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julio-diciembre 2022
ISSN 2953-6367 Vol. 3, No.6, PP.69-78
http://revistainvestigo.com DOI: https://doi.org/10.56519/rci.v3i6.69
Silvia Estefania León Morejón1, Denis Viterbo Moncayo Palchisaca2
{leon.silvia.e@gmail.com 1, vite.p94@gmail.com2}
Fecha de recepción: 10 de agosto de 2022 /Fecha de aceptación: 7 de octubre de 2022 /Fecha de publicación: 29 de diciembre de 2022
Palabras clave: proteína, pH, solubilidad, método.
Keywords: protein, pH, solubility, method.
1 Investigador Independiente, Ecuador.
2 Investigador Independiente, Ecuador.
Riobamba – Ecuador Cel: +593 97 911 9620
revisinvestigo@gmail.com 69
A nivel mundial debido a las enfermedades terminales los consumidores han generado nuevas tendencias de consumo de alimentos, una de ellas, la sustitución de proteína animal por vegetal. La cual va relacionada con los mitos y el creciente interés de los consumidores por su salud y bienestar (1). Debido a lo anterior, los estudios se han enfocado en fuentes alternativas de proteínas que pueden suministrar cantidades suficientes de aminoácidos esenciales, donde las proteínas de origen vegetales representan una fuente importante de nutrientes y propiedades de gran interés, debido a su alto contenido de proteína, variedad, disponibilidad, aceptabilidad y bajo costo (2).
Las proteínas presentan una elevada capacidad biológica en el organismo de personas, gracias a su función estructural, son usadas en procesos de crecimiento y reparación del organismo de las personas y pueden ser empleadas como fuente de energía en caso de que las reservas de lípidos y glúcidos. Son macromoléculas de origen orgánico, constituidas principalmente de carbono, hidrogeno, oxígeno, nitrógeno y azufre, que se encuentran conformadas por secuencias de aminoácidos unidas entre sí por enlaces peptídico (3), La calidad biológica de las proteínas viene determinada por el tipo de aminoácidos presentes en la secuencia que la conforman (4). Cada vez existe más investigaciones que sugieren que las proteínas de origen vegetal presentan efectos benéficos en diferentes sistemas del organismo, particularmente en el tejido adiposo se ha encontrado que muestran actividad antioxidativa, antiinflamatoria, lipolítica y acción en la sensibilidad de insulina (5).
La cadena y tipo de aminoácidos que conforman las proteínas determinan la calidad biológica de la proteína aislada. Además, los monómeros de las proteínas se pueden clasificar en aminoácidos esenciales, cuando solo pueden ser obtenidos a través de la dieta y aminoácidos no esenciales, cuando estos pueden ser sintetizados a partir de los alimentos que ingerimos. La importancia de los aislados de proteínas de origen vegetal en la dieta se debe a la aportación de aminoácidos esenciales necesarios para el desarrollo y mantenimiento de células y tejidos del cuerpo humano. Como consecuencia de la digestión de las proteínas, además de aminoácidos libres, se liberan péptidos, que son cadenas con distintos números de aminoácidos (6). Las proteínas de origen vegetal aisladas podrían poseer un alto valor como ingredientes funcionales
(7) (8) manifiesta que la industria alimentaria se encuentra en la búsqueda de proteínas alternativas que puedan competir con las que, con las proteínas de origen vegetal. Para aislar proteína vegetal pueden ser obtenidos por el método de solubilización alcalina, (9) seguido de precipitación en el punto isoeléctrico (10).
Citado por Nesterenko las proteínas de los vegetales se pueden clasificar de acuerdo a su localización; embrión y periodismo, a su función; actividad enzimática, estructurales y embolismales, características al momento de aislar la proteína. Para la extracción de proteínas se utiliza varios solventes; proteína soluble en agua (albuminas) soluciones salinas (globulinas), soluciones alcohólicas (prolaminas), soluciones acidas o básicas (glutelinas) (11).
El presente estudio constituye un aporte para la investigación, la industria de alimentos, y farmacéutica. La iniciativa del estudio son por las propiedades que poseen los aislados proteicos de origen vegetal (12), además del análisis del método del punto isoeléctrico y su influencia en porcentaje del rendimiento de proteína y el contenido de proteína, en ciertos estudios el método de la precipitación isoeléctrica para la extracción de proteínas de origen vegetal, cada vez es más aplicado debido a su bajo costo y mayor rendimiento. En algunos estudios de quinua y cañihua a pH 10,5 se obtiene el máximo rendimiento y a pH 7,5 el mínimo rendimiento (13).
En los aislados proteicos particularmente se analiza el mejor método de extracción en base al rendimiento, pureza, color, contenido proteico o características funcionales. En el presente estudio se analizará la influencia del punto isoeléctrico en el rendimiento de aliados de origen vegetal y en el contenido. Con ese estudio se espera resolver la siguiente interrogante: ¿Afecta el punto isoeléctrico en el porcentaje de aislados proteicos y su contenido de proteína en alimentos de origen vegetal?, siendo un punto de partida para investigar varias fuentes donde se analiza el método de precipitación isoeléctrica.
La metodología aplicada fue una revisión bibliográfica de distintos documentos científicos de investigaciones acerca los aislados proteicos de origen vegetal y la influencia del punto isoeléctrico en el rendimiento y contenido proteico. Se analizaron varios artículos aplicando el Methodoly Research especificado en la tabla N°1, método que se utilizó para la búsqueda y análisis de información científica.
Tabla 1. Methodoly Research
Pregunta de Investigación | ¿Cómo influye el punto isoeléctrico en el rendimiento de aislados proteicos de origen vegetal? |
ESTRATEGIA DE BUSQUEDA | Aislados proteicos Punto isoeléctrico de proteína vegetales Aislado proteicos de oleaginosas Aislados proteicos de cereales |
Concentración de proteína | |
FUENTES DE INFORMACION | ARTICULOS CIENTIFICO |
MOTOR DE BUSQUEDA | GOOGLE ACADEMICO, ERIC |
CRITERIO DE BUSQUEDA | GOOGLE ACADEMICO CEREALES "AISLADOS PROTEICOS"" PUNTO ISOELÉCTRICO"PROTEÍNAS VEGETALES" AISLADOS+PROTEICOS+QUINUA+RENDIMIENTO AISLADOS+PROTEICOS+AMARANTO+RENDIMIENTO QUINOA+PROTEIN ISOLATE HYDROLYSIS+OF +PROTEIN PROTEIN+ISOLATION+EXTRACTION+ OPTIMIZATION ERIC PROTEIN+ISOLATION MICROSOFT ACADEMIC SEARCH EXTRACCION+PROTEINAS+PUNTO ISOLECTRICO EXTRACCION+PROTEINAS+PUNTO ISOLECTRICO-RENDIMIENTO EXTRACCION+PROTEINAS+PUNTO ISOLECTRICO+CEREALES |
CRITERIO DE INCLUSIÓN | Aislados proteicos cereales Extracción de proteínas, método punto isoeléctrico de origen vegetal Hidrolisis de proteína INGLES ESPAÑOL PUBLICACION DESDE 2010 INGLES Protein+isolation hydrolysis of protein Protein isolation extraction optimization |
CRITERIO DE EXCLUSIÓN | Estudios económicos. |
CRITERIOS DE EVALUACIÓN | PROBLEMA: Aislamiento de proteína de origen vegetal utilizando diferentes phs. METODOLOGÍA UTILIZADA: Methodoly Research para la búsqueda de información científica. SOLUCIONES: Efecto de los pHs en el rendimiento de los aislados y concentración de proteína. |
ANALISIS DE INFORMACION | RESUMEN, METOLOGIA, RESULTADOS |
Los motores de búsqueda utilizados para la revisión bibliográfica son Google Académico, MAS, Scielo, analizando artículos científicos indexadas con información aprobada anteriormente de los últimos 10 años.
Las proteínas son las macromoléculas orgánicas más abundantes en las células vivas, estas se desempeñan como componentes estructurales, enzimas, hormonas, mensajeros, transportadores y componentes del sistema inmune, constituyen un total de 20 aminoácidos (14), donde 9 de ellos el organismo no los puede sintetizar, y son llamados esenciales, razón por la cual cada vez existe más investigaciones de aislados proteicos de origen vegetal, debido a las propiedades funcionales que pueden presentar (15).
Los concentrados proteicos se caracterizan por presentar en su composición un contenido proteico aproximado del 80% de su peso seco (16). Estos pueden ser elaborados a partir de semillas, hojas, cereales, nueces desgrasadas o enteras, en función del tipo de grano y del uso o fin con el que se produzca el concentrado. El pH es con el cual el número de cargas positivas se iguala al número de cargas negativas que aportan los grupos ionizables de una molécula o proteína. En el punto isoeléctrico la carga neta de la molécula y/o proteína es cero (17).
Un cambio en el pH del ambiente natural de las proteínas, existirá modificaciones en su conformación debido a cambios en la ionización de las cadenas laterales cargadas. Para procesos de extracción de proteínas de origen vegetal el tratamiento alcalino el que se aplica con mayor frecuencia. Donde el aislamiento se realiza solubilización alcalina a valores de pH cercanos a 10.96 (3).
El punto isoeléctrico en algunas leguminosas es de 4.5, en el caso del trigo 4.22 y en las proteínas de arroz alrededor de 4.26 (18). En cambio (4) estableció que el rango de mayor precipitación de las proteínas se logra a pHs comprendidos entre 4 y 4.25. También los solventes altamente alcalinos ayudan a romper los puentes de hidrógeno y a disociar el hidrógeno de los grupos sulfato carbólico, así el incremento de la carga superficial de las moléculas proteicas aumenta la solubilidad en agua y aumentando la precipitación del aislado (19), como muestran estudios previos, en los que se utilizó como solvente NaOH al 0.1M, logrando extracciones entre el 55% y 90% de proteína de arroz y 56,4% de proteína de hojas de té (19). En el presente estudio se analiza algunos estudios de extracción de proteínas de origen de vegetales como se detalla a continuación.
Aislado de Moringa: en el estudio se analiza las semillas de un árbol de rápido crecimiento y alto contenido proteico, fuente factible de proteína vegetal, los valores más altos de proteína se presentaron para el tratamiento extraído a un pH de 11.0 en la solubilización alcalina y pH de
4.0 en la precipitación isoeléctrica, obteniendo un contenido proteico de 49.67 %, valor relativamente bajo considerando que fue extraído de semilla, la cual tiene un 37.48 % de
proteína (20). En otros estudios Bocarando manifiesta que es posible obtener un aislado mediante solubilización alcalina con un rango de pH de 11.5-13.0, y precipitación isoeléctrica de 3.0-5.5 siendo las proteínas tipo globulares, las que presentan la mínima solubilidad (21). En el pH de 3.0-5.5 se genera mayor interacción proteína-proteína, y por tanto genera su precipitación, ya que la solubilidad de la proteína es mínima en ese punto (21). En semillas de moringa la fracción de proteína mayoritaria fueron las albúminas seguidas por las glutelinas y globulinas, siendo estas últimas las que presentan un mayor número de bandas de alto y bajo peso molecular (22).
Aislado de quinua: En el speudocereal la quinua existe un sin número de investigaciones tanto de método de extracción como de las propiedades funcionales, (23) investigaron la extracción de proteína a pH de 2,5 y 3,5 siendo la solubilidad es moderada, así como a pH 5,5; 6,5 y 7,5 donde la solubilidad de las proteínas es mucho mayor. El método de punto isoeléctrico, es sencillo y de bajo costo, no altera el contenido de proteínas (totales y solubles) y es una alternativa tecnológica viable a nivel industrial (24). (18) analizan las condiciones para la extracción de proteína, propiedades físicas químicas en semillas de quinua, aislando a valor de pH alcalino 10, seguido de precipitación en un valor de pH ácido 4,5, obteniendo un mayor rendimiento de aisaldo. (24) obtuvo como resultados la quinua analizada tiene un contenido proteico de 14,15 ± 0,28 %; el aislado presentó cantidades de proteína total y soluble de 70,10 ± 0,77 % y 66,96 ± 0,79 mg BSA/mL respectivamente, en este tipo de speudocereal debido a sus propiedades existe más fuentes bibliográficas de los métodos de extracción y análisis del punto isoeléctrico en comparación de otras fuentes de proteínas de origen vegetal.
Colza: En algunas investigaciones han analizado la colza, (25) aislaron proteína por el método extracción básica de las proteínas solubles seguido de una precipitación acida en el punto isoeléctrico pH 4,5 con etanol y acetona, obteniéndose un aislado proteico con un 86 % de proteína (26), en la investigación obtención y caracterización de aislados proteicos de colza analiza el mismo método de extracción básica de las proteínas solubles seguido de una precipitación acida en el punto isoeléctrico.
Arroz: El mayor rendimiento de extracción se obtuvo a pH 12,0 El contenido proteico del concentrado fue 66.9 ± 2.9 %, un pH (27).
Sacha Inchi: El investigador realiza una extracción de proteína a partir de la torta de Sacha Inchi en función al pH mostrando que a pH 9 se obtiene un mejor rendimiento, aumentando el rendimiento en condiciones alcalinas siendo el mejor rendimiento de 72,2 ± 1,43 % de proteínas extraídas a pH 12 (28). En otros estudios el rendimiento proteico obtenido de 69,25-79,52% en un rango de pH (1-12) (29). A pesar de haber extraído con el mismo pH y método existe ciertas diferencias en los rendimientos esto podría ser atribuida principalmente a la relación torta:
solvente y al grado de desnaturalización que sufrieron las proteínas durante la extracción de aceite debido a la fricción generada en la prensa (29).
Además, el pH del punto isoeléctrico determina en gran medida el color, valores de pH menor a 3 presenta tonalidades negras y pH mayores a 3 tonalidades cafés-grises, además el ph de extracción afecta en la concentración de proteína, a ph 5-11 obtuvieron un porcentaje de 62,86
(21). De una manera resumida podríamos decir que el punto isoeléctrico afecta en el rendimiento y algunas propiedades de las proteínas, y para conseguir una mayor precipitación, la proteína debe ser liberadas de las células vegetales que las contiene (30) utilizando solventes selectivos con respecto al soluto. Este método es uno de los más utilizados, debido a la facilidad de su implementación y los altos rendimientos obtenidos de proteína permitiendo la adecuada separación de sustancias no-proteicas.
En la revisión bibliográfica de algunos estudios sobre la influencia del punto isoeléctrico en extracción de proteína de origen vegetal, tiene gran potencial debido a su empleo en investigaciones e industrias de alimentos y farmacéutica debido a su bajo costo y rendimiento de proteínas, sin embargo, será necesario estudios con una amplia gama de phs y solventes aplicando a diferentes fuentes de proteínas, lo que se ha vuelto un tema de relevancia en los trabajos de investigación recientes con el fin de optimizar los procesos de extracción para incrementar su rentabilidad.
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