Denaturierung von Proteinen
Experimente:
Versuch: Fällung von Proteinen durch verschiedene Einflüsse
Versuch: Von der Milch zur Molke
Versuch: Denaturierung der Molkenproteine
Versuch: Hydrolyse von Proteinen mit Kalilauge
Versuch: Stärke als Schutzkolloid für Eiweiß
Die Wirkung eines Proteins hängt maßgeblich von dessen
räumlicher Struktur ab.
Wird die Proteinstruktur durch physikalische oder chemische Einflüsse verändert,
so verliert das Protein seine ursprünglichen biologischen Eigenschaften.
Man bezeichnet die Strukturveränderung von Proteinen als Denaturierung.
Bei der Denaturierung werden bis auf wenige Ausnahmen gleich mehrere Ordnungsstufen
zerstört, unangetastet bleibt jedoch die Primärstruktur.
Du kannst das prima mit einem selbstgestrickten Pullover vergleichen:
Ribbelst du den Pullover auf und wickelst den Faden zu einem Knäuel zusammen,
so hast du deinen Pullover "denaturiert". Nun kannst du dir den gleichen Pullover
neu stricken oder machst dir etwas anderes aus der Wolle, z. B. einen Schal. Strickst
du den "alten" Pullover wieder neu, hast du ihn "renaturiert". Im übertragenen
Sinne bedeutet das, dass Strukturveränderungen im Protein wieder rückgängig
gemacht werden können. Der Vorgang ist also reversibel.
Ein Beispiel aus der Praxis ist das Aufschlagen von Eiklar oder Sahne,
sowohl der entstandene Eischnee als auch die steife Sahne wird nach einiger Zeit wieder flüssig.
Kann das Protein nicht in seine ursprüngliche Form zurück - das wäre dein neu
gestrickter Schal - ist die Denaturierung irreversibel und das Protein zerstört.
So ergeht es einem hartgekochten Ei, das nicht wieder verflüssigt werden kann,
da sich die Peptidketten nach der Auffaltung einfach neu arrangiert haben.
Die meisten Denaturierungsvorgänge sind nicht umkehrbar.
Die Veränderung von Proteinstrukturen ist sowohl ernährungsphysiologisch als auch lebensmitteltechnologisch von großer Bedeutung. So werden Nahrungsproteine nur von Enzymen abgebaut, wenn sie zuvor denaturiert worden sind (z. B. durch Kochen oder durch die starke Salzsäure in unserem Magen), und Joghurt oder Käse kann nur hergestellt werden, wenn die Caseine der Milch zuvor durch Lab oder Säure ausgefällt worden sind.
Folgende Faktoren können eine Denaturierung bewirken
Bei extremen pH-Werten und unter Erhitzen kommt es zu einer Zersetzung von Proteinen. Vor allem mit Laugen kann man das zeigen, während der Versuch mit Säuren zusätzlich hohen Druck erfordert.
Schutzkolloide
Man kann die Denaturierung verhindern, wenn man zum Beispiel Stärke zumischt. Dann bildet sich eine stabile
Emulsion, die Flockung des Proteins bleibt aus. Man spricht von einem Schutzkolloid. Dieser Vorgang spielt beim
Backen eine wichtige Rolle.
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