04 - Cap. 3 - Las Proteínas
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3. LAS PROTEÍNAS
3.1. Introducción
Las proteínas son moléculas de gran tamaño constituidas por carbono, hidrógeno, ni-
trógeno y oxígeno. Algunas poseen además azufre y fósforo y, en menor proporción,
hierro, cobre y magnesio.
H H O
H N C C OH
R1
Figura 1. Estructura general de un aminoácido
Poseen además una cadena lateral (R1), que es diferente para cada aminoácido (hay
20 tipos de cadenas laterales y por lo tanto, 20 aminoácidos distintos). Dependiendo
de las características del grupo R1, los aminoácidos se dividen en: no polares, polares
y con carga eléctrica (ácidos y básicos).
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NO POLARES POLARES
Glicina (Gly) Asparagina (Asn)
Serina (Ser)
Isoleucina (Ile)
Treonina (r)
Tripófano (Trp)
Prolina (Pro)
Ácido glutámico (Glu)
Arginina (Arg)
Fenilalanina (Fen)
Lisina (Lys)
Histidina (His)
Los aminoácidos se unen entre sí a través de enlaces peptídicos que son enlaces co-
valentes entre el grupo –COOH de un aminoácido y el grupo –NH2 de otro.
Enlace peptídico
H2O
H H O H H O H H O H H O
H—N—C—C— OH H —N—C—C—OH N—C—C—N—C—C—etc.
(pigmento de la sangre), la miosina (una de las proteínas contráctiles del músculo) y la caseína
(proteína de la leche) (Figura 4d).
Estas estructuras se estabilizan por diferentes interacciones intermoleculares, tales como puente
disulfuro (uniones covalentes entre grupos -SH de algunos aminoácidos), puente de hidrógeno
(entre el oxígeno de un C=O de un enlace peptídico y el hidrógeno de un NH de otro enlace),
interacciones electrostáticas (pueden ser atractivas entre grupos con distinta carga o repulsiva
entre grupos con igual carga), interacciones hidrófobas (entre cadenas laterales alifáticas o aro-
máticos) y fuerzas de Van der Waals (entre grupos con dipolos permanentes o inducidos, como
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el enlace peptídico y el grupo alcohol de la serina). (Ver capítulo “La Química en los Alimentos”).
3.2.5. Desnaturalización
Durante la preparación de alimentos, el cambio de temperatura, el amasado, el batido, el
aumento de acidez o el agregado de sales, pueden modificar estas estructuras provocando la
desnaturalización de la proteína, es decir, la pérdida de las estructuras secundaria, terciaria
o cuaternaria, sin pérdida de la estructura primaria (sin ruptura de la cadena).
Muchas veces la desnaturalización es reversible y la proteína vuelve a su forma nativa,
es decir adopta la misma forma que tenía antes de desnaturalizarse. En cambio, otras
veces, el proceso es irreversible.
PROTEÍNA NATIVA
PROTEÍNA
DESNATURALIZADA
Harina y masa, desnaturalización por trabajo mecánico (amasado) Clara de huevo y merengue, desnaturalización por batido
Huevo crudo y huevo frito, desnaturalización por acción del calor Figura 6. Algunos ejemplos de desnaturalización.
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La clara de huevo está compuesta por 88% de agua y 12% de proteína, de los cuales la
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albúmina es la más importante. Esta proteína también tiene la capacidad de formar geles,
pero a diferencia de los de gelatina, son irreversibles. Esto se debe a que la estructura tri-
dimensional que se forma luego que la albúmina se desnaturaliza por calor (cuando se
hierve o fríe un huevo), se estabiliza por uniones disulfuro, que son enlaces covalentes y
por lo tanto, la energía que se necesitaría para romperlos, destruiría también los enlaces
peptídicos (también covalentes).
Materiales:
• gelatina sin sabor, 1 sobre.
• vaso de plástico (preferentemente transparente)
• huevo
• olla
• cocina
• heladera
Postre de gelatina Huevo duro
Figura 8. Ejemplos de geles reversibles e irreversibles
Desarrollo
Geles reversibles
1. Preparar, aproximadamente, 200 ml de gelatina sin sabor, según las indicaciones del
envase del producto.
2. Almacenar en la heladera durante 24 h.
3. Retirar la gelatina de la heladera y observar la consistencia del gel formado.
4. Calentar luego en baño de agua o a baño María, a 100°C durante 30 minutos.
5. Volver a colocar la muestra en la heladera durante 24 h.
6. Repetir este procedimiento 3 veces.
7. Reservar una pequeña muestra luego de cada enfriamiento.
Geles irreversibles
1. Hervir un huevo durante 12 minutos.
2. Sacar la cáscara y separar la clara de la yema.
3. Almacenar la clara de huevo en heladera durante 24 h.
4. Retirar la clara de la heladera y observar la consistencia del gel formado.
5. Calentar en baño de agua a 100°C durante 30 minutos.
6. Volver a colocar la muestra en la heladera durante 24 h.
7. Repetir este procedimiento 3 veces.
8. Reservar una pequeña muestra luego de cada enfriamiento.
c. Elegir una de estas dos proteínas como agente gelificante para preparar un yoghurt firme.
Justificar.
Las características de los geles, no solamente dependen del tipo de proteína, sino también
de su concentración y del resto de los ingredientes que están presentes en el alimento, tales
como sales y azúcares.
Materiales:
• gelatina sin sabor
• vasos de plástico (preferentemente transparentes)
• heladera
Gel Jarabe
Figura 9. Variación de la viscosidad al cambiar
la concentración de gelatina
Desarrollo
1. Preparar 3 dispersiones de gelatina sin sabor siguiendo las indicaciones del rótulo, pero con
las siguientes concentraciones:
2. Según indicaciones del rótulo del producto.
3. La mitad de concentración que la muestra “a”.
4. El doble de concentración que la muestra “a”.
Análisis de resultados
a. Comparar la estructura y consistencia de los geles obtenidos en cada caso.
b. Teniendo en cuenta que un gel es una red tridimensional que posee zonas de unión entre las
cadenas proteicas y zonas donde queda retenida el agua, justificar los resultados obtenidos.
Para investigar:
sugerir cómo es posible evaluar la influencia del agregado de azúcar y sus concentra-ciones
en las características de un gel reversible. Proponer una actividad experimental para es-
tudiarlo.
3.3.2. Espumas
Las espumas son dispersiones de burbujas de aire en una fase continua que puede ser líquida
como la espuma de una cerveza, semisólida como un merengue o sólida como un bizcochuelo.
Figura 10.
Ejemplos de espumas alimentarias.
Espuma de cerveza Merengue Bizcochuelo
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burbuja y la estabiliza.
La albúmina, por ejemplo, es una de las proteínas con mejores propiedades espumantes,
ya que puede incorporar mucho aire durante el batido y además la espuma que forma es
bastante estable en el tiempo (no se desarma rápidamente). Otras proteínas, como las pre-
sentes en la cerveza, tienen buena capacidad para incorporar aire, pero baja estabilidad, ya
que pocos minutos después de servir la cerveza en un vaso, la espuma desaparece completa-
mente.
Estas dos características de las proteínas, su capacidad para incorporar aire y para estabilizar
las espumas formadas, dependen, no solamente. del tipo de proteína, sino también de su
concentración, de la presencia de otras sustancias en el alimento (sales, ácidos, azucares, po-
lisacáridos y lípidos), de la temperatura y de la forma de batido (potencia de la batidora,
forma de las aspas, tiempo de batido, forma del recipiente donde se realiza el batido, etc.).
Estos factores influyen, en mayor o menos medida, en el tamaño de la burbuja y/o en la
viscosidad de la fase continua. Es esperable que una espuma más estable, tenga burbujas de
menor tamaño y una fase continua con una viscosidad elevada, capaz de “inmovilizar” a las
burbujas.
Líquido
El drenado es la pérdida de líquido de la espuma, debido a que el líquido que rodea a las bur-
bujas cae por efecto de la gravedad y las burbujas suben hacia la superficie, debido a la diferencia
de densidad entre ambas fases. El colapso ocurre cuando dos o más burbujas se acercan dema-
siado y la película de líquido que las separa se rompe provocando la unión de las mismas. Ambos
procesos suceden simultáneamente y el resultado final es la pérdida total del aire de la espuma.
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Materiales:
• claras de huevo
• gelatina sin sabor
• recipiente preferentemente graduado
Desarrollo
1. Colocar dos claras de huevo en un recipiente, preferentemente, transparente y graduado.
2. Medir el volumen de las claras (V LÍQUIDO).
3. Batir con batidora eléctrica durante dos minutos (o con batidora de mano durante 5 minutos).
4. Observar si se incorporó todo la clara de huevo en la espuma y medir el volumen de es-
puma formada (V ESPUMA).
5. Observar cuánto tiempo tarda la espuma en reducir su volumen a la mitad.
6. Preparar una solución de gelatina sin sabor al 10%.
7. Repetir todo el procedimiento realizado con la clara de huevo, utilizando el mismo recipiente
y la misma batidora.
Análisis de resultados
a. Calcular la capacidad espumante, como el volumen de espuma que se forma a partir de
100 ml de dispersión proteica.
b. Establecer cuál de las proteínas estudiadas posee mayor capacidad para formar espumas
estables. Justificar.
c. Comparando el tiempo que tarda cada espuma en perder la mitad del aire incorporado, de-
terminar cuál es la que posee mayor estabilidad.
Nota
Capacidad espumante de una proteína.
Se calcula como:
Donde:
VE: es el volumen de espuma y
VL: es el volumen del líquido antes de batir.
Tener en cuenta que cuando no se incorpora todo el líquido en la espuma, el volumen de espuma
(VE) se calcula restando al volumen total (VT), el volumen de líquido no incorporado (VLni).
VE = VT – VLni.
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Espuma que
incorpora todo
Antes del batido el líquido
Batido Volumen
Volumen espuma (VE) = Volumen total (VT)
líquido (VL)
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Espuma que no
incorpora todo
Antes del batido el líquido
Batido
Volumen
espuma (VE) Volumen
Volumen total (VT)
líquido (VL) Volumen líquido no
incorporado (VLni)
Materiales:
• claras de huevo
• azúcar
• jugo de limón
• sal
• recipiente preferentemente graduado
• batidora (eléctrica o manual)
Desarrollo
Repetir el mismo prcedimiento que en la actividad anterior (19), pero agregando a la clara
de huevo, antes del batido, las siguientes sustancias:
1. 2 cucharadas de azúcar
2. 10 cucharadas de azúcar
3. 3 cucharadas de jugo de limón
4. 1 cucharada de sal
Análisis de resultados
a. Calcular la capacidad espumante para cada caso.
b. Comparar el tiempo que tarda cada espuma en perder la mitad del aire incorporado.
c. En base a estos resultados, determinar cómo influye el agregado de azúcar, jugo de limón y
sal de cocina en la capacidad y estabilidad de cada una de las espumas.
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Para investigar
¿Cuáles son las proteínas presentes en la leche?
¿Cómo son las propiedades espumantes de estas proteínas en comparación con las de albú-
mina y gelatina?
¿Cómo podría corroborarlo experimentalmente? (Tener en cuenta que la concentración proteica
de la leche es aproximadamente del 5%).
3.3.3. Emulsiones
Las emulsiones también son dispersiones, pero en este caso de dos líquidos inmiscibles:
uno acuoso y el otro lipídico (puede ser un aceite o una grasa, ver capítulo “Los Lípidos”).
Cuando las gotas son de aceite y la fase continua es acuosa, la emulsión se denomina “aceite
en agua”, como por ejemplo la mayonesa o la crema de leche. En cambio, si las gotas son
acuosas y la fase continua es un aceite o una grasa, como en la manteca o la margarina, la
emulsión se llama “agua en aceite”.
Mayonesa Margarina
emulsión aceite en agua (o/w) emulsión agua en aceite (w/o)
Figura 14. Ejemplos de emulsiones agua en aceite y aceite en agua.
En las emulsiones, las proteínas también cumplen un papel muy importante, ya que aná-
logamente como lo hacen en las espumas, se colocan en la interfase, en este caso aceite/agua,
orientando los grupos hidrofílicos hacia la fase acuosa y los hidrofóbicos hacia la fase lipídica,
estabilizando las gotas en la fase continua.
La mayonesa, además de las proteínas presentes en la clara y en la yema del huevo, posee fos-
folípidos en las yema (ver capítulo “Los Lípidos”) que ayudan a estabilizar las gotas de aceite.
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FOSFOLÍPIDO
Cabeza polar
Cola no polar
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PROTEÍNA
Grupo polar
(hidrofílico)
Grupo no polar
(hidrofólico)
Figura 15. Comparación entre gota de aceite estabilizada por fosfolípidos y por proteína.
Materiales:
• huevos
• aceite
• azúcar
• sal
• jugo de limón
• recipiente
• batidora (eléctrica o manual)
Desarrollo
1. Mezclar en un recipiente 1 cucharadita de azúcar, 1 cucharada de jugo de limón y un media
cucharadita de sal.
2. Agregar una yema de huevo y homogeneizar el sistema sin batir.
3. Enseguida, usando batidora eléctrica regulada a velocidad baja, batir durante 30 segundos.
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4. Mientras se continúa batiendo, empezar a adicionar el aceite lentamente y, con batido cons-
tante, hasta alcanzar la viscosidad adecuada (Tener en cuenta que una yema de huevo puede
incorporar hasta 4 ó 5 veces su peso en aceite).
5. Repetir todo el procedimiento reemplazando la yema de huevo por:
Cuando la emulsión está recién preparada, las gotas están uniformemente distribuidas en
toda la emulsión. Sin embargo, con el transcurso del tiempo comienzan a moverse y tienden
a juntarse entre ellas, provocando la desestabilización del sistema. Los principales procesos
de desestabilización en emulsiones aceite en agua son el cremado, la coalescencia y la inver-
sión de fase.
Materiales:
• mayonesa
• olla
• cocina
Desarrollo
1. Colocar 3 ó 4 cucharadas de cada emulsión en un jarro pequeño.
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Análisis de resultados
Establecer qué inconvenientes se pueden presentar cuando se emplea mayonesa para preparar una
comida que requiera cocción. Justificar el comportamiento observado en el laboratorio.
Materiales:
• crema de leche
• recipiente
• batidora (eléctrica o manual)
• papel aluminio Crema de leche Manteca
• balanza Emulsión o/w (aceite en agua) Emulsión w/o (agua en aceite)
Desarrollo
1. Pesar 200 ml de crema de leche y colocarlos en un recipiente.
2. Batir la crema con batidora eléctrica a velocidad máxima hasta que se invierta la emulsión
(se observará la separación de suero de la crema).
3. Unir con una espátula y retirar el suero.
4. Darle forma rectangular dentro de un papel manteca y enfriar en heladera.
5. Retirar del papel y pesar.
6. Calcular el rendimiento de manteca obtenido.
Análisis de resultados
a. Describir el proceso de obtención de manteca.
b. Evaluar por qué es necesario batir para producir la inversión de fase.
c. Comparar con el proceso industrial de obtención de manteca.
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Para investigar
a. Buscar en un rótulo de manteca, en uno de crema de leche y en uno de
“crema de leche light” cuál es el % de grasa de cada uno y relacionarlos con los rendimientos
calculados en el Trabajo Experimental N°23.
b. Buscar en el supermercado una “crema de leche light” y copiar sus ingredientes, según
lo que se indica en el rótulo. Establecer luego si es posible obtener manteca por batido de ella.
Justificar la respuesta.
3.3.4. Masas
Las masas panarias son estructuras complejas,
elaboradas a partir de harina, agua y levadura. La
harina es un polvo fino que se obtiene de la mo-
lienda de diferentes cereales como trigo, maíz,
avena, cebada, centeno, etc. La harina de trigo, que
es la más empleada en panadería y pastelería, con-
tiene aproximadamente 75% de almidón, 9-11%
de proteínas, 1-2% de lípidos, 1-2% de minerales Figura 17.
Ejemplos de productos de panadería.
y 11-14% de agua (humedad).
Las proteínas presentes en la harina de trigo son de dos tipos; las gliadinas que son globu-
lares y las gluteninas, que son fibrilares. Ambos tipos de proteínas intervienen en la formación
del gluten que es una estructura tridimensional viscosa y elástica, que retiene el CO2 pro-
ducido por las levaduras durante la fermentación. Para que se forme el gluten es necesario
amasar (desnaturalizar) las proteínas en presencia de agua. Durante el amasado se establecen
puentes disulfuro entre las cadenas de gluteninas y las gliadinas se colocan en los huecos que
se forman. Esta estructura de gluten es de fundamental importancia para poder producir el
levado y la estructuración de las masas panarias.
Glutenina
AMASADO
Materiales:
• harina
• levadura deshidratada
• recipiente
• cuchara
• asadera enmantecada
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Desarrollo
1. Mezclar con cuchara en un recipiente, medio sobre de levadura deshidratada (5 g), 250 g
de harina y cantidad necesaria de agua.
2. Separar la preparación en dos partes iguales.
3. Amasar una de las preparaciones hasta obtener un bollo liso que no se pegue en los dedos.
Darle forma de pan y colocarlo en asadera enmantecada.
4. Colocar la otra parte de la preparación (pero sin amasarla) en la misma asadera.
5. Cocinar en horno moderado hasta que el pan amasado esté dorado por fuera.
6. Dejar enfriar y cortar ambos productos.
Análisis de resultados
Determinar para cada producto obtenido:
a. volumen,
b. cantidad, tipo y homogeneidad de los alvéolos,
c. elasticidad del producto al traccionarlo y luego de llevarlo a la boca y masticarlo.
Discutir cuál es la incidencia del amasado en las características de las masas obtenidas.
Para investigar
Los 4 tipos de estructuras estudiadas en este capítulo: geles, espumas, emulsiones y masas, tienen
en común que para su formación es necesario la desnaturalización de las proteínas y su posterior
reorganización para formar la nueva estructura con las características deseadas.
Para comprender mejor qué es lo que sucede en el alimento se pide comparar:
• ¿cuál/es son las proteínas que intervienen en cada caso?
• ¿cómo se realiza su desnaturalización?
• ¿qué características presentan las estructuras formadas?
Fuentes de referencia:
1. Cheftel, J.C, Cuq, J. L, Lorient, D. Proteínas alimentarias. (1989). Ed Acribia. España.
2. Fennema, O. Química de los Alimentos (2000). Ed Acribia. España.
3. Linden, G., Lorient, D. Bioquímica agroindustrial. Revalorización alimentaria de la pro-
ducción agrícola (1996). Ed Acribia. España.
4. Ashlimme E., La leche y sus componentes. Propiedades química y físicas (2002), Ed Acribia, España.
5. Hoseney R., Principios de ciencia y tecnología de los cereales (1991), Ed. Acribia, España.
6. Quaglia. G., Ciencia y tecnología de la panificación (1991), Ed Acribia, España.
7. Varnam A., Leche y productos lácteos (1995), Ed Acribia, España.
8. Veisseyre R., Lactología técnica (1988) Ed Acribia, España.