Leite bovino – Avaliação das interações metal-proteína

A amostra de leite pode ser definida como um fluído biológico que contém todos os nutrientes necessários ao crescimento e desenvolvimento de recém nascidos. Todos os tipos de leite são compostos por proteínas específicas, gorduras designadas para serem prontamente digeríveis, minerais, vitaminas e outros componentes que possuem papel importante no metabolismo animal (NEVILLE et al., 1995). A biossíntese do leite ocorre na glândula mamária sob controle hormonal. Muitos dos constituintes são sintetizados nas células secretoras, porém alguns são agregados ao leite diretamente a partir do sangue e do epitélio glandular. Estima-se que o leite possua em torno de 100.000 constituintes distintos, embora a maioria deles não tenha ainda sido identificada

(SILVA, 1997). A composição genérica e aproximada do leite bovino é apresentada na TABELA 2.1.

TABELA 2.2 – Composição média do leite bovino (SILVA, 1997).

Teor (g kg-1) Variação (g kg-1) Água 873 855 – 887 Lactose 46 38 – 53 Gordura 39 24 – 55 Proteínas 32,5 23 – 44 Substâncias minerais 6,5 5,3 – 8,0 Ácidos orgânicos 1,8 1,3 – 2,2 Outros 1,4

Todos os componentes do leite encontram-se dissolvidos, dispersos ou emulsionados em água, formando um complexo equilíbrio em solução. A compartimentalização do leite influencia a absorção mineral pelo trato gastrointestinal. Diversos procedimentos empregando métodos para digestão, extração ou solubilização foram propostos para determinação do teor total das espécies inorgânicas presentes nas amostras de leite (BASSON & VAN STADEN, 1979; CAMPILLO et al., 1998; NÓBREGA et al, 1997; LA FUENTE et al., 1997; LAMEIRAS et al., 1998; RIVERO et al., 2000). Entretanto, para aumento do conhecimento da atividade fisiológica dos minerais presentes no leite, a determinação do teor total não é suficiente (NEGRETTI DE BRÄTTER et al., 1995; MICHALKE & SCHRAMEL, 1998; BRÄTTER et al., 1998). O estabelecimento das distintas interações químicas entre os componentes do leite deve ser considerado (NEVILLE et al., 1995).

Espécies iônicas monovalentes como Na+, K+ e Cl- estão presentes no leite principalmente na forma não complexada. Outras espécies, como Ca2+, Mg2+, Zn2+, Fe3+, íons carbonatos, citratos e fosfatos, estão distribuídas entre os compartimentos estruturais do leite em uma forma altamente específica, gerando

um complexo equilíbrio químico (NEVILLE et al., 1995). O estudo da distribuição iônica nos compartimentos estruturais do leite normalmente é acompanhado pela utilização de métodos baseados em processos de separação física, como ultracentrifugação ou diálise empregando agentes quelantes apropriados (NEVILLE et al., 1995; ZHANG & ALLEN, 1995; ROIG et al., 1999). O uso de extração em fase sólida para estudos de especiação em amostras de leite também tem sido reportado (ABOLLINO et al., 1998). Utilizando-se esses procedimentos, diferentes frações do leite podem ser isoladas e seu teor mineral quantificado empregando técnica analítica apropriada.

Recentemente, um procedimento empregando hidrólise enzimática foi proposto para extração de elementos menores e traços em matrizes de origem biológica (BERNEJO-BARRERA et al., 1999). Através da utilização desse procedimento foi possível realizar a extração seletiva dos elementos associados com as proteínas que eram hidrolizadas pelas enzimas proteolíticas. A maior vantagem da hidrólise enzimática como procedimento alternativo, é a sua seletividade (BERNEJO-BARRERA et al., 1999).

Entre os procedimentos que envolvem a determinação direta, podem ser citados os trabalhos empregando reagentes alcalinos (bases orgânicas) ou solução de aminas terciárias como meio para solubilização das amostras de leite (NÓBREGA et al., 1997; SANTOS et al., 2003; RIBEIRO et al., 2003; MARTINS et al., 2002). O preparo de suspensões de amostras biológicas em meio alcalino (hidróxido de tetrametilamônio, TMAH) tem apresentado características atraentes como a mínima manipulação da amostra, o baixo consumo de reagente e a possibilidade de obtenção de um meio relativamente não agressivo aos atomizadores eletrotérmicos, tais como tubos de grafite (MARTINS et al., 2002). Associada à espectrometria de emissão ótica com plasma induzido, o emprego de TMAH também tem demonstrado resultados concordantes com processos de tratamento da amostra convencionais (RIBEIRO et al., 2003). Soluções à base de aminas terciárias possibilitaram a

implementação da nebulização pneumática em técnicas espectroanalíticas como ICP OES, minimizando entupimentos do tubo injetor da tocha de quartzo, normalmente observados na introdução direta de amostras de leite ao plasma (SANTOS et al., 2003). Perdas do analito por precipitação ou volatilização também não foram observadas na utilização desse reagente (NÓBREGA et al., 1997).

A caseína é a principal proteína em leites de várias espécies. No leite bovino, a caseína ocorre como um complexo coloidal de proteínas e sais, principalmente sais de cálcio. Quando o Ca coloidal é removido, as submicelas ∝-s1, ∝-s2, β e κ-caseína são produzidas (FIGURA 2.6). Essas submicelas possuem diferentes números de íons fosfatos (CREAMER & MACGIBBON, 1996). O aglomerado das sub-unidades de caseína, fosfato de cálcio e algumas outras espécies iônicas na forma de micelas, conferem ao leite sua aparência branca. As micelas de caseína são susceptíveis à ação da maioria das enzimas proteolíticas (proteases) (OSTOA-SALOMA et al.,1989). Suas ligações peptídicas podem ser quebradas pela ação específica de uma enzima proteolítica, gerando como produtos cadeias de peptídeos ou amino-ácidos solúveis, em função da extensão da hidrólise. Soluções ácidas em condições brandas também podem produzir alterações na estrutura secundária, terciária ou quaternária da caseína. Porém deve-se ressaltar que as ligações covalentes do esqueleto da cadeia polipeptídica não são clivadas. A maior conseqüência visual desse efeito está no decréscimo da solubilidade da caseína (formação de precipitados) (LEHNINGER, 1975).

FIGURA 2.6 – Modelos propostos para a micela da caseína do leite (CREAMER & MACGIBBON, 1996). (a) Modelo baseado no conceito de submicelas independentes ligadas por fosfato de cálcio e com κ-caseína orientada na superfície (b) Modelo baseado em um sistema dinâmico de moléculas de caseína interagindo com oclusões de complexos de fosfato de cálcio.

Considerando os aspectos descritos nos parágrafos anteriores, o uso de reações de hidrólise enzimática e de precipitação em meio ácido foram escolhidos para investigar a associação do Ca, Fe, Mg e Zn com as proteínas de leite bovino. A enzima proteolítica empregada foi a pepsina (PEP), uma das proteases encontrada em maior quantidade no estômago. Essa enzima preferencialmente cliva ligações peptídicas que envolvem resíduos de aminoácidos aromáticos como metionina ou leucina, produzindo peptídeos e alguns aminoácidos livres (LEHNINGER, 1975). Dentre as enzimas, a pepsina possui comportamento distinto devido a seu baixo ponto isoelétrico e baixo valor de pH ótimo. O ácido tricloroacético (TCA), por outro lado, não apresenta

Submicela Fosfato de cálcio Fosfato de cálcio Caseína Cadeias de κ-caseína (a) (b)

especificidade para quebra de ligações na proteína. Em solução, o ânion tricloroacetato (Cl3COO-) interage com os grupos positivos da proteína (R- NH3+), produzindo um precipitado branco de proteínas desnaturadas. Levando em consideração os distintos efeitos desses reagentes na proteína do leite bovino, as interações entre Ca, Fe, Mg, Zn e os compostos protéicos foram investigadas, monitorando-se o teor mineral na solução da amostra de leite após tratamento com os reagentes PEP e TCA.

2.3. Preparo automatizado da amostra – Sistema em Fluxo sob Altas