Le proteine sono macromolecole biologiche fondamentali, composte da amminoacidi contenenti sia gruppi basici che acidi. La loro carica superficiale netta varia significativamente in base ai valori di pH dell'ambiente in cui si trovano.
La cromatografia a scambio ionico è una tecnica utilizzata per separare le molecole, in particolare le proteine, in base alla loro carica superficiale netta. Questa tecnica sfrutta la relazione unica tra la carica di una proteina e il pH, descritta da una curva di titolazione specifica per ciascun tipo di proteina.
Come Funziona la Cromatografia a Scambio Ionico
La cromatografia a scambio ionico separa le molecole in base alla loro carica superficiale netta. Esistono due tipologie principali di cromatografia a scambio ionico: a scambio cationico e a scambio anionico. Per comprendere la differenza, è necessario considerare il punto isoelettrico (pI), ovvero il valore di pH al quale una proteina non possiede una carica di superficie netta.
Una volta noto il valore del pI della proteina di interesse, si può scegliere di lavorare ad un pH inferiore o superiore al pI per la purificazione.
- Scambio cationico: Se il pH è inferiore al pI, la proteina sarà carica positivamente e si legherà al materiale della colonna carico negativamente.
- Scambio anionico: Se il pH è superiore al pI, la proteina sarà carica negativamente e si legherà al materiale della colonna carico positivamente.
Le Fasi del Processo
- Equilibrio della colonna: La colonna viene equilibrata con un buffer a bassa forza ionica e pH prestabilito. La colonna contiene una resina porosa formata da particelle sferiche con gruppi ionici carichi positivamente o negativamente.
- Caricamento del campione: Il campione viene caricato sulla colonna in un buffer con la stessa forza ionica e pH dello start buffer. La proteina di interesse si lega alla colonna, mentre le proteine prive di carica o con la stessa carica della resina passano attraverso.
- Eluizione: L'eluizione viene effettuata con un buffer avente lo stesso pH dello start buffer ma a maggiore forza ionica. Questo determina una competizione tra gli ioni del buffer e la proteina di interesse per il legame alla colonna. È possibile utilizzare diversi gradienti per controllare l'eluizione della proteina.
Proteine del Siero del Latte: Concentrati, Isolati e a Scambio Ionico
Le proteine del siero del latte (whey protein) sono diventate un supplemento popolare tra bodybuilder, atleti e persone interessate alla salute e al benessere generale. Esistono diverse forme di proteine del siero del latte, tra cui concentrati, isolati e proteine a scambio ionico.
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Concentrati di Proteina del Siero
I concentrati moderni contengono fino al 70-80% di proteine con quantità ridotte di lattosio. Questo si ottiene attraverso un processo di ultra-filtrazione che rimuove il lattosio, innalzando così la concentrazione di proteine e grassi nel prodotto finale.
Isolati di Proteina del Siero
Gli isolati di proteina del siero (WPI) contengono ben il 90-96% di proteine. Per non "denaturarla" si deve processare la proteina in condizioni di bassa temperatura e/o bassa acidità. Il vantaggio di un buon WPI è che contiene più proteine e meno grassi, lattosio e ceneri rispetto ai concentrati, ad un confronto su base grammo-per-grammo.
Isolati a Scambio Ionico
Per ottenere un "isolato del siero a scambio ionico" si prende un concetrato e lo si fa scorrere in una "colonna a scambio ionico". A causa della natura del processo di scambio ionico, i componenti più preziosi e benefici per la salute sono eliminati selettivamente. Anche se il contenuto proteico ne viene innalzato, molte delle frazioni proteiche più importante vanno perse o fortemente ridotte.
Pro e Contro degli Isolati a Scambio Ionico
- Pro: Valori estremamente bassi di grassi e lattosio, accompagnati dalle concentrazioni proteiche più elevate in assoluto (su base grammo-per-grammo).
- Contro: Perdita di importanti frazioni peptidiche a favore di un contenuto più elevato di beta-lattoglobulina.
Isolati Microfiltrati
Il metodo CFM® si avvale di una tecnica di microfiltrazione a bassa temperatura che consente l'ottenimento di concentrazioni proteiche molto elevate (>90%), la ritenzione di importanti frazioni peptidiche, con concentrazioni estremamente basse di grassi e lattosio e virtualmente nessuna proteina non denaturata. A differenza dello scambio ionico che prevede l'uso di reagenti chimici quali l'acido cloridico e l'idrossido di sodio, il CFM® è un metodo di processazione naturale, non-chimico che impiega filtri in ceramica high tech.
Pro e Contro degli Isolati Microfiltrati
- Pro: Alta concentrazione proteica (pari al 90% o più), basso contenuto di lattosio e grassi, quantità estremamente ridotte di proteine non denaturate e preservazione di importanti frazioni peptidiche nelle loro proporzioni naturali.
- Contro: Nessuno, a meno che non si desiderino i composti aggiuntivi presenti in altre forme di proteine del siero.
Tabella Comparativa: Proteine del Siero del Latte
| Tipo di Proteina | Contenuto Proteico | Lattosio | Grassi | Frazioni Peptidiche | Processo |
|---|---|---|---|---|---|
| Concentrati | 70-80% | Medio | Medio | Conservate | Ultrafiltrazione |
| Isolati (Scambio Ionico) | 90-96% | Basso | Basso | Perse | Scambio Ionico |
| Isolati (Microfiltrati) | 90-96% | Basso | Basso | Conservate | Microfiltrazione |
Benefici delle Proteine del Siero del Latte
La proteina del siero è divenuta un supplemento d'obbligo per la maggior parte dei bodybuilder e degli atleti di altri sport e questo per un buon motivo: è un'ottima proteina che apporta un'ampia gamma di benefici.
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Più recentemente, il siero ha avuto diffusione anche tra coloro che sono interessati ai provvedimenti anti-invecchiamento/pro-longevità. Un crescente numero di studi ha evidenziato che il siero ha potenzialmente capacità di ridurre il rischio di tumore, combattere l'HIV, potenziare la funzione immunitaria, ridurre lo stress ed abbassare il cortisolo, innalzare i livelli di serotonina nel cervello, migliorare la funzione epatica nei soggetti affetti da alcune forme di epatite, abbassare la pressione sanguigna e potenziare le prestazioni atletiche.
Uno dei principali effetti del siero è la sua evidente capacità di innalzare il glutatione (GSH). È impossibile esagerare l'importanza del GSH per il corretto funzionamento del sistema immunitario.
Quando e Come Assumere le Proteine in Polvere
Quando si tratta di comprendere quando assumere le proteine del siero del latte e in che quantità assumerle, la personalizzazione e l’adattamento sono i criteri che dovrebbero farla da padrone.
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