Денатурация белков

Нативная конформация глобулярного белка – исключительно лабильная и подвержена изменениям под влиянием химических агентов или энергетических и механических нагрузок. Под влиянием внешних факторов может происходить разрыв большого числа связей, стабилизирующих пространственную структуру белковой молекулы, упорядоченная, уникальная для каждого белка конформация пептидной цепи нарушается, и белковая молекула целиком или большая ее часть принимает форму беспорядочного клубка – происходит его денатурация.

Денатурация белка – это внутримолекулярная перегруппировка его молекулы, нарушение нативной конформации, не сопровождающиеся расщеплением пептидной связи. Аминокислотная последовательность белка не изменяется. В результате денатурации происходит нарушение вторичной, третичной и четвертичной структур белка, образованных нековалентными связями, и биологическая активность белка утрачивается полностью или частично, обратимо или необратимо в зависимости от денатурирующих агентов, интенсивности и продолжительности их действия.

Денатурация происходит под действием различных факторов, которые можно подразделить на физические, химические и механические.

Физические. Денатурация вызывается высокими температурами – нагреванием раствора белка до 60…80°С. При 100°С все белки денатурируют. Кроме высоких температура, из физических факторов денатурирующее действие на белковую молекулу оказывают излучения различной частоты и природы: α -, β -, γ -излучения, токи высокой частоты, ультразвук, ультрофиолетовое излучение и др.

Химические. Из химических факторов денатурацию белков вызывают концентрированные кислоты и щелочи, соли тяжелых металлов – олова, меди, ртути, мышьяка, кадмия, свинца, марганца и др., а также действие поверхностно-активных веществ, обладающих полярными молекулами, - мочевины, гуанидинхлорида. Эти вещества нарушают нативное распределение связей, стабилизирующих белковую молекулу.

Механические – растирание, взбивание, интенсивное перемешивание растворов белка или встряхивание и др.

При денатурации кроме потерь биологической активности возникают потери или снижаются растворимость белка и его водопоглотительная способность, происходит изменение вязкости растворов белка, а также механических свойств белоксодержащих продуктов.

Денатурация может быть:

- Обратимой – в том случае, когда комплекс белок-ингибитор может распадаться, и белок возвращается в исходное состояние (высаливание).

- Необратимой – нативные свойства белка не восстанавливаются. Обычно происходит под действием специфических факторов денатурации, когда связываются активные группы.

Денатурация белков имеет большое значение во многих технологических процессах пищевой промышленности – при выпечке хлеба, сушке макарон, овощей, зерна и семян, отжиме растительного масла на прессах, консервировании, кулинарной обработке пищевых продуктов и ряде других.

Под влиянием денатурации белки пищевых продуктов приобретают большую доступность действию протеолитических ферментов, возрастает реакционная способность химических групп, входящих в состав белковой молекулы, изменяется форма белковой молекулы – она «разрыхляется» или становится более компактной в зависимости от условий денатурации, гидрофобность белка растет.