Gıda Mühendisliğine Giriş

Transkript

1 Gıda Mühendisliğine Giriş PROTEİNLER Ders-4

2 Proteinler Gıda bileşenleri arasında proteinler en önemlilerindendir. Bitkisel ve özellikle hayvansal organizmada miktar ve dağılış bakımından ön sırayı alan bileşiklerdir. Protein kelimesinin eski Yunancadaki birinci sıradan anlamına proteios kelimesinden türediği sanılmaktadır. Proteinsiz bir hayat mümkün değildir, bunun için insan vücuduna günlük olarak gıda ile sürekli alınmak zorundadır.

3 Proteinler Proteinler karbon, hidrojen, oksijen ve azottan oluşan ve bazılarında kükürt ve fosfor da bulunan organik bir bileşiktir. Molekül ağırlıkları çok yüksektir ve binlerden milyonlara kadar değişir. Proteinlerin yapısında yaklaşık %50-53 C, %6,5-7,5 H, %22-24 O, % N, % 0,3 S ve % 0,8 P bulunmaktadır. Bu bileşenlerden en önemlisi azottur.

4 Proteinler Gıdalardaki molekül içindeki azotun varlığı proteinlerin en önemli özelliğini teşkil eder. Bu sebeple de gıdaların içerisindeki proteinlerin tayininde molekül içindeki azotun miktarı esas alınır. Bir gıdanın içindeki protein miktarını bulmak için önce (Kjeldahl metodu) ile gıdanın içindeki azot miktarı belirlenir.

5 Proteinler Protein molekülü içindeki ortalama % 16 oranında azot bulunduğundan analiz sonucu bulunan azot miktarı 100/16=6,25 faktörü ile çarpılarak o gıdanın Ham protein miktarı bulunmuş olur. Bu faktör; Buğday ve unda 5,70, Sütte 6,37, Yumurtada 6,67 dir.

6 Proteinler Bitkiler, proteinleri havadan ve topraktan aldıkları CO 2, H 2 O ve nitratlardan, kükürtlü ve fosforlu inorganik bileşiklerden köklerinde veya fotosentez yoluyla ışık etkisiyle yapraklarında yaparlar. Proteinler, en az 2 değişik amino asitin birbiriyle peptid bağları ile bağlanması ile meydana gelir. Eğer parçalanırsa ara basamaklardan sonra amino asitlere kadar parçalanır.

7 Proteinler Amino asitler birbirine bağlandıkları zaman (amino asitlerinin) yan zincirlerinin farklı olması, farklı proteinlerin meydana gelmesine ve farklı kimyasal özellikler göstermesine neden olurlar. Proteinler, hem hayvansal hem bitkisel dokularda bulunurlar. Fakat ihtiva ettikleri esansiyel amino asitlerin (vücudun dışarıdan alması zorunlu olan) cins ve miktarları bakımından hayvansal proteinler bitkisel proteinlerden daha üstün kabul edilir.

8 Biyolojik değer Proteinlerin biyolojik değerleri yapısında bulunan amino asitlerle ilgilidir. Esansiyel amino asitlerce zengin olan bir protein (örneğin yumurta proteini) yüksek değerlikli bir protein olarak adlandırılır

9 Proteinlerin biyolojik değeri Yumurta proteinin protein kalitesi en iyidir. Biyolojik değeri, 100 olarak kabul edilir. Diğer proteinlerin biyolojik değeri buna göre hesaplanır. Gıda proteinleri Biyolojik Değer Yumurta proteini 100 Süt proteini 92 Orkinos balığı 92 Edam peyniri 85 İsviçre peyniri 83 Pirinç 81 Sığır eti 78 Çavdar unu 76 Mısır 72 Patates 69 Buğday unu 58 Kurumaya 48 Jelatin 0

10 Proteinlerin Bazı Özellikleri 1. Proteinler yüksek molekül ağırlıklı polimerik materyalden ibarettir. 2. Hem asit hem de bazik özellikler gösterirler (amfoter karakterlidir). 3. Tabii formlarında genellikle lipofildirler. Su molekülünü kimyasal olarak bağlarlar (1 g protein 0,04-0,1 g su bağlar). 4. Yarı geçirgen zarlardan geçmeyen, kolloidal yapı ve büyüklüktedirler.

11 Proteinlerin Bazı Özellikleri 5. Proteinler, denatüre ve koagüle olma özelliğindedir. Denatürasyon, proteinlerin izo elektrik noktada* çözünmez hale gelmesidir. Bunu koagülasyon (çökme) olayı izler. Asitler, bazlar, organik çözücüler, ağır metal iyonları denatürasyonu bulandırır. 6. Hidrolize edildiklerinde tamamen amino asitlere dönüşürler. 7. Proteinlere tuz çözeltisi ilave edilince flokulasyon (topaklaşma, yumaklaşma) meydana gelir. Flokulasyon geri dönüşlüdür. *Molekülün pozitif ve negatif yükünün sıfır olduğu, elektrik alanında molekülün hareket etmediği ph derecesi.

12 Gıdalarda Proteinlerin bulunuşu Proteinlerin gıdalardaki miktarları farklıdır. Ette % 15-20, yumurtada %13, unda % 8-15, peynirde % 25, baklagillerde % 20-30, yaş sebzelerde % 1-4 oranında bulunurlar.

13 Kimyasal yapısı Kimyasal olarak proteinler yüksek molekül ağırlıklı bileşiklerdir. Proteinlerin yapı taşları amino asitlerdir ve amino asitler bir amino grubu ile (-NH 2 ) bir zayıf organik asit grubu karboksil grubunu (-COOH) içerirler. Bugün önemli proteinlerin yapısına katılan 20 amino asit bilinmektedir. Amino asitler birbirlerine peptit bağlarıyla bağlanmışlardır.

14 Bir aminoasitin genel formülü ve peptid bağı O O C OH C N H C NH 2 H R Bir amino asidin genel formülü Peptid bağı

15 Suyun açığa çıkması ile bir amino asidin diğer amino aside amin grubu ile bağlanması ve böylece uzun zincirli moleküllerin oluşması sağlanır. Amino asitler proteinleri oluştururken farklı kombinasyonlarda birbirlerine bağlanırlar. Ortalama 1000 amino asitlik bir zincirde oluşabilecek kombinasyonlar hesaplandığında çok büyük rakamlar elde edilir. Proteinler, bitkisel ve hayvansal kaynaklarda bulunurlar.

16 Amino asitler proteinleri oluştururken rasgele bir şekilde birleşmezler, bilakis her proteinin bir amino asit dizilişi vardır. İnsülinin Amino Asit Dizilişi Ala Alanin His Histidin Pro Prolin Arg Arginin Iee İsolösin Ser Serin Asp Asparatikasit Leu Lösin Thr Treonin Cys Sistein Lys Lisin Tyr Trosin Gly Glisin Phe Fenilalanin Val Valin Glu Glutamikasit

17 Amino asitler Tabiatta meydana gelen aminoasitlerde, amino grubu daima karboksil grubunun bitişiğinde bulunan a-karbon atomuna bağlandığından a- amino asiti ismini alırlar. Bu formülde amino grubu baz, karboksil grubu asit reaksiyonu gösterdiğinden bir amino asit molekülü amfoter özelliktedir. Peptid bağlantısında bir amino asitin amino grubu diğerinin karboksil grubu ile bir mol H 2 O ayrılarak birleşir.

18

19 Esansiyel aminoasitler İzolösin, Metionin, Triptofan, Lösin, Fenilalanin, Valin, Lisin, Treonin Yukarıdaki amino asitler mutlaka alınmalıdır (esansiyel). Bu amino asitlerin her birinin eksikliği protein sentezinin önemli ölçüde kısıtlanmasına neden olmaktadır. Proteinlerin biyolojik değerleri de yapısında bulunan amino asitlerle ilgilidir. Esansiyel amino asitlerce zengin olan bir protein (örneğin yumurta proteini) yüksek değerlikli bir protein olarak adlandırılır.

20 Tabi proteinlerde 20 kadar amino asit bulunmakta olup, bunların peptidleşme sırası aklın kabul edemeyeceği kadar çoktur. O halde bir bitkide bulunan proteinin aynısının diğer bitkide bulunmasına imkan yoktur.

21 Proteinlerin Sınıflandırılması Proteinler kimyasal ve fiziksel özelliklerine göre birçok şekilde sınıflandırılabilir. Proteinler çeşitlerine göre; a. Basit proteinler b. Bileşik (konjuge) proteinler c. Türev proteinler olarak 3 gruba ayrılırlar. İlk 2 grup tabiatta mevcut proteinlerdir.

22 Basit proteinler Bunlar hidrolize edildikleri zaman yalnız aminoasitleri veya amino asit türevlerini veren proteinlerdir. Albuminler: Zayıf alkali özellikte olup suda ve seyreltik tuz çözeltilerinde çözünürler. Bu çözeltiler ısıtıldıklarında 52 o C de koagüle olurlar. Hem hayvanlar hem de bitkiler tarafından sentezlenirler. Yumurtadaki ovalbumin, kandaki serum albumin, sütteki laktoalbumin pankreasdaki insulin bu gruba dahil proteinlerdir.

23 Basit proteinler Globulinler: Suda çözünmezler, tuzlu suda fazla çözünürler, sıcaklık ile pıhtılaşırlar. Bitki ve hayvanlarda yaygın olarak bulunurlar. Yumurta sarısındaki ovaglobulin, sütteki laktoglobulin, kan serumundaki globulin, kaslarda myosin, mercimekteki legümin birer globulindir.

24 Basit proteinler Glutelin: Bitkisel kaynaklı proteinlerdir. Yalnız seyreltik asit ve seyreltik baz çözeltilerinde çözünürler. Daha çok tahıl tanelerinin endosperminde bulunurlar. Buğdaydaki glutenin, pirinçteki oryzenin, arpadaki hordenin birer glutelindir.

25 Basit proteinler Prolaminler (Gliadinler): Bitkisel kaynaklı proteinlerdir. Suda, nötr eritkenlerde ve saf alkolde çözünmezler. Ancak % lık alkolde çözünürler. Buğdaydaki gliyadin, mısırdaki zein, arpadaki hurdain bir prolamindir.

26 Basit proteinler Protaminler: En basit proteinlerdir. Su ve seyreltik asitlerde çözünürler. Yapılarında peptid bağı vardır. Kuvvetli baziktirler. Suda sulu amonyak, asit ve alkolde çözünürler. Sıcaklık ile pıhtılaşmazlar. Hidrolize oldukları zaman bazik özellikli aminoasitleri ve arginin verirler.

27 Basit proteinler Histonlar: Suda, sulu asit ve alkalilerde kolay çözünürler. Sıcaklıkla pıhtılaşmazlar, bazik proteinlerdir. Bitkilerde bulunmazlar. Hemoglobin globulini, lökosit histonlar, balık sperması örnek verilebilir.

28 Basit proteinler Skleroproteinler: Hayvan iskelet (Skeleton) proteinleri oldukları için bu ismi alırlar. Bitkilerde bulunmazlar. Gıda değerleri çok azdır. Yün, ipek, saç, tırnak ve tüy proteinlerinde bulunur, fazlaca kükürt içerirler. Bunların en önemlilerinden kreatin, deri, saç, tüy, boynuz, vs. nin esas kısmını teşkil eder. Kollagen, kemik, deri ve diğer bağ dokularının temel maddesidir.

29 Konjüge (Bileşik) proteinler Basit proteinlere prostetik grubun bağlanmasıyla meydana gelmişlerdir. Bunların prostetik grubun cinsine göre şu şekilde sınıflandırılırlar (Protein olmayan maddeye Prostetik grup denir). Fosfoproteinler: Birçok gıda proteininde bulunan önemli bir gruptur. Asit karakterlidir. Sütteki kazein, yumurtadaki ovavitellin birer fosfoproteindir.

30 Konjüge (Bileşik) proteinler Lipoproteinler: Proteinlerin lipidlerle teşkil ettikleri bileşiklerdir. Bu proteinler bilhassa kan ve vücut sıvıları içinde lipidlerin taşınmasında rol oynarlar. Kan serumunda a ve b lipoproteinler, yumurta sarısı proteini bu gruptadır.

31 Konjüge (Bileşik) proteinler Nükleoproteinler: Su ve asitlerde çözünmez, zayıf alkali çözeltilerinde çözünürler. Hayvan ve bitki hücresi çekirdeğinin esas maddesidirler. Fazla miktarda fosforik asit ihtiva ettiklerinden asidik reaksiyon gösterirler.

32 Konjüge (Bileşik) proteinler Glikoproteinler: Hayvan ve bitkilerde çok yaygın olarak bulunan, hayati öneme sahip proteinlerdir. Birçok enzim, hormon, serum proteinleri, kanın pıhtılaşma faktörleri, eriyebilir kan grubu maddeleri birer glikoproteindirler. Hayvansal hücre zarlarının yapısında bulunur. Bu proteinler prostetik grup olarak bir karbonhidrat ihtiva ederler.

33 Konjüge (Bileşik) proteinler Kromoproteinler: Boyar madde karakterindeki bir prostetik grupla proteinlerin meydana getirdiği bileşiklerdir. Çok zaman bünyelerinde Mg ihtiva ederler. Hemoglobinler, solunum proteinleri, kas boyar maddesi myoglobin birer kromoproteinlerdir.

34 Proteinlerin fonksiyonları Proteinler, hücre içi ve dışı fonksiyonları olan çok yönlü bileşiklerdir. Bu yüzden organizmada sayısız görevleri vardır. Bunlar; 1. Tüm metabolik olaylar biyolojik katalizörler (enzimler) eşliğinde gelişir. 2. Proteinler; dokular, kemik ve derinin ana yapı maddesidir.

35 Proteinlerin fonksiyonları 3. Kasların kontraktil hareket ile kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye çevirmesini sağlayan maddeler proteinlerdir. 4. Proteinler, organizma içi ozmotik basıncı sağlarlar. 5. Proteinler, patojen (hastalık yapıcı) mikroorganizmalara karşı savunma görevi yaparlar.

36 Proteinlerin fonksiyonları 6. Proteinler, hormon formunda organizmayı regüle (düzenleyici) edici rol oynarlar. 7. Proteinler organizmada taşıma işini üstlenirler. 8. Proteinler gerekli durumlarda enerji kaynağı olarak kullanılabilir (1 g protein 4 kcal enerji verir).

37 Proteinlerin sindirimi Gıdalarla alınan proteinlerin emilebilmesi için önce pepton ve amino asitlerine ayrılması gerekir. Bu proteaz enzimleri sayesinde olur. Proteazlar; mide, pankreas ve bağırsakta üretilirler. Bağırsağın duvarı proteinler için geçirgen değildir. Dolayısıyla proteinler tamamen parçalanmadan kana geçemezler.

38 Proteinlerin sindirimi Tamamen amino asitlerine parçalanmış protein kana geçtiğinde kanda çok yüksek bir amino asit yükü oluşur. Dolaşım esnasında hücrelerle kan arasındaki madde alış-verişi neticesinde hücreler ihtiyaç duydukları amino asitleri bünyelerine alırlar.

39 Tüketim tavsiyeleri Günlük gıdalarla erkekler 59 g, kadınlar ise 48 g protein almalıdırlar. Batılı ülkeler son yıllarda protein ihtiyacının % 65`ini hayvansal kaynaklarla karşılamaları sonucu kolesterol, pürin vb. gibi bazı olumsuz faktörlerle karşı karşıya kalmış bulunmaktadırlar.

40 Tüketim tavsiyeleri Bu durumdaki kişiler ileri yaşlarda protein ihtiyacını bitkisel ürünlerle karşılamaya yönelebilirler. Aslında en sağlıklı olan hayvansal proteinlerin 1/3 ve bitkisel kaynaklı proteinlerin 2/3 oranında paylaştırılmasıdır.