cAtividade proteolítica determinada pela hidrólise de gelatina solúvel. Fonte: NORNBERG et al. (2009)

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