Gıda Mühendisliğine Giriş

Gıda Mühendisliğine Giriş
PROTEİNLER
Ders-4
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”
sanılmaktadır.
kelimesinden
türediği
 Proteinsiz bir hayat mümkün değildir, bunun için insan
vücuduna günlük olarak gıda ile sürekli alınmak
zorundadır.
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, % 15-17 N, % 0,3 S ve % 0,8 P
bulunmaktadır.
 Bu bileşenlerden en önemlisi azottur.
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.
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.
Proteinler
 Bitkiler, proteinleri havadan ve topraktan aldıkları CO2,
H2O 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.
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.
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
Proteinlerin biyolojik değeri
 Yumurta proteinin protein kalitesi en iyidir. Biyolojik değeri, 100
olarak kabul edilir. Diğer proteinlerin biyolojik değeri buna göre
hesaplanır.
Gıda proteinleri
Yumurta proteini
Süt proteini
Orkinos balığı
Edam peyniri
İsviçre peyniri
Pirinç
Sığır eti
Çavdar unu
Mısır
Patates
Buğday unu
Kurumaya
Jelatin
Biyolojik Değer
100
92
92
85
83
81
78
76
72
69
58
48
0
Proteinlerin Bazı Özellikleri
yüksek
materyalden ibarettir.
1. Proteinler
molekül
ağırlıklı
polimerik
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.
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
dönüşürler.
edildiklerinde
tamamen
amino
asitlere
7. Proteinlere tuz çözeltisi ilave edilince flokulasyon
(topaklaşma,
yumaklaşma)
Flokulasyon geri dönüşlüdür.
meydana
gelir.
*Molekülün pozitif ve negatif yükünün sıfır olduğu, elektrik alanında molekülün
hareket etmediği pH derecesi.
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.
Kimyasal yapısı
 Kimyasal olarak proteinler yüksek molekül ağırlıklı
bileşiklerdir.
 Proteinlerin yapı taşları amino asitlerdir ve amino asitler
bir amino grubu ile (-NH2) bir zayıf organik asit grubu –
karboksil grubunu (-COOH) içerirler. Bugün önemli
proteinlerin yapısına katılan 20 amino asit bilinmektedir.
 Amino
asitler
bağlanmışlardır.
birbirlerine
peptit
bağlarıyla
Bir aminoasitin genel formülü ve peptid bağı
O
H
O
C
OH
C
NH2
C
N
H
R
Bir amino asidin genel formülü
Peptid bağı
 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
kombinasyonlarda birbirlerine bağlanırlar.
farklı
 Ortalama 1000 amino asitlik bir zincirde oluşabilecek
kombinasyonlar hesaplandığında çok büyük rakamlar
elde edilir. Proteinler, bitkisel ve hayvansal kaynaklarda
bulunurlar.
Amino asitler proteinleri oluştururken rasgele bir şekilde
birleşmezler, bilakis her proteinin bir amino asit dizilişi
vardır.
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
İnsülinin Amino Asit Dizilişi
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 H2O ayrılarak
birleşir.
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.
 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.
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.
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
52oC’de koagüle olurlar.
 Hem hayvanlar hem de bitkiler tarafından sentezlenirler.
 Yumurtadaki ovalbumin, kandaki serum albumin, sütteki
laktoalbumin pankreasdaki insulin bu gruba dahil
proteinlerdir.
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
mercimekteki legümin birer globulindir.
myosin,
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.
Basit proteinler
 Prolaminler (Gliadinler): Bitkisel kaynaklı proteinlerdir.
Suda, nötr eritkenlerde ve saf alkolde çözünmezler.
 Ancak % 50-90’lık alkolde çözünürler. Buğdaydaki
gliyadin, mısırdaki
prolamindir.
zein,
arpadaki
hurdain
bir
Basit proteinler
 Protaminler: En basit proteinlerdir. Su ve seyreltik
asitlerde çözünürler.
 Yapılarında
14-20
peptid
bağı
vardır.
Kuvvetli
baziktirler.
 Suda sulu amonyak, asit ve alkolde çözünürler.
Sıcaklık ile pıhtılaşmazlar.
 Hidrolize oldukları zaman bazik özellikli aminoasitleri ve
arginin verirler.
Basit proteinler
 Histonlar: Suda, sulu asit ve alkalilerde kolay
çözünürler. Sıcaklıkla pıhtılaşmazlar, bazik proteinlerdir.
 Bitkilerde bulunmazlar. Hemoglobin globulini, lökosit
histonlar, balık sperması örnek verilebilir.
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.
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.
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.
Konjüge (Bileşik) proteinler
 Nükleoproteinler: Su ve asitlerde çözünmez, zayıf
alkali çözeltilerinde çözünürler.
 Hayvan
ve
maddesidirler.
bitki
hücresi
çekirdeğinin
esas
 Fazla miktarda fosforik asit ihtiva ettiklerinden asidik
reaksiyon gösterirler.
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.
Konjüge (Bileşik) proteinler
 Kromoproteinler: Boyar madde karakterindeki bir
prostetik grupla
bileşiklerdir.
proteinlerin
meydana
getirdiği
 Çok zaman bünyelerinde Mg ihtiva ederler.
 Hemoglobinler, solunum proteinleri, kas boyar maddesi
myoglobin birer kromoproteinlerdir.
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.
Proteinlerin fonksiyonları
3. Kasların kontraktil hareket ile kimyasal enerjiyi
mekanik enerjiye çevirmesini
maddeler proteinlerdir.
sağlayan
4. Proteinler, organizma içi ozmotik basıncı
sağlarlar.
patojen
(hastalık
yapıcı)
mikroorganizmalara karşı savunma görevi
yaparlar.
5. Proteinler,
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).
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
parçalanmadan kana geçemezler.
tamamen
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.
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.
Tüketim tavsiyeleri
 Bu durumdaki kişiler ileri yaşlarda protein
ihtiyacını
bitkisel
yönelebilirler.
ürünlerle
karşılamaya
 Aslında en sağlıklı olan hayvansal proteinlerin
1/3 ve bitkisel kaynaklı
oranında paylaştırılmasıdır.
proteinlerin
2/3