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Juan José Pino Vélez
Mateo Torres Ceballos
Introduction
Protein maturation
This process takes place in the
ribosome and involves the
translation of the RNAm, with the
participation of the RNAt that has
the amino acids that are going to form
the protein
The steps of this process are three:
Initiation-ribosome, RNAm and initiation
factors
Elongation-peptide bonds (RNAt)
Termination- stop codon
Gluten
Wheat gluten is a by product
of the wheat starch industry
good quality, inexpensive
vegetable protein that contains
the
eight essential amino acids
Food and drug
administration
active peptides or
textures wheat gluten
dough strengthener,
nutrient supplement,
processing,stabilizing
and
gelling agent
set of small proteins
Gelation
One of the most important functionalities of vegetable proteins
Soy
Quinoa
Peanut
new characteristics to various food systems
proteins form gels can improve food texture and moisture or
functional components within the gel network
Protein maturation small proteins
gluten found in cereal flourform gels
gelation
capacity
important functionality of proteins
Objective
Investigate changes in chemical interactions
and aggregation during heat-induced gel formation,
and elucidate the mechanism of wheat gluten gelation
at the molecular level
Métodos
Preparación de geles
• Gluten de trigo mojado se liofilizo y se molió hasta quedar en polvo
• Las dispersiones de gluten se prepararon en agua destilada y los
valores de pH se ajustaron a 7
• Se incubaron a 25,40,50,60,70,80 y 90ºC por 30 min
• las reacciones se pararon pasando las muestras a un baño de agua
con hielo
• Las muestras resultantes se liofilizaron y se usaron para las interacciones
químicas siguientes
Determinación de proteínas
Basado en el gel o la textura de la proteina resolubilizada
por reactivos selectivos que rompen puentes de hidrogeno,
ionices o interacciones hidrofobicas, reflejando la
correspondiente contribución de las diferentes interacciones
químicas
La concentración de proteína en los sobrenadares
se determino usando el metodo de Kjeldahl
Determinación de contenido
libre
Con una formula matematica
se saco el calculo de cuanto
componente libre del grupo SH
quedo en los geles del gluten de trigo
SDS-PAGE
12 % acrylamide
5 % acrylamide
Gel de gluten de trigo
liofilizado (0,04 g)
Tris-HCL Buffer
SDS
Glicerol
Poliacrilamida
PAGE Gel de poliacrilamida
SDS
Detergente aniónico
dodecilsulfato sódico
• Se une a las cadenas
polipeptídicas en una relación
masa: masa constante
1,4 g de SDS x g de
proteína
El SDS-PAGE se basa en una ruptura de los
puentes disulfuro intra e intercatenarios y esto
me permite dilucidar o estudiar una sola
proteina
Tinción del gel: Azul de Coomassie
• Rompe las uniones no
covalentes de la
estructura terciaria y
cuaternaria
Mediciones reologicas dinámicas
Reologia
Viscosidad,
plasticidad y
elasticidad
Evaluación de la
visco-elasticidad en
función de la
temperatura
25ªC-90ªC
2ªC x min
90ªC-25ªC
4ªC x min
Mediciones del Espectro UV
Determinación del espectro UV desde 200
hasta 400 nm
Utilidad: Saber los cambios en los cromoforos a
medida de que se cambia la temperatura
Diferencia de
energía entre dos
partes de una
molécula
Espectrofotómetro
Análisis de la estructura secundaria
 Ellos realizaron diferentes
métodos los cuales se basaban
en realizar un análisis minucioso
de la estructura secundaria y en
el tipo de enlaces en los cuales
ellos se basaron mas fue en la
hoja plegada beta y ver como
se forma esta a medida de que
se realizan cambios de
temperatura
Espectroscopio FTIR
RESULTADOS
• Interacciones químicas de los geles están dadas por
1. Puentes de hidrogeno
2. Puentes iónicos
3. Puentes disulfuro
4. Interacciones hidrofóbicas
Otorgan la estabilidad de la
masa del gluten sin
calentamiento
Temperatura
(25ªC-90ªC)
Contribución de puentes
iónicos y de hidrogeno
Geles
Interacciones hidrofóbicas
Formación del gel de gluten de
trigo
1. Capacidad de acumularse
2. Capacidad de retener agua
3. Elasticidad
Estudio previo nos hablaba
de una disminución de los
grupos SH
Aumento de los puentes
disulfuro
Mayor susceptibilidad a
oxidaciones
Grupos hidrofóbicos durante el
calentamiento son expuestos
Interacciones hidrofóbicas
que forman una red de 3
dimensiones
• Verificación de la
formación de nuevos
puentes disulfuro a
diferentes temperaturas
• Western Blot
• A altas temperaturas se
exponen los grupos libres SH
y son oxidados (H+) a
puentes disulfuro y se
forman agregados que
tienen poca solubilidad en
el SDSPAGE y por lo tanto
disminuyen
Hacia abajo no hay cambios
Microestructura
(SEM images)-
electrones-
topografía y
composición
1. Variaciones en la forma
(comportamientos
reológicos)
Microestructura
caótica y
desorganizada
La formación de
redes es
directamente
proporcional al
aumento de la
temperatura
Interacciones
proteicas y
puentes disulfuro
Espectro UV- Cambios en
los cromoforos
Picos entre 225 y 270 nm
Puentes
peptídicos y aa
aromáticos
Aumenta la absorbancia de
aa aromáticos a 80ªC
Formación de polímeros de alto
peso molecular que enmascaran
a los aa aromáticos no polares
• FITR sprectroscopy analiza la
estructura secundaria y los
cambios generados por pH y
desnaturalizantes
Hay una nueva absorbancia a 40ªC
y 50ªC
Random coil structure- ausencia
de estructura secundaria por lo
que toman una distribución al azar
Enlaces peptídicos entre aa y
residuos
Hay una nueva absorbancia que
me indica un paso de random coil
a una forma mas organizada
estructura beta-turn (hojas beta)
Author What he/she said Agree/Disagree
Ng, McKinley, and
Ewoldt (2011)
Hydrogen bonds primarily contribute to holding unheated
hydrated gluten dough together
Hoffmann and van Mil
(1997)
At high temperatures exposed free SH groups are oxidized to
inter- or intrra-molecular disulfide bonds, and form high
molecular wheat gluten aggregates that have slow solubility
in the sample buffer of non-reducing SDS-PAGE
Savadkoohi and
Farahnaky (2012)
Gelation is an important functional property of proteins that is
closely related to swelling capacity, water holding capacity
and elasticity
Belitz, Grosch and
Schieberle (2009)
Wang, Xu, Huang and
Zhou (2014)
The protein unfolded during thermal treatment, and the
exposed amino acid side chains and free SH groups were
available for intermolecular interactions; consequently, when
the aggregation rate is faster than the unfolding rate, a rigid
protein network can be formed via aggregation
Conclusions
 In gel formation all the bonds interaction are important to set up
many characteristics like the topics that are studied in the
rheological measurements. So its very important to know the intra
and intermolecular interactions if we want to work or do some study
for wheat gluten gel.
 “The higher change in the structure is in the secondary structure
during gelation because before 50ªC we see random coil structure
and then when the temperature is higher new b-sheets are making.”
Its necessary the heating process to make a uniform gel.
 “During heating process the content of SH free groups decrease
and disulfide bonds increase so in the electrophoresis like SDS-PAGE
we see a decrease in the HWM-GS” so we can said that if we see a
higher decrease the gel are more uniform so it have a three
dimensional wheat gluten gel network.
 The freeze-dried is necessary to make this studies because with this
process we “delete” the water in many compounds and the results
will be more reliable.
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Seminario

  • 1. Juan José Pino Vélez Mateo Torres Ceballos
  • 2. Introduction Protein maturation This process takes place in the ribosome and involves the translation of the RNAm, with the participation of the RNAt that has the amino acids that are going to form the protein The steps of this process are three: Initiation-ribosome, RNAm and initiation factors Elongation-peptide bonds (RNAt) Termination- stop codon
  • 3. Gluten Wheat gluten is a by product of the wheat starch industry good quality, inexpensive vegetable protein that contains the eight essential amino acids Food and drug administration active peptides or textures wheat gluten dough strengthener, nutrient supplement, processing,stabilizing and gelling agent set of small proteins
  • 4. Gelation One of the most important functionalities of vegetable proteins Soy Quinoa Peanut new characteristics to various food systems proteins form gels can improve food texture and moisture or functional components within the gel network
  • 5. Protein maturation small proteins gluten found in cereal flourform gels gelation capacity important functionality of proteins
  • 6. Objective Investigate changes in chemical interactions and aggregation during heat-induced gel formation, and elucidate the mechanism of wheat gluten gelation at the molecular level
  • 7. Métodos Preparación de geles • Gluten de trigo mojado se liofilizo y se molió hasta quedar en polvo • Las dispersiones de gluten se prepararon en agua destilada y los valores de pH se ajustaron a 7 • Se incubaron a 25,40,50,60,70,80 y 90ºC por 30 min • las reacciones se pararon pasando las muestras a un baño de agua con hielo • Las muestras resultantes se liofilizaron y se usaron para las interacciones químicas siguientes
  • 8. Determinación de proteínas Basado en el gel o la textura de la proteina resolubilizada por reactivos selectivos que rompen puentes de hidrogeno, ionices o interacciones hidrofobicas, reflejando la correspondiente contribución de las diferentes interacciones químicas La concentración de proteína en los sobrenadares se determino usando el metodo de Kjeldahl
  • 9. Determinación de contenido libre Con una formula matematica se saco el calculo de cuanto componente libre del grupo SH quedo en los geles del gluten de trigo
  • 10. SDS-PAGE 12 % acrylamide 5 % acrylamide Gel de gluten de trigo liofilizado (0,04 g) Tris-HCL Buffer SDS Glicerol Poliacrilamida
  • 11. PAGE Gel de poliacrilamida SDS Detergente aniónico dodecilsulfato sódico • Se une a las cadenas polipeptídicas en una relación masa: masa constante 1,4 g de SDS x g de proteína El SDS-PAGE se basa en una ruptura de los puentes disulfuro intra e intercatenarios y esto me permite dilucidar o estudiar una sola proteina Tinción del gel: Azul de Coomassie • Rompe las uniones no covalentes de la estructura terciaria y cuaternaria
  • 12. Mediciones reologicas dinámicas Reologia Viscosidad, plasticidad y elasticidad Evaluación de la visco-elasticidad en función de la temperatura 25ªC-90ªC 2ªC x min 90ªC-25ªC 4ªC x min
  • 13. Mediciones del Espectro UV Determinación del espectro UV desde 200 hasta 400 nm Utilidad: Saber los cambios en los cromoforos a medida de que se cambia la temperatura Diferencia de energía entre dos partes de una molécula Espectrofotómetro
  • 14. Análisis de la estructura secundaria  Ellos realizaron diferentes métodos los cuales se basaban en realizar un análisis minucioso de la estructura secundaria y en el tipo de enlaces en los cuales ellos se basaron mas fue en la hoja plegada beta y ver como se forma esta a medida de que se realizan cambios de temperatura Espectroscopio FTIR
  • 15. RESULTADOS • Interacciones químicas de los geles están dadas por 1. Puentes de hidrogeno 2. Puentes iónicos 3. Puentes disulfuro 4. Interacciones hidrofóbicas Otorgan la estabilidad de la masa del gluten sin calentamiento Temperatura (25ªC-90ªC) Contribución de puentes iónicos y de hidrogeno Geles Interacciones hidrofóbicas Formación del gel de gluten de trigo 1. Capacidad de acumularse 2. Capacidad de retener agua 3. Elasticidad
  • 16. Estudio previo nos hablaba de una disminución de los grupos SH Aumento de los puentes disulfuro Mayor susceptibilidad a oxidaciones Grupos hidrofóbicos durante el calentamiento son expuestos Interacciones hidrofóbicas que forman una red de 3 dimensiones
  • 17. • Verificación de la formación de nuevos puentes disulfuro a diferentes temperaturas • Western Blot • A altas temperaturas se exponen los grupos libres SH y son oxidados (H+) a puentes disulfuro y se forman agregados que tienen poca solubilidad en el SDSPAGE y por lo tanto disminuyen Hacia abajo no hay cambios
  • 18. Microestructura (SEM images)- electrones- topografía y composición 1. Variaciones en la forma (comportamientos reológicos) Microestructura caótica y desorganizada La formación de redes es directamente proporcional al aumento de la temperatura Interacciones proteicas y puentes disulfuro
  • 19. Espectro UV- Cambios en los cromoforos Picos entre 225 y 270 nm Puentes peptídicos y aa aromáticos Aumenta la absorbancia de aa aromáticos a 80ªC Formación de polímeros de alto peso molecular que enmascaran a los aa aromáticos no polares
  • 20. • FITR sprectroscopy analiza la estructura secundaria y los cambios generados por pH y desnaturalizantes Hay una nueva absorbancia a 40ªC y 50ªC Random coil structure- ausencia de estructura secundaria por lo que toman una distribución al azar Enlaces peptídicos entre aa y residuos Hay una nueva absorbancia que me indica un paso de random coil a una forma mas organizada estructura beta-turn (hojas beta)
  • 21. Author What he/she said Agree/Disagree Ng, McKinley, and Ewoldt (2011) Hydrogen bonds primarily contribute to holding unheated hydrated gluten dough together Hoffmann and van Mil (1997) At high temperatures exposed free SH groups are oxidized to inter- or intrra-molecular disulfide bonds, and form high molecular wheat gluten aggregates that have slow solubility in the sample buffer of non-reducing SDS-PAGE Savadkoohi and Farahnaky (2012) Gelation is an important functional property of proteins that is closely related to swelling capacity, water holding capacity and elasticity Belitz, Grosch and Schieberle (2009) Wang, Xu, Huang and Zhou (2014) The protein unfolded during thermal treatment, and the exposed amino acid side chains and free SH groups were available for intermolecular interactions; consequently, when the aggregation rate is faster than the unfolding rate, a rigid protein network can be formed via aggregation
  • 22. Conclusions  In gel formation all the bonds interaction are important to set up many characteristics like the topics that are studied in the rheological measurements. So its very important to know the intra and intermolecular interactions if we want to work or do some study for wheat gluten gel.  “The higher change in the structure is in the secondary structure during gelation because before 50ªC we see random coil structure and then when the temperature is higher new b-sheets are making.” Its necessary the heating process to make a uniform gel.
  • 23.  “During heating process the content of SH free groups decrease and disulfide bonds increase so in the electrophoresis like SDS-PAGE we see a decrease in the HWM-GS” so we can said that if we see a higher decrease the gel are more uniform so it have a three dimensional wheat gluten gel network.  The freeze-dried is necessary to make this studies because with this process we “delete” the water in many compounds and the results will be more reliable.