Informe De Aislado Proteico 3w6y6m
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AISLADO PROTEICO DE HARINA DE HABAS CÁTEDRA:
TECNOLOGÍA DE CEREALES
CATEDRÁTICO:
Msc. MIGUEL ÁNGEL QUISPE SOLANO
ALUMNO:
BALDEON CARRASCO, Jonathan ORIHUELA ARZAPALO, Beatriz
SEMESTRE:
X
INDICE GENERAL CONTENIDO
PAG.
I.INTRODUCCION
6
II.REVISION BIBLIOGRAFICA
7
2.1.Harina de Habas
7
2.1.1. Composición química de la harina de habas. 2.2. Perfil de Proteínas por solubilidad y puntos isoeléctricos
8 9
2.3. Aislado proteico de leguminosas
10
2.4. Propiedades funcionales de las proteínas de leguminosas
13
2.4.1.Solubilidad
15
2.4.2.Absorción de agua y grasa
16
2.4.3.Emulsificacion
16
2.4.4.Formación de geles
17
2.5.Extracción y purificación de proteínas
18
2.5.1.Concentrados proteicos
19
2.5.2.Aislados proteicos
19
2.5.3.Métodos de Obtención
19
2.6.Evaluación de las propiedades funcionales 2.6.1.Solubilidad
21 21
2.7.Potencial alimentario de las proteínas
24
III.MATERIALES Y METODOS
25
IV.RESULTADOS Y DISCUCIONES
27
V.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
29
VI.CUESTIONARIO
30
VII.REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
34
Tecnología de Cereales
Página 2
VIII.ANEXOS
Tecnología de Cereales
36
Página 3
INDICE DE TABLAS CONTENIDO
PAG.
Tabla 1: Valor nutricional del Harina de haba en 100 g de producto comestible Tabla 2. Resultados de los pesos en centrifugación y secado
Tecnología de Cereales
Página 4
8 27
INDICE DE FIGURA CONTENIDO
PAG.
Figura 1: Obtención de aislados proteicos de soya.
Tecnología de Cereales
Página 5
20
I.
INTRODUCCION Las características fisicoquímicas y las interacciones con otros componentes en el alimento, determinan el valor de una proteína dentro de un sistema alimenticio. Por consiguiente, para ser utilizadas en aplicaciones alimentarias las proteínas deben tener, en adición a su valor nutricional, ciertas propiedades funcionales que le confieran capacidad para suministrar textura, estabilidad física y otras condiciones deseables en el producto donde se incorporen (Yildirim et al., 1996; Britten y Lavoie, 1992). Varios estudios se han realizado sobre la obtención de concentrados y aislados proteicos de fuentes vegetales, así como también acerca de las propiedades funcionales de los mismos; lo cual ha conducido a un incremento sin precedentes en la producción y uso de esos materiales como ingredientes y en la fortificación de alimentos. Aunque la soya ha sido la materia prima más utilizada al respecto, oleaginosas como el cacahuate, el girasol y otras leguminosas como los frijoles comunes (Phaseolus vulgar is), guisantes (Pisum sativum), habas (Vicia faba), también se han empleado con es« propósito en muchas preparaciones alimenticias. Con la finalidad de abaratar costos, de igual manera, se ha enfocado actualmente la atención al estudio de las proteínas de leguminosas silvestres, siendo algunas de las investigadas: las de Lupino, en dos de sus variedades, (Lupinus albus y Lupinus mutabilis) y las del frijol Tepary (Phaseolus acutifolius) (King et al1985; Sathe et al., 1982; Idouraine etai, 1991). Objetivos Obtener un aislado proteico de harina de habas por extracción
II.
alcalina y precipitación Isoeléctrica. Caracterizar el producto terminado.
REVISION BIBLIOGRAFICA II.1.
Harina de Habas
Tecnología de Cereales
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El haba (Vicia jaba) es una leguminosa de clima frío, considerada mundialmente como una buena fuente alimenticia con un contenido proteico, cercano a! 30% en grano seco (I), Aún conociendo la buena calidad nutricional de un alimento, su consumo está determinado la mayoría de las veces, por las características sensoriales que éste posea (2.3); fenómeno al cual se le puede atribuir el uso limitado en preparados tradicionales. La transformación de las semillas de haba mediante el fraccionamiento, en productos con diferentes usos, podría incrementar su utilización a nivel industrial, a través del desarrollo tic tecnologías sencillas con el propósito de un aprovechamiento integral de las mismas. El proceso de fraccionamiento se puede realizar: por vía seca, en el cual se someten las semillas a sucesivas moliendas, seguidas por una clasificación por aire (4), para obtener dos grupos de partículas de acuerdo a su tamaño y densidad; un concentrado proteico (fracción liviana) y una de almidón (fracción pesada) (5). La rentabilidad de este proceso depende básicamente de la cantidad de material empicado. También puede ser utilizado el proceso húmedo, el cual incluye una fase de extracción acuosa de las proteínas a un pH y temperatura seleccionados, con agitación constante durante un tiempo determinado (Ó). La proteína solubilizada en el extracto obtenido se puede recuperar mediante precipitación térmica o isolelectrica apH5.5 (7); el coágulo proteico se separa del suerodesproteiflizado por centrifugación o decantación. Los concentrados proteicos obtenidos de diversas fuentes como: hojas, leguminosas o cereales, no sólo deben poseer una buena calidad nutricional, sino que deben además presentar una serie de características que les permitan su inclusión en los sistemas alimenticios (8,9). Estas características son tas denominadas Tecnología de Cereales
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propiedades funcionales, las cuales indican la posibilidad de que un ingrediente aislado (cj: albúmina) o completo (ej: concentrado) pueda ser incluido en la formulación de un alimento. Entre algunas de el las se cuenta: la absorción de agua, adsorción de lípidos, propiedades espumantes. II.1.1. Composición química de la harina de habas. El agregado de harina de haba a la de trigo permite obtener una harina compuesta con mejor calidad nutritiva que la harina de trigo común. Estas mezclas pueden ser empleadas directamente en la elaboración de productos panificables,
pastas y otros
productos con mayor contenido y mejor calidad de proteínas.
Tabla 1. Valor nutricional del Harina de haba en 100 g de producto comestible Nutrientes Agua
Nutrients Water Protein
Proteínas Grasas Fibra cruda
Fats Crude fiber
Content 9g 0.30 g
Cenizas
Ash
1.20 g
Calcio
Calcium
15 mg
Fósforo
Phosphorus
217 mg
Hierro
Iron
1.7 mg
Carotenos
Carotene
0.15 mg
Vitamina B1
Vitamin B1
0.33 mg
Vitamina B2
Vitamin B2
0.18 mg
Vitamina C
Vitamin C
12 mg
Nota: Bean Flour And Composite Flour, (2012).
II.2.
Perfil de Proteínas por solubilidad y puntos isoeléctricos
Tecnología de Cereales
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La solubilidad de una proteína depende del tipo de aminoácidos que contenga, de tal manera que aquella que posea muchos residuos hidrófobos será menos soluble en agua que la constituida por un elevado número de grupos hidrotilicos (Baduí, 1993). En años recientes la caracterización de las proteínas individuales de las semillas de leguminosas ha sido objeto de intensas investigaciones. Una de las técnicas más utilizadas para la separación de las diferentes fracciones proteicas de estas semillas se basa en el clásico procedimiento de Osborne (Chan y Phillips, 1994), según el cual las proteínas se fraccionan y clasifican de acuerdo a su solubilidad en diferentes solventes; designándolas como: albúminas (solubles en agua), globulinas (solubles en soluciones salinas), glutelinas (solubles en álcalis diluidos) y prolaminas (solubles en alcohol). La proporción relativa de cada fracción en la semilla afecta, en mayor grado, a la calidad nutricional de la proteína total de la misma. Las proteínas presentes en las distintas fracciones solubilizadas pueden ser aisladas por precipitación isoeléctrica. El punto isoeléctrico se refiere al valor del pH donde, por lo general, las proteínas tienen su mínima solubilidad, debido a que a ese pH la carga eléctrica neta de los polímeros es cero y en ese caso las interacciones pro teína-proteína se favorecen en mayor grado que las proteina-solvente, lo cual induce a que ocurra la máxima precipitación proteica. Los puntos isoeléctricos de las proteínas vegetales muestran un amplio rango de variación, con valores que oscilan desde pH 0,5 a 8,2; dependiendo de la fuente proteica así como del solvente en el cual la proteína es extraída (Sumner^ía/., 1981; Thanh y Shibasaki, 1976). De acuerdo con Boulter y Sosulski, citados por Sauvaire et al. (1984), las semillas de las leguminosas no contienen prolaminas Tecnología de Cereales
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o su porcentaje es muy bajo en comparación con el de las otras proteínas. Setti y Kulkarni (1993) fraccionaron las proteínas de la semilla de leucaena (Le.uca.ena leucocephala) en base a sus solubilidades, determinando que las globulinas (43.5%) son las proteínas más abundantes en esas semillas, seguidas por las albúminas (28,4%), glutelinas (25.0%) y prolaminas (1.2%). Las proteínas en esas fracciones fueron cuantificadas después de la determinación de sus puntos isoeléctricos, los cuales variaron desde pH 2 a 2.5. Petrucelli y Anón (1995) en estudios realizados para determinar los componentes del aislado proteico de harina de habas y sus interacciones, reportaron que las proteínas más abundantes en ese aislado fueron la globulina 11S (glicinina) y la globulina 7S (Pconglicinina),
en
concentraciones
del
34%
y
27%,
respectivamente, en relación al contenido total de proteínas. II.3.
Aislado proteico de leguminosas Los aislados proteicos son la forma comercial más purificada de proteínas, puesto que contienen 90% o más de este nutriente. Los de leguminosas se obtienen al eliminar los polisacáridos, oligosacáridos y otros componentes indeseables de las semillas de estos vegetales (Huesa, 1983). El proceso de aislamiento se basa en las diferencias de solubilidades y en el punto isoeléctrico de las distintas fracciones proteicas que componen a la semilla. Para la obtención de los aislados se parte de harinas desgrasadas que hayan recibido un tratamiento térmico mínimo, efectuándose la extracción de las proteínas, por lo general, con agua o álcalis a un valor de pH que depende de la solubilidad de las proteínas que serán aisladas (por lo común mayor de 7.5); los polisacáridos y otras sustancias contenidas en el residuo insoluble se separan por centrifugación. Basándose en el punto isoeléctrico de las fracciones proteicas de
Tecnología de Cereales
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las semillas, se ajusta el pH del extracto a un determinado valor a fin de que precipiten la mayor cantidad posible de sus proteínas. Aislados y concentrados proteicos provenientes de fuentes vegetales juegan un papel importante en muchas formulaciones de nuevos productos alimenticios. La aceptabilidad de tales preparaciones proteicas depende de su calidad sensorial, valor nutricional y de sus propiedades funcionales, todas las cuales son afectadas por el método de obtención (Naczk et al., 1986). El rendimiento del aislado proteico está en función de la extracción de proteínas de la semilla y de las condiciones de la precipitación isoeléctrica. A fin de lograr el mayor rendimiento posible en la obtención del aislado se debe procurar que la extracción de proteínas sea máxima. Son varias las condiciones que influyen sobre la extracción proteica: pH, temperatura, tiempo de extracción, relación harina-extractante, efectos de sales, etc. Bello y Okezie (1989) investigaron el efecto del pH (2, 4, 6, 8, 10 y 12), temperatura (15°, 30° y 45°C), relación harina-solvente (1:10, 1:15, 1:20, 1:25, 1:30, 1:50), tiempo de extracción (10, 20 y 30 minutos) y tipo y concentración de sal (NaCl y CaCl2, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 y 1.0 M) en la extracción de proteínas de harinas desgrasadas iPsophocarpus
de
semillas
maduras
tetrágono¡obus
L.);
de
frijoles
reportando
alados que
la
extractibilidad de proteínas es altamente dependiente del pH (más que de las otras variables). La máxima extracción proteica fue obtenida a pH 12 a 45°C con un tiempo de extracción de 30 minutos y la mínima a pH 4, 15°C y 10 minutos. También refieren que las diferentes combinaciones de tiempo y temperatura ensayada no afectaron significativamente a la extracción de proteínas. En cuanto a la relación harina-extractante encontraron que al incrementarse ésta, aumenta la cantidad de proteína extraída; sin embargo señalan que al utilizar la relación l;30 (w/v) Tecnología de Cereales
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el aumento fue solo del 5% respecto a la 1:20 (w/v) por lo cual indican que tan pequeño incremento no justifica el uso de grandes cantidades de solvente en vista del potencial problema para manipular el volumen de los extractos. Por esta razón recomiendan efectuar la extracción con una relación 1:20 (w/v). La extracción de proteínas fue más alta con la solución de NaCl que con la de CaCl2, observando un decrecimiento al utilizar concentraciones de NaCl entre 0.3 y LO M. King et ai (1985) obtuvieron aislados proteicos de harina desgrasada de la leguminosa lupino (Lupinus albus cv Multolupa), efectuando la extracción de proteína a pH 8.6 y precipitándola a tres pH isoeléctricos: 5.1, 4.2 y 4.9. El contenido proteico de los aislados, después de lavados con agua ajustada al pH de precipitación y liofilizados, fue de alrededor de 95%. Del total de proteína extraída (a pH 8.6), el 79.5% precipitó a pH 4.9 y el 80.3% a pH 5.1 y'pH 4.2. En cuanto al rendimiento, el aislado proteico a pH 4.9 correspondió al 25.2% del material de partida, en tanto que a pH 4.2 y 5.1 fue del 25.5%. Paredes-López et al. (1991) aislaron proteínas del garbanzo (Cicer arietinum), extrayéndolas de harinas desgrasadas de esa leguminosa con agua ajustada a pH 8.5 y precipitándolas isoeléctricamente a pH 4.5. El aislado después de lavado con agua ajustada a pH isoeléctrico y liofüizado mostró un contenido proteico de 84.8%, en base seca. II.4.
Propiedades funcionales de las proteínas de leguminosas Además de su importancia como fuente de aminoácidos en la nutrición, las proteínas influyen de manera determinante en las características Teológicas (elasticidad, cohesión, viscosidad, gelificación, etc.) y de textura de los alimentos (Cherry, 1981). Por estas cualidades, las proteínas se usan comercialmente en la
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fabricación de productos alimenticios a los cuales confieren sus propiedades físicas y químicas. De manera general, las propiedades funcionales se definen como "cualquier propiedad fisicoquímica de los polímeros que afecta y modifica alguna característica de un alimento y que contribuye a la calidad final del producto" (Kinsella, 1976). Así, por ejemplo, son propiedades funcionales: La absorción de agua y grasa, la emulsificación,
gelificación,
la
formación
de
espuma,
la
solubilidad, etc. Estas dependen de factores intrínsecos propios de la molécula de proteína, como por ejemplo: La secuencia de aminoácidos,
peso
molecular,
carga
eléctrica,
solubilidad,
conformación, hidrofobicidad, etc.; así como también de factores extrínsecos del medio que las rodea como: pH, fuerza iónica, temperatura, constante dieléctrica, etc. (Badui, 1993). Las propiedades funcionales permiten predecir el comportamiento de los ingredientes proteicos dentro de un producto alimenticio, lo cual determinará su campo de aplicación en la industria de alimentos. Entre las leguminosas, la soya ha sido la más utilizada a nivel industrial debido a las propiedades funcionales que exhiben sus proteínas que la hacen apta para incorporarla en la elaboración de
diversos
alimentos.
Por
ejemplo,
por
su
capacidad
emulsificante, gelificante y de absorción de grasa es empleada en la industria cárnica para la elaboración de embutidos; por su capacidad de absorción de agua, en la confección de pastas y derivados; por su capacidad espumante se usa como sustituto de la clara de huevo en la industria de helados y confitería, etc. No obstante, en los años recientes se han realizado numerosas investigaciones relacionadas con las propiedades funcionales de las proteínas de semillas de otras leguminosas y actualmente muchas de ellas son también utilizadas en la preparación de varios productos alimenticios (Tjahjadi et al., 1988). Tecnología de Cereales
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Las propiedades de las proteínas inherentes a su funcionalidad no solo están determinadas por su origen, sino también por las condiciones del procesamiento utilizado para extraerlas de sus fuentes naturales. Algunas veces estas condiciones juegan un papel determinante, por lo cual no es posible hacer una regla general sobre las características funcionales de un cierto tipo de proteínas. Por lo general, las propiedades funcionales las presentan las proteínas, en mayor grado, en su estado natural normal; perdiéndose éstas, en gran medida, cuando ocurre la desnaturalización (Chan, 1983). Cada propiedad funcional de
las
proteínas
requiere
de
características diferentes. Por ejemplo, para la eficiente formación de espuma es importante la existencia de moléculas flexibles en la proteína, con pocas estructuras secundarias y terciarias; mientras que en la estabilidad de la espuma desempeña un papel primordial la elasticidad y cohesión molecular (Yildirim et al1996). Por otra parte, muchas de las propiedades funcionales están interrelacionadas, por eso, algunas veces, al modificarse una de ellas se producen cambios en el comportamiento de otras. II.4.1. Solubilidad La solubilidad en agua de los materiales proteicos es de gran importancia en Tecnología de los Alimentos. Aunque por sí misma esta propiedad sólo tiene aplicación directa en la elaboración de bebidas y productos similares; sin embargo, debe siempre ser determinada puesto que incide sobre
otras
propiedades
como,
por
ejemplo,
la
emulsificación, gelificación, formación de espuma, etc. Por eso ha sido usada como una medida para otras propiedades
funcionales
y
información
ponderable
sobre
ingrediente.
Tecnología de Cereales
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su
valoración la
da
proteína
una como
La solubilización es el resultado del balance entre fuerzas subyacentes proteína-proteína e interacciones proteínasolvente; lo cual implica que se establezca una fuerte interacción proteína-solvente para que el material proteico se solubilize en alto grado, de lo contrario se favorecerá la asociación pro teína-proteína que disminuye la solubilidad e incluso puede provocar la precipitación. Este balance es afectado por cambios en el pH del medio, en la concentración,
temperatura,
naturaleza
del
solvente,
presencia de otros componentes, etc. (Hermansson, 1979). II.4.2. Absorción de agua y grasa La absorción de agua y grasa son propiedades funcionales básicas
de
los
componentes
proteicos
los
cuales
determinan la calidad (textura, apariencia, retención de sabor) y rendimiento de productos cárnicos terminados, así como de muchas otras preparaciones alimenticias (Vani y Zayas, 1995). Las interacciones proteína-agua se efectúan por medio de los aminoácidos polares de naturaleza catiónica, aniónica o no iónica, y cada uno de ellos tiene diferente capacidad de retención de agua, siendo mayor ésta cuando el amoniácido se encuentra en forma ionizada; razón por la cual la absorción de agua está influenciada por el pH del medio (Badui, 1993). Esto implica que las estructuras secundarias y terciarias juegan un papel importante en la capacidad de absorción de agua de una proteína, debida a que los grupos hidrófilos deben estar expuestos al exterior en o con el agua para que sea efectiva la interacción. II.4.3. Emulsificacion Tecnología de Cereales
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La capacidad emulsificante y la estabilidad de la emulsión son
parámetros
usados
corrientemente
en
la
caracterización funcional de las proteínas. Hermansson (1979), establece claramente la diferencia entre estos dos términos, así, menciona que: "La capacidad emulsificante denota la cantidad máxima de aceite que puede ser emulsificada por una dispersión de proteína; mientras que la estabilidad de la emulsión se refiere a la capacidad de una
emulsión,
con
una
cierta
composición,
para
permanecer sin cambios". Las proteínas pueden actuar como emulsificadores porque reducen la tensión interfacial entre el agua y el aceite, formando películas firmes en la interfase lo cual evita la unión de las partículas de aceite (Kanterewicz et al., 1987). Para que esto ocurra las moléculas de proteína deben migrar hacia la interfase agua-aceite y reorientarse (previo desdoblamiento) de tal manera que sus aminoácidos apolares estén dirigidos hacia la fase lipídica y los polares hacia la fase acuosa. De lo anterior se infiere que el balance de aminoácidos hidrófobos e hidrófilos de una proteína es determinante en su propiedad emulsificadora. Si en la proteína predominan los sitios hidrófilos, ésta tenderá a solubilizarse en agua y su acción en la interfase sería casi nula. II.4.4. Formación de geles Una de las propiedades funcionales más importantes de las proteínas es su capacidad para formar geles después del calentamiento. La gelificación determina muchos parámetros reológicos en los productos alimenticios sólidos o semisólidos porque contribuye a la textura, Tecnología de Cereales
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apariencia y actúa como una matriz rígida que retiene no solamente agua sino también lípidos, proteínas disueltas, carbohidratos y otras especies (Ker y Toledo, 1992). Los geles en los alimentos son inducidos, por lo general, por tratamiento térmico de la suspensión, seguido de un rápido enfriamiento, aunque también pueden formarse por acción enzimàtica o por adición de iones divalentes. II.5.
Extracción y purificación de proteínas Actualmente, debido al incremento de la demanda proteinica en el mundo y la importancia en la nutrición, para la población en general. Es de gran interés en la dieta, las proteínas vegetales (leguminosas, pseudocereales, cereales, algas
y hojas), pues
son una nueva alternativa, en este contexto las proteínas aisladas de los vegetales están ganado importancia en la industria alimenticia a causa de su alto contenido proteínico La moderna tecnología de alimentos permite una utilización más eficaz de las proteínas vegetales, mediante la elaboración de extractos proteicos de mayor calidad, además del adecuado control de las propiedades hace su utilización cada vez más frecuente en la formulación de alimentos nuevos. Los fines perseguidos cuando se extraen las proteínas vegetales son: nutricional, funcional, organoléptico, económico, es decir: Mejorar el valor nutricional, obteniéndose mediante la
eliminación de sustancias toxicas. Mejorar las características organoléptica, resulta de la
eliminación durante la extracción de pigmentos y aromas. Mejorar las propiedades funcionales, las cuales resultan del enriquecimiento proteico y de los cambios de las condiciones del medio por eliminación de ciertos constituyentes indeseables.
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Valorar
las
producciones
alimenticias
tradicionales,
dándoles una mejor utilización de los recursos que se tiene. II.5.1. Concentrados proteicos Según Linden y Lorient (1994), los concentrados proteicos vegetales resultan de un enriquecimiento del material en su
contenido
proteínico,
mediante
una
separación
paulatina de sus componentes no proteínicos (Lípidos, fibra, carbohidratos, minerales, etc.), de tal manera que sus propiedades nutricionales no se modifiquen ni se pierdan 48 . El proceso de concentrado proteico implica una
serie
propiedades extracción
de
tratamientos,
fisicoquímicas (solubilidad,
que de
aprovechando los
solventes
las de
polaridad, fuerza iónica, pH
isoeléctrico), permiten separar la proteína. II.5.2. Aislados proteicos Los aislados proteicos son la forma comercial más purificada, que se logran eliminando los polisacáridos, oligosacáridos y algunos otros componentes ya sea por: hidrólisis y posterior precipitación, por adición de ácidos minerales, controlando los diferentes parámetros como: el pH, temperatura, solubilidad y otros, que permiten el enriquecimiento de la proteína requerida. II.5.3. Métodos de Obtención Los aislados proteicos pueden obtenerse a partir de un concentrado proteico, así como de la materia prima natural. La extracción y purificación de los constituyentes proteicos, están basados en el método de obtención de aislados proteicos de leguminosas como la soya y los
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lupinos, entre ellos el tarwi (esquema 1 y 2) o métodos para aislar proteínas de los cereales. Figura 1. Obtención de aislados proteicos de soya.
Nota: Medrano R. (1990).
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a) Se parte de harina sin tratamiento alguno o desengrasada que ha recibido un tratamiento
y
la
extracción se efectúa con agua y álcalis (NaOH)
a
pH
8,0
–
11
el
térmico
residuo
mínimo
insoluble
contiene
principalmente polisacáridos insolubles que se eliminan por centrifugación, incluyendo la fibra. b) El extracto obtenido se acidifica (HCl) a pH isoeléctrico de la proteína 4,5 lo que hace que precipite la mayor parte de la proteína que se separa del suero (fracción soluble) por centrifugación, posteriormente se lava y se neutraliza la proteína asilada. c) Finalmente se seca de forma natural o artificial. II.6.
Evaluación de las propiedades funcionales En la industria alimentaria son muy utilizados los procesos para producir concentrados y aislados de proteína de alta calidad, los resultados de las investigaciones son de bastante utilidad para comprender mejor algunas de las operaciones tradicionales del procesamiento
de
los
alimentos
que
dependen
de
las
propiedades funcionales de las proteínas,
las
cuales
sujetas
de
gelatinización,
a
la
solubilidad,
capacidad
están
capacidad emulsificante entre otros. II.6.1. Solubilidad Una propiedad importante de la proteína es la solubilidad, la cual permite predecir sus potencialidades funcionales en la formulación de dietas alimenticias. Los productos proteínicos de origen vegetal como son los concentrados y aislados proteicos para poder tener una gran aplicación en los sistemas alimenticios, tienen que ser altamente solubles en pHs cercanos a neutro 7.
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La solubilidad de la proteína es afectada por el pH, la fuerza iónica, la temperatura, los cationes divalentes y la composición de aminoácidos de la proteína. a) Efecto del pH Debido a la naturaleza anfoterica, la solubilidad de las proteínas está muy influenciada por el pH, está es mínima en su punto isoeléctrico (PI) que depende principalmente
de
la
estructura
de
la
proteína,
dependiendo del pH del sistema, estos polímeros pueden actuar como cationes o como aniones, lo que repercute en el aumento de la solubilidad y estabilidad. En general, a valores de pH diferentes del punto isoeléctrico habrá un aumento significativo en la solubilidad de las proteínas, pero que la fuerza iónica, el tipo de solvente, la temperatura y otros jugaran también un papel importante. b) Fuerza Iónica Las sales tienen una influencia en la solubilidad da les proteínas globulares y su efecto no solo depende de su concentración sino también de las cargas eléctricas de sus cationes y aniones, esto se debe principalmente a que las proteínas al ser macromoléculas ionizables se ven alteradas por las interacciones electroestáticas que establecen consigo mismas
y el medio que las
rodea. Así se ve que a bajas concentraciones salinas aumenta la solubilidad de las proteínas, al contrario, a concentraciones salinas altas disminuye la solubilidad. En ambos puede aplicarse la ecuación de J. Cohn: log S = β – Ks × µ S = solubilidad de la proteína en gramos/litro Tecnología de Cereales
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Ks = constante de salado (depende de la naturaleza de la proteína y de la sal usada, pero es independiente del pH y T). β = logaritmo de la solubilidad hipotética a fuerza iónica cero (depende del pH y T). µ = fuerza iónica del solvente. Por esta razón generalmente se usa el concepto de fuerza iónica en lugar de molaridad o normalidad y viene dado por: µ = ½ (Ci x (Zi)2) Ci = concentración molar del ión presente en la solución. Zi = número de carga del ión. A este fenómeno se lo conoce como precipitación por salado. c) Efecto de la Temperatura Las proteínas aumentan su solubilidad con el aumento de la temperatura en el rango de 10 a 50 ºC, alcanzando su máximo alrededor de los 45 ºC, cuando se exceden estos límites, los polímeros tienden a desnaturalizarse y en ocasiones a precipitar. d) Efecto de los disolventes. La adición de disolventes orgánicos a las soluciones de proteínas causa un cambio en la constante dieléctrica del sistema que influye de manera muy marcada en la estabilidad y la solubilidad de estos polímeros. II.7.
Potencial alimentario de las proteínas Su alta calidad nutritiva y gama única de propiedades funcionales, convierte a las proteínas en una herramienta valiosa y de amplia variedad producir productos, algunos de estos aspectos
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funcionales
de
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los
concentrados
y
aislados
proteicos de
agua
son, y
la emulsificación, su alta solubilidad, absorción aceite,
comportamiento
reológico,
capacidad
gelificante, batido/espumado, entre otros que son utilizados para la
fabricación
fibras
texturizadas,
desarrolladores
de
la
cremosidad, miméticos de la grasa, opacidad y adherencia en una
variedad
de
sistemas
alimenticios.
Los
beneficios
nutricionales incluyen un bajo contenido calórico de los alimentos. Los aislados proteicos pueden ser utilizados en pastelería, en la elaboración de bebidas para deportistas, en la elaboración de embutidos y otros.
III.
MATERIALES Y METODOS III.1.
Lugar de Ejecución LA presente practica de aislado proteico se llevó a cabo en los laboratorios de Instrumentación y microbiología en la Universidad Nacional Del Centro Del Perú. FACAP - TARMA.
III.2.
Materiales y equipos
Vaso de precipitación de 100m Baño maría Agitador magnético Potenciómetro con soluciones buffer Centrífuga Bureta de 10 ml Soporte universal Reloj Harina de habas 50 grs Agua destilada 1000 ml
Reactivos: Hidróxido de Sodio (NaOH) al 1 N
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III.3.
Ácido clorhídrico (HCl) 1 N
Procedimiento a) Pesar 50 g. de harina de habas b) Diluir la harina de habas en 500 ml de agua destilada, mediante un agitador magnético a temperatura de 30°c por un tiempo de 40 minutos. adicionando constantemente NaOH 1N hasta llegar a pH 9. c) Llevar la suspensión a una centrifuga a velocidad de 3000 rpm por 20 min. d) Después de
centrifugarse
separa
el
extracto
proteico (líquido) del precipitado (sólido). e) El extracto proteico se agita por 15 minutos a temperatura de 30°C y se adiciona constantemente HCl1 N hasta llegar a pH 4,6. f) Luego se centrifuga a 3000 rpm por 20 min. g) Al terminar de centrifugar se separa el líquido del precipitado proteico. h) Al este precipitado proteico se le hace dos lavados con agua destilada en relación de 1/10 (aislado proteico y agua destilada), luego se centrifuga a 4000 rpm por 10 min. i) Se obtiene el aislado proteico que luego es secado mediante un liofilizador a temperatura de congelación 20°C y temperatura de sublimación a temperatura de 20° C por 48 horas.
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Página 24
IV.
RESULTADOS Y DISCUSIONES IV.1.
Resultados
Tabla 2. Resultados de los pesos en centrifugación y secado PESOS
Centrifugación
Secado
PESO 1
3.08
0.243
PESO 2
3.44
0.271
PESO 3
2.66
0.259
Como podemos observar en la Tabla 2 el rendimiento fue mínimo. De 25 g de muestra de harina de habas. IV.2.
Discusiones El proceso de aislamiento se basa en las diferencias de solubilidad y el punto isoeléctrico como es que se recalcó en la practica el pH juega un papel importante como indica Naczk et al., (1986); El proceso de aislamiento se basa en las diferencias de solubilidades y en el punto isoeléctrico de las distintas fracciones proteicas que componen a la semilla. Para la obtención de los aislados se parte de harinas desgrasadas que hayan recibido un tratamiento térmico mínimo, efectuándose la extracción de las proteínas, por lo general, con agua o álcalis a un valor de pH que depende de la solubilidad de las proteínas que serán aisladas (por lo común mayor de 7.5); los polisacáridos y otras sustancias contenidas en el residuo insoluble se separan por centrifugación. Basándose en el punto isoeléctrico de las fracciones proteicas de las semillas, se ajusta el pH del extracto a un determinado valor a fin de que precipiten la mayor cantidad posible de sus proteínas.
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Aislados y concentrados proteicos provenientes de fuentes vegetales juegan un papel importante en muchas formulaciones de nuevos productos alimenticios. La aceptabilidad de tales preparaciones proteicas depende de su calidad sensorial, valor nutricional y de sus propiedades funcionales, todas las cuales son afectadas por el método de obtención. Como podemos observar en la Tabla 2, los rendimientos de la harina de habas es relativamente bajo puesto que esto es ocasionado por la variación de pH como lo indica King et al (1985). El rendimiento del aislado proteico está en función de la extracción de proteínas de la semilla y de las condiciones de la precipitación isoeléctrica. A fin de lograr el mayor rendimiento posible en la obtención del aislado se debe procurar que la extracción de proteínas sea máxima. Son varias las condiciones que influyen sobre la extracción proteica: pH, temperatura, tiempo de extracción, relación harina-extractante, efectos de sales, etc. Por lo que corroborando con Naczk et al. (1986). Indica que Debido a la naturaleza anfoterica, la solubilidad de las proteínas está muy influenciada por el pH, está es mínima en su punto isoeléctrico (PI) que depende principalmente de la estructura de la proteína, dependiendo del pH del sistema, estos polímeros pueden actuar como cationes o como aniones, lo que repercute en el aumento de la solubilidad y estabilidad. En general, a valores de pH diferentes del punto isoeléctrico habrá un aumento significativo en la solubilidad de las proteínas, pero que la fuerza iónica, el tipo de solvente, la temperatura y otros jugaran también un papel importante. V.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES V.1.
Conclusiones
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Se obtuvo el aislado proteico de la harina de habas por extracción alcalina y precipitación Isoeléctrica que son los métodos más efectivos que se puede elaborar en laboratorios in situ, lo que resulto un peso de 1gr aprox. de proteína aislada.
Se caracterizó el producto para su posterior agregado en un producto terminado.
V.2.
Recomendaciones
Evaluar las características químico proximal de la harina para su posterior aislamiento de proteínas in situ.
Darle un valor agregado en alimentos funcionales como el yogurt,
mayonesas,
embutidos,
etc.
para
su
enriquecimiento proteico.
VI.
CUESTIONARIO VI.1. ¿Cómo influye una solución alcalina en la obtención de un extracto proteico? Debido a la naturaleza anfoterica, la solubilidad de las proteínas está muy influenciada por el pH, está es mínima en su punto isoeléctrico (PI) que depende principalmente de la estructura de la proteína, dependiendo del pH del sistema, estos polímeros pueden actuar como cationes o como aniones, lo que repercute
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en el aumento de la solubilidad y estabilidad. En general, a valores de pH diferentes del punto isoeléctrico habrá un aumento significativo en la solubilidad de las proteínas, pero que la fuerza iónica, el tipo de solvente, la temperatura y otros jugaran también un papel importante. VI.2. ¿Por qué el pH es de 4.0 a 5.0 en el precipitado proteico? El pH del medio donde está inmersa la proteína influye marcadamente en su solubilidad. Para la mayoría de las proteínas
la
solubilidad
es
mínima
a
valores
de
pH
correspondientes a su punto isoeléctrico y aumenta al alejarse de él. Esto se debe a que en el punto isoeléctrico se igualan las cargas eléctricas positivas y negativas de los polímeros, lo cual favorece la interacción protcína-proteína que induce a la agregación, disminuyendo por consiguiente la solubilidad. Las proteínas de las leguminosas contienen más aminoácidos ácidos que básicos (como la mayoría de las proteínas), por eso sus puntos isoeléctricos se encuentran, por lo general, en el rango de pH ácido (pH menor que 7), siendo, en consecuencia, su solubilidad mayor en el lado alcalino. VI.3. ¿Cómo se usan los aislados proteicos? Actualmente los aislados proteicos más extendidos son los de soja, ya que ofrecen ventajas económicas, nutricionales y funcionales manteniendo las cualidades sensoriales deseables necesarias para la aceptación por el consumidor (Wagner et al., 1990, Nagano et al., 1996, Henn et al., 1998). Hoy día existen una
gran
variedad
de
aislados
de
soja
disponibles
comercialmente, diseñados específica- mente para proporcionar las características desea- das según el alimento de que se trate. La mayoría de las aplicaciones tienen lugar en alimentos tradicionales que ya tienen establecidos una serie de parámetros de utilización y calidad. Para tener éxito en estos productos, los Tecnología de Cereales
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aislados deben mantener esta calidad. Esto quiere decir igual o similar color, sabor, aroma, textura y composición química y nutricional. Estos requerimientos, exigidos por el consumidor, determinan el grado de sustitución proteica. En los últimos años también se han producido aislados proteicos de otros cultivos como colza (Zhou et al.,1990, Gonçalves et al., 1997, Xu et al., 1994b, Mahajan et al., 1995), trigo (Hettiarachchy et al., 1996, Ahmedna et al., 1999), maiz (Lin et al., 1987), gar- banzo (Sánchez-Vioque et al., 1999), girasol (Saeed et al., 1988) o Phaseolus (Apostolatos 1984, Chau, C.-F. et al., 1997) e incluso de cultivos menores como amaranto (Martínez et al., 1996). Por último, las proteínas de los aislados pueden ser modificadas quimicamente, como por ejemplo mediante acilación para mejorar determinadas propiedades como la solubilidad (Wanasundara et al., 1997) o mediante desamidación ácida para mejorar otras propiedades funcionales (Mimouni et al., 1994). La mejora de la nutrición es la razón primera para el uso de los aislados en carnes magras, fórmulas infantiles, bebidas nutritivas para adultos y suplementos proteicos. Así, en productos de carne magra proporcionan beneficios a personas con un alto nivel de colesterol y triglicéridos en sangre, ya que, además de disminuir el contenido en grasas del pro- ducto, las proteínas vegetales tienen efectos beneficiosos en la reducción de los niveles de colesterol (Sautier et al., 1986). Las fórmulas infantiles basa- das en los aislados se elaboran para proporcionar una nutrición completa y las calorías especificadas a los niños alérgicos o que no pueden tomar leche de vaca, así como al resto de los niños. Las principales ventajas en las bebidas nutritivas para adultos son la flexibilidad de formulación y los efectos hipolipidémicos. Pero, en cualquier caso, igual que con los alimentos tradicionales, los beneficios nutritivos tienen que ir acompañados con una calidad funcional adecuada para que sean aceptados por el Tecnología de Cereales
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consumidor. Así, en un gran número de aplicaciones, los aislados proteicos vegetales se usan también por sus propiedades funcionales. Así, se emplean para aclarar el color, mejorar la textura de carnes de aves deshuesadas y para unir piezas intactas de músculos (Kolar et al., 1985). También proporcionan textura a las sal- chichas, mejoran la funcionalidad de pates y mejoran la textura de los productos de panadería y pastas (Seyam et al., 1983). Por último, también se han usado en el procesado de quesos (El-Sayed,1997). En conclusión, la disponibilidad en grandes cantidades de fuentes proteicas
vegetales
como
la
harina
desengrasada
de
oleaginosas, junto con la tendencia a reducir la ingesta de proteínas animales, hace que en los últimos años se esté produciendo un gran desarrollo en los procesos de extracción y mejora de estas proteínas vegetales para su uso en alimentación humana. En este sentido, en los próximos años se va a producir un incremento en la disponibilidad de nuevas fuentes proteicas vegetales y en la transformación de estas para su aplicación con fines alimenticios muy concretos conformes a las demandas del mercado en alimentación especializada (infantil o clínica).
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Página 30
VII.
REFERENCIA BIBLIOGRAFICA Abbey, B.W. and Ibeh, G.O. (1987). Functional-properties of raw and heat processed Brown Bean {Canavaiia rosea DC) flour. J. Food Sci.52(2):406-408. Abbey, B.W. and Ibeh, G.O, (1988). Functional properties of raw an heat processed cowpea (Vigna unguiculata, Walp) flour. J. Food Sci. 53(6): 1775-1791. Alanis-Guzmán, M.G. (1995). Chemical, nutritional and functional characterization of proteins extracted from wild mustard. Economic Botany. 49(3):260-268. AO AC. 1990. Bello, A.B. and Okezie, B.O. (1989). Effect of extraction conditions on the cxtractability of winged bean (Psophocarpus tetragonolobus DC) proteins. J. Food Sci. 54(6):1989-1990. Carbonaro, M.; Cappelloni, M.; Nicoli, S.; Lucarini, M. and Camovale, E (1997). Solubility-Digestibility Relationship of Legume Proteins. J Agric. Food Chem. 45(9):3387-3394. Pellet, P L. y Young, V.R. Editores. (1980). Evaluación nutricional de alimentos proteinicos. Publicación Técnica. UNU, pp. 3-145. Villacrés E., E. Peralta, M. Fonseca, G. Segovia (2006). Identificar aplicaciones
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de
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la semilla de tarwi, Facultad de ciencias y
Tecnología UMSS, Cochabamba-Bolivia. P. 34-37. Avanza, M. V., Añon, M. C., (2004). Modificaciones de las proteínas de amaranto por tratamiento térmico, Universidad Nacional del Nordeste/Comunicaciones Científicas y Tecnológicas Resumen.
VIII.
ANEXOS
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TECNOLOGÍA DE CEREALES
CATEDRÁTICO:
Msc. MIGUEL ÁNGEL QUISPE SOLANO
ALUMNO:
BALDEON CARRASCO, Jonathan ORIHUELA ARZAPALO, Beatriz
SEMESTRE:
X
INDICE GENERAL CONTENIDO
PAG.
I.INTRODUCCION
6
II.REVISION BIBLIOGRAFICA
7
2.1.Harina de Habas
7
2.1.1. Composición química de la harina de habas. 2.2. Perfil de Proteínas por solubilidad y puntos isoeléctricos
8 9
2.3. Aislado proteico de leguminosas
10
2.4. Propiedades funcionales de las proteínas de leguminosas
13
2.4.1.Solubilidad
15
2.4.2.Absorción de agua y grasa
16
2.4.3.Emulsificacion
16
2.4.4.Formación de geles
17
2.5.Extracción y purificación de proteínas
18
2.5.1.Concentrados proteicos
19
2.5.2.Aislados proteicos
19
2.5.3.Métodos de Obtención
19
2.6.Evaluación de las propiedades funcionales 2.6.1.Solubilidad
21 21
2.7.Potencial alimentario de las proteínas
24
III.MATERIALES Y METODOS
25
IV.RESULTADOS Y DISCUCIONES
27
V.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
29
VI.CUESTIONARIO
30
VII.REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
34
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Página 2
VIII.ANEXOS
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36
Página 3
INDICE DE TABLAS CONTENIDO
PAG.
Tabla 1: Valor nutricional del Harina de haba en 100 g de producto comestible Tabla 2. Resultados de los pesos en centrifugación y secado
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Página 4
8 27
INDICE DE FIGURA CONTENIDO
PAG.
Figura 1: Obtención de aislados proteicos de soya.
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20
I.
INTRODUCCION Las características fisicoquímicas y las interacciones con otros componentes en el alimento, determinan el valor de una proteína dentro de un sistema alimenticio. Por consiguiente, para ser utilizadas en aplicaciones alimentarias las proteínas deben tener, en adición a su valor nutricional, ciertas propiedades funcionales que le confieran capacidad para suministrar textura, estabilidad física y otras condiciones deseables en el producto donde se incorporen (Yildirim et al., 1996; Britten y Lavoie, 1992). Varios estudios se han realizado sobre la obtención de concentrados y aislados proteicos de fuentes vegetales, así como también acerca de las propiedades funcionales de los mismos; lo cual ha conducido a un incremento sin precedentes en la producción y uso de esos materiales como ingredientes y en la fortificación de alimentos. Aunque la soya ha sido la materia prima más utilizada al respecto, oleaginosas como el cacahuate, el girasol y otras leguminosas como los frijoles comunes (Phaseolus vulgar is), guisantes (Pisum sativum), habas (Vicia faba), también se han empleado con es« propósito en muchas preparaciones alimenticias. Con la finalidad de abaratar costos, de igual manera, se ha enfocado actualmente la atención al estudio de las proteínas de leguminosas silvestres, siendo algunas de las investigadas: las de Lupino, en dos de sus variedades, (Lupinus albus y Lupinus mutabilis) y las del frijol Tepary (Phaseolus acutifolius) (King et al1985; Sathe et al., 1982; Idouraine etai, 1991). Objetivos Obtener un aislado proteico de harina de habas por extracción
II.
alcalina y precipitación Isoeléctrica. Caracterizar el producto terminado.
REVISION BIBLIOGRAFICA II.1.
Harina de Habas
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Página 6
El haba (Vicia jaba) es una leguminosa de clima frío, considerada mundialmente como una buena fuente alimenticia con un contenido proteico, cercano a! 30% en grano seco (I), Aún conociendo la buena calidad nutricional de un alimento, su consumo está determinado la mayoría de las veces, por las características sensoriales que éste posea (2.3); fenómeno al cual se le puede atribuir el uso limitado en preparados tradicionales. La transformación de las semillas de haba mediante el fraccionamiento, en productos con diferentes usos, podría incrementar su utilización a nivel industrial, a través del desarrollo tic tecnologías sencillas con el propósito de un aprovechamiento integral de las mismas. El proceso de fraccionamiento se puede realizar: por vía seca, en el cual se someten las semillas a sucesivas moliendas, seguidas por una clasificación por aire (4), para obtener dos grupos de partículas de acuerdo a su tamaño y densidad; un concentrado proteico (fracción liviana) y una de almidón (fracción pesada) (5). La rentabilidad de este proceso depende básicamente de la cantidad de material empicado. También puede ser utilizado el proceso húmedo, el cual incluye una fase de extracción acuosa de las proteínas a un pH y temperatura seleccionados, con agitación constante durante un tiempo determinado (Ó). La proteína solubilizada en el extracto obtenido se puede recuperar mediante precipitación térmica o isolelectrica apH5.5 (7); el coágulo proteico se separa del suerodesproteiflizado por centrifugación o decantación. Los concentrados proteicos obtenidos de diversas fuentes como: hojas, leguminosas o cereales, no sólo deben poseer una buena calidad nutricional, sino que deben además presentar una serie de características que les permitan su inclusión en los sistemas alimenticios (8,9). Estas características son tas denominadas Tecnología de Cereales
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propiedades funcionales, las cuales indican la posibilidad de que un ingrediente aislado (cj: albúmina) o completo (ej: concentrado) pueda ser incluido en la formulación de un alimento. Entre algunas de el las se cuenta: la absorción de agua, adsorción de lípidos, propiedades espumantes. II.1.1. Composición química de la harina de habas. El agregado de harina de haba a la de trigo permite obtener una harina compuesta con mejor calidad nutritiva que la harina de trigo común. Estas mezclas pueden ser empleadas directamente en la elaboración de productos panificables,
pastas y otros
productos con mayor contenido y mejor calidad de proteínas.
Tabla 1. Valor nutricional del Harina de haba en 100 g de producto comestible Nutrientes Agua
Nutrients Water Protein
Proteínas Grasas Fibra cruda
Fats Crude fiber
Content 9g 0.30 g
Cenizas
Ash
1.20 g
Calcio
Calcium
15 mg
Fósforo
Phosphorus
217 mg
Hierro
Iron
1.7 mg
Carotenos
Carotene
0.15 mg
Vitamina B1
Vitamin B1
0.33 mg
Vitamina B2
Vitamin B2
0.18 mg
Vitamina C
Vitamin C
12 mg
Nota: Bean Flour And Composite Flour, (2012).
II.2.
Perfil de Proteínas por solubilidad y puntos isoeléctricos
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Página 8
La solubilidad de una proteína depende del tipo de aminoácidos que contenga, de tal manera que aquella que posea muchos residuos hidrófobos será menos soluble en agua que la constituida por un elevado número de grupos hidrotilicos (Baduí, 1993). En años recientes la caracterización de las proteínas individuales de las semillas de leguminosas ha sido objeto de intensas investigaciones. Una de las técnicas más utilizadas para la separación de las diferentes fracciones proteicas de estas semillas se basa en el clásico procedimiento de Osborne (Chan y Phillips, 1994), según el cual las proteínas se fraccionan y clasifican de acuerdo a su solubilidad en diferentes solventes; designándolas como: albúminas (solubles en agua), globulinas (solubles en soluciones salinas), glutelinas (solubles en álcalis diluidos) y prolaminas (solubles en alcohol). La proporción relativa de cada fracción en la semilla afecta, en mayor grado, a la calidad nutricional de la proteína total de la misma. Las proteínas presentes en las distintas fracciones solubilizadas pueden ser aisladas por precipitación isoeléctrica. El punto isoeléctrico se refiere al valor del pH donde, por lo general, las proteínas tienen su mínima solubilidad, debido a que a ese pH la carga eléctrica neta de los polímeros es cero y en ese caso las interacciones pro teína-proteína se favorecen en mayor grado que las proteina-solvente, lo cual induce a que ocurra la máxima precipitación proteica. Los puntos isoeléctricos de las proteínas vegetales muestran un amplio rango de variación, con valores que oscilan desde pH 0,5 a 8,2; dependiendo de la fuente proteica así como del solvente en el cual la proteína es extraída (Sumner^ía/., 1981; Thanh y Shibasaki, 1976). De acuerdo con Boulter y Sosulski, citados por Sauvaire et al. (1984), las semillas de las leguminosas no contienen prolaminas Tecnología de Cereales
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o su porcentaje es muy bajo en comparación con el de las otras proteínas. Setti y Kulkarni (1993) fraccionaron las proteínas de la semilla de leucaena (Le.uca.ena leucocephala) en base a sus solubilidades, determinando que las globulinas (43.5%) son las proteínas más abundantes en esas semillas, seguidas por las albúminas (28,4%), glutelinas (25.0%) y prolaminas (1.2%). Las proteínas en esas fracciones fueron cuantificadas después de la determinación de sus puntos isoeléctricos, los cuales variaron desde pH 2 a 2.5. Petrucelli y Anón (1995) en estudios realizados para determinar los componentes del aislado proteico de harina de habas y sus interacciones, reportaron que las proteínas más abundantes en ese aislado fueron la globulina 11S (glicinina) y la globulina 7S (Pconglicinina),
en
concentraciones
del
34%
y
27%,
respectivamente, en relación al contenido total de proteínas. II.3.
Aislado proteico de leguminosas Los aislados proteicos son la forma comercial más purificada de proteínas, puesto que contienen 90% o más de este nutriente. Los de leguminosas se obtienen al eliminar los polisacáridos, oligosacáridos y otros componentes indeseables de las semillas de estos vegetales (Huesa, 1983). El proceso de aislamiento se basa en las diferencias de solubilidades y en el punto isoeléctrico de las distintas fracciones proteicas que componen a la semilla. Para la obtención de los aislados se parte de harinas desgrasadas que hayan recibido un tratamiento térmico mínimo, efectuándose la extracción de las proteínas, por lo general, con agua o álcalis a un valor de pH que depende de la solubilidad de las proteínas que serán aisladas (por lo común mayor de 7.5); los polisacáridos y otras sustancias contenidas en el residuo insoluble se separan por centrifugación. Basándose en el punto isoeléctrico de las fracciones proteicas de
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las semillas, se ajusta el pH del extracto a un determinado valor a fin de que precipiten la mayor cantidad posible de sus proteínas. Aislados y concentrados proteicos provenientes de fuentes vegetales juegan un papel importante en muchas formulaciones de nuevos productos alimenticios. La aceptabilidad de tales preparaciones proteicas depende de su calidad sensorial, valor nutricional y de sus propiedades funcionales, todas las cuales son afectadas por el método de obtención (Naczk et al., 1986). El rendimiento del aislado proteico está en función de la extracción de proteínas de la semilla y de las condiciones de la precipitación isoeléctrica. A fin de lograr el mayor rendimiento posible en la obtención del aislado se debe procurar que la extracción de proteínas sea máxima. Son varias las condiciones que influyen sobre la extracción proteica: pH, temperatura, tiempo de extracción, relación harina-extractante, efectos de sales, etc. Bello y Okezie (1989) investigaron el efecto del pH (2, 4, 6, 8, 10 y 12), temperatura (15°, 30° y 45°C), relación harina-solvente (1:10, 1:15, 1:20, 1:25, 1:30, 1:50), tiempo de extracción (10, 20 y 30 minutos) y tipo y concentración de sal (NaCl y CaCl2, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 y 1.0 M) en la extracción de proteínas de harinas desgrasadas iPsophocarpus
de
semillas
maduras
tetrágono¡obus
L.);
de
frijoles
reportando
alados que
la
extractibilidad de proteínas es altamente dependiente del pH (más que de las otras variables). La máxima extracción proteica fue obtenida a pH 12 a 45°C con un tiempo de extracción de 30 minutos y la mínima a pH 4, 15°C y 10 minutos. También refieren que las diferentes combinaciones de tiempo y temperatura ensayada no afectaron significativamente a la extracción de proteínas. En cuanto a la relación harina-extractante encontraron que al incrementarse ésta, aumenta la cantidad de proteína extraída; sin embargo señalan que al utilizar la relación l;30 (w/v) Tecnología de Cereales
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el aumento fue solo del 5% respecto a la 1:20 (w/v) por lo cual indican que tan pequeño incremento no justifica el uso de grandes cantidades de solvente en vista del potencial problema para manipular el volumen de los extractos. Por esta razón recomiendan efectuar la extracción con una relación 1:20 (w/v). La extracción de proteínas fue más alta con la solución de NaCl que con la de CaCl2, observando un decrecimiento al utilizar concentraciones de NaCl entre 0.3 y LO M. King et ai (1985) obtuvieron aislados proteicos de harina desgrasada de la leguminosa lupino (Lupinus albus cv Multolupa), efectuando la extracción de proteína a pH 8.6 y precipitándola a tres pH isoeléctricos: 5.1, 4.2 y 4.9. El contenido proteico de los aislados, después de lavados con agua ajustada al pH de precipitación y liofilizados, fue de alrededor de 95%. Del total de proteína extraída (a pH 8.6), el 79.5% precipitó a pH 4.9 y el 80.3% a pH 5.1 y'pH 4.2. En cuanto al rendimiento, el aislado proteico a pH 4.9 correspondió al 25.2% del material de partida, en tanto que a pH 4.2 y 5.1 fue del 25.5%. Paredes-López et al. (1991) aislaron proteínas del garbanzo (Cicer arietinum), extrayéndolas de harinas desgrasadas de esa leguminosa con agua ajustada a pH 8.5 y precipitándolas isoeléctricamente a pH 4.5. El aislado después de lavado con agua ajustada a pH isoeléctrico y liofüizado mostró un contenido proteico de 84.8%, en base seca. II.4.
Propiedades funcionales de las proteínas de leguminosas Además de su importancia como fuente de aminoácidos en la nutrición, las proteínas influyen de manera determinante en las características Teológicas (elasticidad, cohesión, viscosidad, gelificación, etc.) y de textura de los alimentos (Cherry, 1981). Por estas cualidades, las proteínas se usan comercialmente en la
Tecnología de Cereales
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fabricación de productos alimenticios a los cuales confieren sus propiedades físicas y químicas. De manera general, las propiedades funcionales se definen como "cualquier propiedad fisicoquímica de los polímeros que afecta y modifica alguna característica de un alimento y que contribuye a la calidad final del producto" (Kinsella, 1976). Así, por ejemplo, son propiedades funcionales: La absorción de agua y grasa, la emulsificación,
gelificación,
la
formación
de
espuma,
la
solubilidad, etc. Estas dependen de factores intrínsecos propios de la molécula de proteína, como por ejemplo: La secuencia de aminoácidos,
peso
molecular,
carga
eléctrica,
solubilidad,
conformación, hidrofobicidad, etc.; así como también de factores extrínsecos del medio que las rodea como: pH, fuerza iónica, temperatura, constante dieléctrica, etc. (Badui, 1993). Las propiedades funcionales permiten predecir el comportamiento de los ingredientes proteicos dentro de un producto alimenticio, lo cual determinará su campo de aplicación en la industria de alimentos. Entre las leguminosas, la soya ha sido la más utilizada a nivel industrial debido a las propiedades funcionales que exhiben sus proteínas que la hacen apta para incorporarla en la elaboración de
diversos
alimentos.
Por
ejemplo,
por
su
capacidad
emulsificante, gelificante y de absorción de grasa es empleada en la industria cárnica para la elaboración de embutidos; por su capacidad de absorción de agua, en la confección de pastas y derivados; por su capacidad espumante se usa como sustituto de la clara de huevo en la industria de helados y confitería, etc. No obstante, en los años recientes se han realizado numerosas investigaciones relacionadas con las propiedades funcionales de las proteínas de semillas de otras leguminosas y actualmente muchas de ellas son también utilizadas en la preparación de varios productos alimenticios (Tjahjadi et al., 1988). Tecnología de Cereales
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Las propiedades de las proteínas inherentes a su funcionalidad no solo están determinadas por su origen, sino también por las condiciones del procesamiento utilizado para extraerlas de sus fuentes naturales. Algunas veces estas condiciones juegan un papel determinante, por lo cual no es posible hacer una regla general sobre las características funcionales de un cierto tipo de proteínas. Por lo general, las propiedades funcionales las presentan las proteínas, en mayor grado, en su estado natural normal; perdiéndose éstas, en gran medida, cuando ocurre la desnaturalización (Chan, 1983). Cada propiedad funcional de
las
proteínas
requiere
de
características diferentes. Por ejemplo, para la eficiente formación de espuma es importante la existencia de moléculas flexibles en la proteína, con pocas estructuras secundarias y terciarias; mientras que en la estabilidad de la espuma desempeña un papel primordial la elasticidad y cohesión molecular (Yildirim et al1996). Por otra parte, muchas de las propiedades funcionales están interrelacionadas, por eso, algunas veces, al modificarse una de ellas se producen cambios en el comportamiento de otras. II.4.1. Solubilidad La solubilidad en agua de los materiales proteicos es de gran importancia en Tecnología de los Alimentos. Aunque por sí misma esta propiedad sólo tiene aplicación directa en la elaboración de bebidas y productos similares; sin embargo, debe siempre ser determinada puesto que incide sobre
otras
propiedades
como,
por
ejemplo,
la
emulsificación, gelificación, formación de espuma, etc. Por eso ha sido usada como una medida para otras propiedades
funcionales
y
información
ponderable
sobre
ingrediente.
Tecnología de Cereales
Página 14
su
valoración la
da
proteína
una como
La solubilización es el resultado del balance entre fuerzas subyacentes proteína-proteína e interacciones proteínasolvente; lo cual implica que se establezca una fuerte interacción proteína-solvente para que el material proteico se solubilize en alto grado, de lo contrario se favorecerá la asociación pro teína-proteína que disminuye la solubilidad e incluso puede provocar la precipitación. Este balance es afectado por cambios en el pH del medio, en la concentración,
temperatura,
naturaleza
del
solvente,
presencia de otros componentes, etc. (Hermansson, 1979). II.4.2. Absorción de agua y grasa La absorción de agua y grasa son propiedades funcionales básicas
de
los
componentes
proteicos
los
cuales
determinan la calidad (textura, apariencia, retención de sabor) y rendimiento de productos cárnicos terminados, así como de muchas otras preparaciones alimenticias (Vani y Zayas, 1995). Las interacciones proteína-agua se efectúan por medio de los aminoácidos polares de naturaleza catiónica, aniónica o no iónica, y cada uno de ellos tiene diferente capacidad de retención de agua, siendo mayor ésta cuando el amoniácido se encuentra en forma ionizada; razón por la cual la absorción de agua está influenciada por el pH del medio (Badui, 1993). Esto implica que las estructuras secundarias y terciarias juegan un papel importante en la capacidad de absorción de agua de una proteína, debida a que los grupos hidrófilos deben estar expuestos al exterior en o con el agua para que sea efectiva la interacción. II.4.3. Emulsificacion Tecnología de Cereales
Página 15
La capacidad emulsificante y la estabilidad de la emulsión son
parámetros
usados
corrientemente
en
la
caracterización funcional de las proteínas. Hermansson (1979), establece claramente la diferencia entre estos dos términos, así, menciona que: "La capacidad emulsificante denota la cantidad máxima de aceite que puede ser emulsificada por una dispersión de proteína; mientras que la estabilidad de la emulsión se refiere a la capacidad de una
emulsión,
con
una
cierta
composición,
para
permanecer sin cambios". Las proteínas pueden actuar como emulsificadores porque reducen la tensión interfacial entre el agua y el aceite, formando películas firmes en la interfase lo cual evita la unión de las partículas de aceite (Kanterewicz et al., 1987). Para que esto ocurra las moléculas de proteína deben migrar hacia la interfase agua-aceite y reorientarse (previo desdoblamiento) de tal manera que sus aminoácidos apolares estén dirigidos hacia la fase lipídica y los polares hacia la fase acuosa. De lo anterior se infiere que el balance de aminoácidos hidrófobos e hidrófilos de una proteína es determinante en su propiedad emulsificadora. Si en la proteína predominan los sitios hidrófilos, ésta tenderá a solubilizarse en agua y su acción en la interfase sería casi nula. II.4.4. Formación de geles Una de las propiedades funcionales más importantes de las proteínas es su capacidad para formar geles después del calentamiento. La gelificación determina muchos parámetros reológicos en los productos alimenticios sólidos o semisólidos porque contribuye a la textura, Tecnología de Cereales
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apariencia y actúa como una matriz rígida que retiene no solamente agua sino también lípidos, proteínas disueltas, carbohidratos y otras especies (Ker y Toledo, 1992). Los geles en los alimentos son inducidos, por lo general, por tratamiento térmico de la suspensión, seguido de un rápido enfriamiento, aunque también pueden formarse por acción enzimàtica o por adición de iones divalentes. II.5.
Extracción y purificación de proteínas Actualmente, debido al incremento de la demanda proteinica en el mundo y la importancia en la nutrición, para la población en general. Es de gran interés en la dieta, las proteínas vegetales (leguminosas, pseudocereales, cereales, algas
y hojas), pues
son una nueva alternativa, en este contexto las proteínas aisladas de los vegetales están ganado importancia en la industria alimenticia a causa de su alto contenido proteínico La moderna tecnología de alimentos permite una utilización más eficaz de las proteínas vegetales, mediante la elaboración de extractos proteicos de mayor calidad, además del adecuado control de las propiedades hace su utilización cada vez más frecuente en la formulación de alimentos nuevos. Los fines perseguidos cuando se extraen las proteínas vegetales son: nutricional, funcional, organoléptico, económico, es decir: Mejorar el valor nutricional, obteniéndose mediante la
eliminación de sustancias toxicas. Mejorar las características organoléptica, resulta de la
eliminación durante la extracción de pigmentos y aromas. Mejorar las propiedades funcionales, las cuales resultan del enriquecimiento proteico y de los cambios de las condiciones del medio por eliminación de ciertos constituyentes indeseables.
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Valorar
las
producciones
alimenticias
tradicionales,
dándoles una mejor utilización de los recursos que se tiene. II.5.1. Concentrados proteicos Según Linden y Lorient (1994), los concentrados proteicos vegetales resultan de un enriquecimiento del material en su
contenido
proteínico,
mediante
una
separación
paulatina de sus componentes no proteínicos (Lípidos, fibra, carbohidratos, minerales, etc.), de tal manera que sus propiedades nutricionales no se modifiquen ni se pierdan 48 . El proceso de concentrado proteico implica una
serie
propiedades extracción
de
tratamientos,
fisicoquímicas (solubilidad,
que de
aprovechando los
solventes
las de
polaridad, fuerza iónica, pH
isoeléctrico), permiten separar la proteína. II.5.2. Aislados proteicos Los aislados proteicos son la forma comercial más purificada, que se logran eliminando los polisacáridos, oligosacáridos y algunos otros componentes ya sea por: hidrólisis y posterior precipitación, por adición de ácidos minerales, controlando los diferentes parámetros como: el pH, temperatura, solubilidad y otros, que permiten el enriquecimiento de la proteína requerida. II.5.3. Métodos de Obtención Los aislados proteicos pueden obtenerse a partir de un concentrado proteico, así como de la materia prima natural. La extracción y purificación de los constituyentes proteicos, están basados en el método de obtención de aislados proteicos de leguminosas como la soya y los
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lupinos, entre ellos el tarwi (esquema 1 y 2) o métodos para aislar proteínas de los cereales. Figura 1. Obtención de aislados proteicos de soya.
Nota: Medrano R. (1990).
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a) Se parte de harina sin tratamiento alguno o desengrasada que ha recibido un tratamiento
y
la
extracción se efectúa con agua y álcalis (NaOH)
a
pH
8,0
–
11
el
térmico
residuo
mínimo
insoluble
contiene
principalmente polisacáridos insolubles que se eliminan por centrifugación, incluyendo la fibra. b) El extracto obtenido se acidifica (HCl) a pH isoeléctrico de la proteína 4,5 lo que hace que precipite la mayor parte de la proteína que se separa del suero (fracción soluble) por centrifugación, posteriormente se lava y se neutraliza la proteína asilada. c) Finalmente se seca de forma natural o artificial. II.6.
Evaluación de las propiedades funcionales En la industria alimentaria son muy utilizados los procesos para producir concentrados y aislados de proteína de alta calidad, los resultados de las investigaciones son de bastante utilidad para comprender mejor algunas de las operaciones tradicionales del procesamiento
de
los
alimentos
que
dependen
de
las
propiedades funcionales de las proteínas,
las
cuales
sujetas
de
gelatinización,
a
la
solubilidad,
capacidad
están
capacidad emulsificante entre otros. II.6.1. Solubilidad Una propiedad importante de la proteína es la solubilidad, la cual permite predecir sus potencialidades funcionales en la formulación de dietas alimenticias. Los productos proteínicos de origen vegetal como son los concentrados y aislados proteicos para poder tener una gran aplicación en los sistemas alimenticios, tienen que ser altamente solubles en pHs cercanos a neutro 7.
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La solubilidad de la proteína es afectada por el pH, la fuerza iónica, la temperatura, los cationes divalentes y la composición de aminoácidos de la proteína. a) Efecto del pH Debido a la naturaleza anfoterica, la solubilidad de las proteínas está muy influenciada por el pH, está es mínima en su punto isoeléctrico (PI) que depende principalmente
de
la
estructura
de
la
proteína,
dependiendo del pH del sistema, estos polímeros pueden actuar como cationes o como aniones, lo que repercute en el aumento de la solubilidad y estabilidad. En general, a valores de pH diferentes del punto isoeléctrico habrá un aumento significativo en la solubilidad de las proteínas, pero que la fuerza iónica, el tipo de solvente, la temperatura y otros jugaran también un papel importante. b) Fuerza Iónica Las sales tienen una influencia en la solubilidad da les proteínas globulares y su efecto no solo depende de su concentración sino también de las cargas eléctricas de sus cationes y aniones, esto se debe principalmente a que las proteínas al ser macromoléculas ionizables se ven alteradas por las interacciones electroestáticas que establecen consigo mismas
y el medio que las
rodea. Así se ve que a bajas concentraciones salinas aumenta la solubilidad de las proteínas, al contrario, a concentraciones salinas altas disminuye la solubilidad. En ambos puede aplicarse la ecuación de J. Cohn: log S = β – Ks × µ S = solubilidad de la proteína en gramos/litro Tecnología de Cereales
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Ks = constante de salado (depende de la naturaleza de la proteína y de la sal usada, pero es independiente del pH y T). β = logaritmo de la solubilidad hipotética a fuerza iónica cero (depende del pH y T). µ = fuerza iónica del solvente. Por esta razón generalmente se usa el concepto de fuerza iónica en lugar de molaridad o normalidad y viene dado por: µ = ½ (Ci x (Zi)2) Ci = concentración molar del ión presente en la solución. Zi = número de carga del ión. A este fenómeno se lo conoce como precipitación por salado. c) Efecto de la Temperatura Las proteínas aumentan su solubilidad con el aumento de la temperatura en el rango de 10 a 50 ºC, alcanzando su máximo alrededor de los 45 ºC, cuando se exceden estos límites, los polímeros tienden a desnaturalizarse y en ocasiones a precipitar. d) Efecto de los disolventes. La adición de disolventes orgánicos a las soluciones de proteínas causa un cambio en la constante dieléctrica del sistema que influye de manera muy marcada en la estabilidad y la solubilidad de estos polímeros. II.7.
Potencial alimentario de las proteínas Su alta calidad nutritiva y gama única de propiedades funcionales, convierte a las proteínas en una herramienta valiosa y de amplia variedad producir productos, algunos de estos aspectos
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funcionales
de
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los
concentrados
y
aislados
proteicos de
agua
son, y
la emulsificación, su alta solubilidad, absorción aceite,
comportamiento
reológico,
capacidad
gelificante, batido/espumado, entre otros que son utilizados para la
fabricación
fibras
texturizadas,
desarrolladores
de
la
cremosidad, miméticos de la grasa, opacidad y adherencia en una
variedad
de
sistemas
alimenticios.
Los
beneficios
nutricionales incluyen un bajo contenido calórico de los alimentos. Los aislados proteicos pueden ser utilizados en pastelería, en la elaboración de bebidas para deportistas, en la elaboración de embutidos y otros.
III.
MATERIALES Y METODOS III.1.
Lugar de Ejecución LA presente practica de aislado proteico se llevó a cabo en los laboratorios de Instrumentación y microbiología en la Universidad Nacional Del Centro Del Perú. FACAP - TARMA.
III.2.
Materiales y equipos
Vaso de precipitación de 100m Baño maría Agitador magnético Potenciómetro con soluciones buffer Centrífuga Bureta de 10 ml Soporte universal Reloj Harina de habas 50 grs Agua destilada 1000 ml
Reactivos: Hidróxido de Sodio (NaOH) al 1 N
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III.3.
Ácido clorhídrico (HCl) 1 N
Procedimiento a) Pesar 50 g. de harina de habas b) Diluir la harina de habas en 500 ml de agua destilada, mediante un agitador magnético a temperatura de 30°c por un tiempo de 40 minutos. adicionando constantemente NaOH 1N hasta llegar a pH 9. c) Llevar la suspensión a una centrifuga a velocidad de 3000 rpm por 20 min. d) Después de
centrifugarse
separa
el
extracto
proteico (líquido) del precipitado (sólido). e) El extracto proteico se agita por 15 minutos a temperatura de 30°C y se adiciona constantemente HCl1 N hasta llegar a pH 4,6. f) Luego se centrifuga a 3000 rpm por 20 min. g) Al terminar de centrifugar se separa el líquido del precipitado proteico. h) Al este precipitado proteico se le hace dos lavados con agua destilada en relación de 1/10 (aislado proteico y agua destilada), luego se centrifuga a 4000 rpm por 10 min. i) Se obtiene el aislado proteico que luego es secado mediante un liofilizador a temperatura de congelación 20°C y temperatura de sublimación a temperatura de 20° C por 48 horas.
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IV.
RESULTADOS Y DISCUSIONES IV.1.
Resultados
Tabla 2. Resultados de los pesos en centrifugación y secado PESOS
Centrifugación
Secado
PESO 1
3.08
0.243
PESO 2
3.44
0.271
PESO 3
2.66
0.259
Como podemos observar en la Tabla 2 el rendimiento fue mínimo. De 25 g de muestra de harina de habas. IV.2.
Discusiones El proceso de aislamiento se basa en las diferencias de solubilidad y el punto isoeléctrico como es que se recalcó en la practica el pH juega un papel importante como indica Naczk et al., (1986); El proceso de aislamiento se basa en las diferencias de solubilidades y en el punto isoeléctrico de las distintas fracciones proteicas que componen a la semilla. Para la obtención de los aislados se parte de harinas desgrasadas que hayan recibido un tratamiento térmico mínimo, efectuándose la extracción de las proteínas, por lo general, con agua o álcalis a un valor de pH que depende de la solubilidad de las proteínas que serán aisladas (por lo común mayor de 7.5); los polisacáridos y otras sustancias contenidas en el residuo insoluble se separan por centrifugación. Basándose en el punto isoeléctrico de las fracciones proteicas de las semillas, se ajusta el pH del extracto a un determinado valor a fin de que precipiten la mayor cantidad posible de sus proteínas.
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Aislados y concentrados proteicos provenientes de fuentes vegetales juegan un papel importante en muchas formulaciones de nuevos productos alimenticios. La aceptabilidad de tales preparaciones proteicas depende de su calidad sensorial, valor nutricional y de sus propiedades funcionales, todas las cuales son afectadas por el método de obtención. Como podemos observar en la Tabla 2, los rendimientos de la harina de habas es relativamente bajo puesto que esto es ocasionado por la variación de pH como lo indica King et al (1985). El rendimiento del aislado proteico está en función de la extracción de proteínas de la semilla y de las condiciones de la precipitación isoeléctrica. A fin de lograr el mayor rendimiento posible en la obtención del aislado se debe procurar que la extracción de proteínas sea máxima. Son varias las condiciones que influyen sobre la extracción proteica: pH, temperatura, tiempo de extracción, relación harina-extractante, efectos de sales, etc. Por lo que corroborando con Naczk et al. (1986). Indica que Debido a la naturaleza anfoterica, la solubilidad de las proteínas está muy influenciada por el pH, está es mínima en su punto isoeléctrico (PI) que depende principalmente de la estructura de la proteína, dependiendo del pH del sistema, estos polímeros pueden actuar como cationes o como aniones, lo que repercute en el aumento de la solubilidad y estabilidad. En general, a valores de pH diferentes del punto isoeléctrico habrá un aumento significativo en la solubilidad de las proteínas, pero que la fuerza iónica, el tipo de solvente, la temperatura y otros jugaran también un papel importante. V.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES V.1.
Conclusiones
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Se obtuvo el aislado proteico de la harina de habas por extracción alcalina y precipitación Isoeléctrica que son los métodos más efectivos que se puede elaborar en laboratorios in situ, lo que resulto un peso de 1gr aprox. de proteína aislada.
Se caracterizó el producto para su posterior agregado en un producto terminado.
V.2.
Recomendaciones
Evaluar las características químico proximal de la harina para su posterior aislamiento de proteínas in situ.
Darle un valor agregado en alimentos funcionales como el yogurt,
mayonesas,
embutidos,
etc.
para
su
enriquecimiento proteico.
VI.
CUESTIONARIO VI.1. ¿Cómo influye una solución alcalina en la obtención de un extracto proteico? Debido a la naturaleza anfoterica, la solubilidad de las proteínas está muy influenciada por el pH, está es mínima en su punto isoeléctrico (PI) que depende principalmente de la estructura de la proteína, dependiendo del pH del sistema, estos polímeros pueden actuar como cationes o como aniones, lo que repercute
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en el aumento de la solubilidad y estabilidad. En general, a valores de pH diferentes del punto isoeléctrico habrá un aumento significativo en la solubilidad de las proteínas, pero que la fuerza iónica, el tipo de solvente, la temperatura y otros jugaran también un papel importante. VI.2. ¿Por qué el pH es de 4.0 a 5.0 en el precipitado proteico? El pH del medio donde está inmersa la proteína influye marcadamente en su solubilidad. Para la mayoría de las proteínas
la
solubilidad
es
mínima
a
valores
de
pH
correspondientes a su punto isoeléctrico y aumenta al alejarse de él. Esto se debe a que en el punto isoeléctrico se igualan las cargas eléctricas positivas y negativas de los polímeros, lo cual favorece la interacción protcína-proteína que induce a la agregación, disminuyendo por consiguiente la solubilidad. Las proteínas de las leguminosas contienen más aminoácidos ácidos que básicos (como la mayoría de las proteínas), por eso sus puntos isoeléctricos se encuentran, por lo general, en el rango de pH ácido (pH menor que 7), siendo, en consecuencia, su solubilidad mayor en el lado alcalino. VI.3. ¿Cómo se usan los aislados proteicos? Actualmente los aislados proteicos más extendidos son los de soja, ya que ofrecen ventajas económicas, nutricionales y funcionales manteniendo las cualidades sensoriales deseables necesarias para la aceptación por el consumidor (Wagner et al., 1990, Nagano et al., 1996, Henn et al., 1998). Hoy día existen una
gran
variedad
de
aislados
de
soja
disponibles
comercialmente, diseñados específica- mente para proporcionar las características desea- das según el alimento de que se trate. La mayoría de las aplicaciones tienen lugar en alimentos tradicionales que ya tienen establecidos una serie de parámetros de utilización y calidad. Para tener éxito en estos productos, los Tecnología de Cereales
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aislados deben mantener esta calidad. Esto quiere decir igual o similar color, sabor, aroma, textura y composición química y nutricional. Estos requerimientos, exigidos por el consumidor, determinan el grado de sustitución proteica. En los últimos años también se han producido aislados proteicos de otros cultivos como colza (Zhou et al.,1990, Gonçalves et al., 1997, Xu et al., 1994b, Mahajan et al., 1995), trigo (Hettiarachchy et al., 1996, Ahmedna et al., 1999), maiz (Lin et al., 1987), gar- banzo (Sánchez-Vioque et al., 1999), girasol (Saeed et al., 1988) o Phaseolus (Apostolatos 1984, Chau, C.-F. et al., 1997) e incluso de cultivos menores como amaranto (Martínez et al., 1996). Por último, las proteínas de los aislados pueden ser modificadas quimicamente, como por ejemplo mediante acilación para mejorar determinadas propiedades como la solubilidad (Wanasundara et al., 1997) o mediante desamidación ácida para mejorar otras propiedades funcionales (Mimouni et al., 1994). La mejora de la nutrición es la razón primera para el uso de los aislados en carnes magras, fórmulas infantiles, bebidas nutritivas para adultos y suplementos proteicos. Así, en productos de carne magra proporcionan beneficios a personas con un alto nivel de colesterol y triglicéridos en sangre, ya que, además de disminuir el contenido en grasas del pro- ducto, las proteínas vegetales tienen efectos beneficiosos en la reducción de los niveles de colesterol (Sautier et al., 1986). Las fórmulas infantiles basa- das en los aislados se elaboran para proporcionar una nutrición completa y las calorías especificadas a los niños alérgicos o que no pueden tomar leche de vaca, así como al resto de los niños. Las principales ventajas en las bebidas nutritivas para adultos son la flexibilidad de formulación y los efectos hipolipidémicos. Pero, en cualquier caso, igual que con los alimentos tradicionales, los beneficios nutritivos tienen que ir acompañados con una calidad funcional adecuada para que sean aceptados por el Tecnología de Cereales
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consumidor. Así, en un gran número de aplicaciones, los aislados proteicos vegetales se usan también por sus propiedades funcionales. Así, se emplean para aclarar el color, mejorar la textura de carnes de aves deshuesadas y para unir piezas intactas de músculos (Kolar et al., 1985). También proporcionan textura a las sal- chichas, mejoran la funcionalidad de pates y mejoran la textura de los productos de panadería y pastas (Seyam et al., 1983). Por último, también se han usado en el procesado de quesos (El-Sayed,1997). En conclusión, la disponibilidad en grandes cantidades de fuentes proteicas
vegetales
como
la
harina
desengrasada
de
oleaginosas, junto con la tendencia a reducir la ingesta de proteínas animales, hace que en los últimos años se esté produciendo un gran desarrollo en los procesos de extracción y mejora de estas proteínas vegetales para su uso en alimentación humana. En este sentido, en los próximos años se va a producir un incremento en la disponibilidad de nuevas fuentes proteicas vegetales y en la transformación de estas para su aplicación con fines alimenticios muy concretos conformes a las demandas del mercado en alimentación especializada (infantil o clínica).
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VII.
REFERENCIA BIBLIOGRAFICA Abbey, B.W. and Ibeh, G.O. (1987). Functional-properties of raw and heat processed Brown Bean {Canavaiia rosea DC) flour. J. Food Sci.52(2):406-408. Abbey, B.W. and Ibeh, G.O, (1988). Functional properties of raw an heat processed cowpea (Vigna unguiculata, Walp) flour. J. Food Sci. 53(6): 1775-1791. Alanis-Guzmán, M.G. (1995). Chemical, nutritional and functional characterization of proteins extracted from wild mustard. Economic Botany. 49(3):260-268. AO AC. 1990. Bello, A.B. and Okezie, B.O. (1989). Effect of extraction conditions on the cxtractability of winged bean (Psophocarpus tetragonolobus DC) proteins. J. Food Sci. 54(6):1989-1990. Carbonaro, M.; Cappelloni, M.; Nicoli, S.; Lucarini, M. and Camovale, E (1997). Solubility-Digestibility Relationship of Legume Proteins. J Agric. Food Chem. 45(9):3387-3394. Pellet, P L. y Young, V.R. Editores. (1980). Evaluación nutricional de alimentos proteinicos. Publicación Técnica. UNU, pp. 3-145. Villacrés E., E. Peralta, M. Fonseca, G. Segovia (2006). Identificar aplicaciones
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VIII.
ANEXOS
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