PROTEİNLER Proteinler tüm hayati olayların gerçek temeli olarak çok büyük fizyolojik öneme sahip olan gıda maddeleri bileşenlerinin bir grubudur. Proteinler karbonhidrat ve yağlardan farklı olarak karbon, oksijen ve hidrojenin yanında azot, bazen kükürt ve fosfor da içerirler. Tüm canlı organizmalar ve onların ürünleri protein içermektedir. Bunun sonucu olarak proteinler tüm hayvansal ve bitkisel gıdalarda bulunurlar. Bitkisel ve hayvansal proteinler olarak sınıflandırılabilirler.
Proteince zengin bazı gıdaların protein oranları GIDA Protein (%) Hayvansal kaynaklı Yumurta 12,4 Süt 3,5 Sığır eti 17,7 Sakatat (sığır) 16,0 Tavuk eti 20,0 Balık 18,8 Bitkisel kaynaklı Patates 2,0 Soya 38,0 Bezelye 22,5 Buğday 12,2 Mercimek 24,2
Proteinlerin Kimyasal Yapısı: Proteinler çok yüksek molekül ağırlığına sahip organik maddelerdir. Tüm proteinlerin yapıtaşı aminoasitlerdir. Bazı proteinler ayrıca protein olmayan bileşikleri de içerirler. Bunlara prostetik gruplar denir. Proteinler, çeşitli çözücülerde çözünürler.
Proteinlerin Yapısı Aminoasitler birbirleriyle reaksiyona girerler. Birleşme asit ve amid bağı üzerinde, peptid bağları olarak ifade edilen (-CO-NH) bağlarda meydana gelir. Eğer iki - aminoasit birleşirse, oluşan reaksiyon ürününe dipeptid denir. R 1 H 2 N C COOH H R 2 + H 2 N C COOH H R 1 O R 2 H 2 N C C N C COOH H H H + H 2 O Aminoasit + Aminoasit Dipeptid + Su
Peptid Bağı Oluşumu H H 2 N C COOH H GLİSİN (Gly) CH 3 H 2 N C COOH H 2 O H ALANİN (Ala) H H 2 N CH O C _ N Peptid Bağı H CH 3 CH COOH Glisilalanin (Gly-Ala)
Bileşim ve çözünürlüklerine göre proteinler: basit proteinler, bileşik proteinler ve türev proteinler olarak üç ana gruba ayrılır. 1. Basit Proteinler Sadece esas yapı taşları olan AA lerden oluşmaktadır. Belirli AA lerden meydana gelmiş ve bazı özellikler kazanmış önemli protein gruplarıdır. Basit proteinler belirli ara basamaklar üzerinden hidroliz ile (su ile bileşiklerin kendilerini oluşturan kısımlarına ayrılması) AA lere kadar parçalanırlar.
Albuminler Gluteinler Prolaminler (gliadinler) Protaminler (Provitaminler) Globulinler Skleroproteinler Histonlar
Albuminler: Hayvansal ve bitkisel organizmalarda yaygın halde bulunan albuminler, saf suda ve seyreltik tuz solüsyonlarında erirler. İnsan serumunda bulunan albumine serum albumin, yumurtada bulunana avolbumin, kasta bulunan miyojen, sütte bulunanına laktalbumin denir. Gluteinler: Bitkisel proteinlerdir. Buğdayda bulunana gliadin denir. Provitaminler: Hayvansal proteinlerdir. Özellikle balık spermasında bulunur.
Globulinler:Suda çözünemezler, seyreltik, nötral tuz çözeltilerinde çözünürler. Yumurtada ovoglobulin, insan serumunda serum globulin halinde bulunur. Sklero proteinler: İnsan ve hayvan organizmasının proteinleridir. Kollajen, elastin ve keratin başlıca skleroproteinlerdir. Histonlar: Bazik özelliktedirler. Nükleik asitlerle nükleoproteinleri oluştururlar.
2. Bileşik Proteinler Basit proteinlerin yanında inorganik asitler, karbonhidratlar, renk maddeleri gibi yabancı madde içeren (prostetik grup) proteinler bileşik proteinlerdir. Bileşik proteinler hidroliz ile AA lerine ve prostetik gruplara indirgenirler.
Prostetik grubun cinsine göre bileşik proteinler: Glikoproteinler Lipoproteinler Fosfoproteinler Metalloproteinler Kromoproteinler Nükleoproteinler
Glikoproteinler ve mukoproteinler: Glikoproteinler % 4 ten daha az karbonhidrat içerirler. Örneğin: fibrinojen gibi mukoproteinler % 4 den daha fazla karbonhidrat içeren proteinlerdir. PHeparin, hiyalüronik asit, kan grubu maddeleri, kodroidin sülfatlar örnek olarak gösterilebilirler. Lipoproteinler: Proteinlerin lipitlerle yaptıkları bileşiklerdir. Serumun lipit içerdiği halde berrak kalması, bu lipitlerden hepsinin değilse çoğunun proteinlerle, lipoprotein halinde bileşmiş olmalarından ileri gelir.
Fosfoproteinler: Fosforik asit ihtiva eden proteinlerdir. Sütte (Kazein), yumurta sarısında (Vitellin) bulunurlar. Metalloproteinler: Bunlar demir, magnezyum, mangan, kobalt, çinko, bakır vs. gibi metal iyonlarını içeren proteinlerdir. Hemoglobin, miyoglobin, ferittin örnek verilebilir. Kromoproteinler: Kan proteinlerinin çeşitli pigmentlerinde oluşturdukları bileşiklerdir. Billurin, safra, pigmentleri örneği gibi. Nüleoproteinler: En çok hücrenin nukleus, mikrozom ve mitokondri kısımlarında bulunurlar.prostetik grup olarak nükleik asit içerirler.
3. Türev Proteinler Basit veya bileşik proteinlerin kimyasal veya fiziksel değişikliklere uğramalarıyla meydana gelirler. Primer Türev Proteinler Bu gruptaki proteinler denatüre olmuş proteinler olarak ta adlandırılmaktadır. (proteanlar, metaproteinler, pıhtılaşmış proteinler) Sekonder Türev Proteinler Proteindeki peptit bağlarının hidrolitik olarak parçalanması sonucu oluşan ürünlerdir. (Proteozlar, peptonlar, peptitler)
Doğal protein molekülünün tam olarak parçalanması şu şekildedir; Protein Protean Metaprotein Proteoz Pepton Peptitler ve amino asitler
Proteinlerin Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri 1) Tat ve koku özellikleri Proteinler genellikle tatsız ve kokusuz maddelerdir. Isıtıldıklarında kahverengine dönüşerek yanmakta ve kıl yün yanma kokusu vermektedir. Ancak proteinlerin parçalanma ürünleri ve bazı aminoasitlerin tatları acıdır. 2) Molekül ağırlıkları Proteinler, makromoleküllerden meydana geldikleri için yüksek molekül ağırlığına sahiptirler.
Proteinler Molekül Ağırlıkları İnsülin 6 000 Laktoalbumin 17 400 Tripsin 24 000 Pepsin 35 500 Ribonükleaz 12 700 Yumurta Albumini 44 000 Serum Albumin (sığır) 68 900 -Laktoglobulin (sığır) 35 000 Hemoglobin (insan) 64 000 Katalaz 250 000 Üreaz 480 000 Miyosin 620 000
3) Çözünme özellikleri Proteinler nötral tuz çözeltileri, sulu asit ve baz çözeltileriyle %70-80 lik alkolde çözünmekte ve çözünme noktaları saflık tayininde kullanılmaktadır. Çözünürlük proteinin yapısındaki hidrofilik ve hidrofobik gruplara bağlı olarak değişmektedir. 4) İyonlaşma özelliği Proteinler, amino asitler gibi amfoterik özelliğe sahiptirler. Sulu çözeltilerinde, çözelti ph sına bağlı olarak amfoter özellik göstererek asit, baz veya zwitter iyoon şeklinde davranmaktadırlar.
İzoelektrik noktada proteinlerin çöünürlükleri en düşük düzeyde olup bu noktada çökme eğilimindedirler. 5) Vizkozite özelliği Vizkozite değeri proteinleri birbirinden ayıran bir özelliktir. Protein molekülü büyüdükçe vizkozite değeri de büyümektedir. İzoelektrik noktasındaki ph değerinde vizkozite minimum düzeydedir. Proteinlerin vizkozitesi, içecekler, hazır çorbalar, soslar ve kremalar gibi gıdaların üretim aşamasında; pompalama, karıştırma, ısıtma ve soğutma gibi kütle ve ısı aktarımını etkileyen işlemlerde önem taşımaktadır.
Proteinlerin İşlevsel Özellikleri Bir gıda maddesinin işlevsel özelliği, besleyici değerinin dışındaki tüm yararlı özellikleri olarak tanımlanmaktadır. Bunlar; tat, koku, tekstür, renk ve görünüştür. Bu özellikler üzerinde proteinlerin nitelikleri etkili olmakta ve bazı gıdalarda arzu edilen özelliklerin kazandırılmasını sağlamaktadırlar. Fırıncılık ürünlerinin bazı duyusal özellikleri, buğday gluteninin hamur oluşumundaki etkisi ve viskoelastik özelliği ile ilgili olmaktadır. Etin körpe ve sulu yapısı, büyük ölçüde kasın aktin ve miyosin gibi suda çözünür proteinlerinden kaynaklanmaktadır. Bazı süt ürünlerinin tekstür özellikleri ve pıhtı oluşturması, kazeinden ileri gelmektedir.
Protein Denatürasyonu (Bozulması) Protein molekülünün doğal durumunun bozulması anlamına gelir. Büyük protein molekülleri kırılgandır. Konformasyonları bulundukları koşullara bağlıdır. Özellikle globular proteinler kimyasal ve fiziksel koşullardaki değişikliklere karşı hassastırlar. Protein molekülünün yapısı parçalanır, polipeptid zincirler gerilir. Tesadüfi ve düzensiz bir yapı oluşur.
Denatürasyon, sadece yüksek sıcaklıkla değil düşük yada yüksek ph gibi çeşitli faktörlerin etkisiyle gerçekleşen bir olaydır. Denatürasyon proteinin yapısında tahribata sebep olsa da besin değerinde bir değişikliğe neden olmaz. Genellikle bu olay dönüşümsüzdür. Yumurtanın haşlanıp katılaşması, bu olaya örnek gösterilebilir. Yüksek ısıya maruz kalan gıdalardaki proteinler denatüre olurlar. Sütün kaynatılmasında pıhtılaşma olayı meydana gelir. Asitle pıhtılaşmada, yoğurt, kefir gibi ekşi süt mamülleri ortaya çıkar.
Proteinlerin denatüre olması fiziksel ve kimyasal faktörlerin etkisiyle mümkündür: Fiziksel Faktörler Sıcaklık UV-Işınları Ultra Ses Kimyasal Faktörler Asitler Alkaliler Alkoller Tuzlar (özellikle ağır metal tuzları)
Protein Kalitesi Besindeki protein kalitesi beslenme konusunda yapılacak öneriler açısından büyük önem taşır. Özellikle protein yetersizliğine bağlı gelişen beslenme bozuklukları oldukça yaygındır. Düşük kaliteli protein gerekli olan zorunlu amino asitleri sağlayamadığı için özellikle çocuklarda gelişme geriliğine neden olmaktadır.
Bir gıdadaki proteinin kalitesi; proteinin miktarı, zorunlu amino asitlerin sayısı ve miktarı ve sindirilme ve emilme oranları ile birlikte tartışılabilir. Bütün bu özellikler vücuttaki protein sentezini belirlediği için gıdalar içerdikleri amino asit bileşimine göre sınıflandırılmaktadırlar. Normal bir beslenme, proteinlerin bir karışımını içermektedir. Bu durumda herhangi bir proteinin kaliteli veya kalitesiz olmasının fazla bir önemi yoktur.
Önemli olan günlük toplam alınan, yani çeşitli kaynaklardan gelen proteinlerin tüm zorunlu amino asitleri insan vücudunun gereksinim duyduğu miktarda içermesidir. Örneğin buğdaylı bir gıda tüketildiği zaman bu gıdanın protein sentezinde lisin amino asiti nedeniyle sınırlayıcı olması, aynı gün lisince zengin sütün tüketilmesiyle tamamlanır. Bir başka örnek, balık ve pirincin aynı gün içinde tüketilmesidir. Bu protein kaynaklarının iyi bir beslenme planı ile birbirlerini kalite açısından tamamlayarak, biyolojik değerlerini yükseltmeleridir.