Evaluación de las Propiedades Funcionales del Aislado Proteico de Soya (Glycine max)

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

ESCUELA DE POSTGRADO

TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS

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Evaluación de las Propiedades Funcionales del Aislado Proteico de Soya (Glycine max)

ASIGNATURA:

Química de Alimentos Avanzada

CATEDRÁTICO:

Mg. Sc. Christian Encina Zelada

ALUMNOS:

Ruth Chamorro Gómez

MenciaLiberato Castillo

Elmer Veliz Bermeo

Joel Coaquira Quispe

La Molina, Mayo de 2015

1. Introducción

El consumo de proteínas de alta calidad es esencial para mantener una buena salud. Las proteínas animales son mejores fuentes de proteínas de alta calidad que las proteínas vegetales, vegetales, principalmente de leguminosas de grano, se han utilizado ampliamente durante muchos años en la industria alimentaria como ingredientes de productos alimenticios debido a su contenido de aminoácidos; la utilidad potencial de los aislados y concentrados de proteínas de las plantas depende de la versatilidad de sus propiedades funcionales, las cuales están influenciados por varios factores intrínsecos tales como la composición y conformación, así como por factores ambientales tales como la composición del sistema de modelo o alimentos (Martínez-Flores et al. 2006).

Muchos productos ricos en  proteínas tienen una amplia gama de propiedades que potencialmente pueden ser  utilizados en sistemas alimentarios como aglutinantes, emulsionantes, y agentes gelificantes; la mejora de las propiedades funcionales de estas proteínas, incluyendo solubilidad, retención de agua, retención de aceite, capacidad emulsionante, y características espumantes son un gran desafío para la ciencia de los alimentos. Una alternativa es producir una forma de producto con proteínas concentradas y aisladas que puedan utilizarse como ingredientes de alimentos debido a la capacidad de sus propiedades funcionales (Taheri et al. 2102).

Cabe resaltar que las propiedades funcionales de las proteínas dependen de su naturaleza, morfología y estructura. El objetivo de la investigación es:

• Evaluar el efecto del pH en la capacidad de retención de agua y capacidad emulsificante y del aislado proteico de soya.
• Evaluar la estabilidad de la emulsión del aislado proteico de soya

1. Revisión de Literatura

1. Soya

La soya es una fuente rica en proteínas que se emplea en la dieta como ingrediente o como producto principal, ya que aporta un excelente valor nutritivo y por sus distintas propiedades funcionales en los sistemas alimentarios; los productos de soya ofrecen muchos beneficios para la salud. De acuerdo con la Administración de Drogas y Alimentos de Estados Unidos, los alimentos que contienen proteínas de soya pueden reducir el riesgo de enfermedades cardiovasculares (arterias coronarias), cuando se usan en combinación con una dieta baja en grasas saturadas y colesterol. Por lo tanto, es necesario inducir el consumo de soya o sus derivados como aislados e hidrolizados, debido a que, de esta forma permiten asimilar la alta concentración de proteína. Muchas de las propiedades funcionales influyen sobre el carácter sensorial del alimento (textura), pero juegan un papel decisivo en el comportamiento físico de los alimentos o de los ingredientes alimenticios durante su preparación, transformación o almacenamiento (Cheftel et al. 1989).

El uso de la proteína, como un ingrediente funcional, contribuye significativamente al uso general de la soya para propósitos alimenticios y de salud. Con el crecimiento de la demanda de alimentos, particularmente los alimentos llamados de conveniencia con mejor funcionalidad y un precio más razonable, el uso de la proteína de soya aumentará en el futuro. (Cherry 1981).

Los ingredientes de proteína de soya deben poseer propiedades funcionales adecuados para aplicaciones alimentarias y la aceptabilidad del consumidor. Estas son las características físico-químicas intrínsecas afectan el comportamiento de la proteína en sistemas alimentarios durante su procesamiento, fabricación, almacenamiento y preparación, por ejemplo: la sorción, solubilidad, gelificación, surfactancia, y formación de película. Estas propiedades reflejan la composición y conformación de las proteínas, sus interacciones con otros componentes de los alimentos, y se ven afectados por el procesamiento de los tratamientos y el medio ambiente (Kinsella 1979)

1. Propiedades funcionales de las Proteínas

1. Capacidad de Retención de Agua (CRA)

La retención de agua connota aquella agua que es retenida por una proteína después de una filtración y de la aplicación moderada o fuerza centrífuga  (Kinsella y Melachouris 1976). Según Linden y Lorient (1996) la retención de agua por parte de los polvos puede explicarse por las pequeñas cantidades de agua ligada fuertemente estructurada.

Los cambios de pH, a través de su influencia sobre la ionización y la magnitud de la carga neta de la molécula proteica, alteran las fuerzas interactivas atractivas y repulsivas, de la proteína y modifican su aptitud para asociarse con el agua (Fennema 1993).

Las proteínas presentan diferentes capacidades de retención de agua, debido a la facilidad que tiene de interaccionar con las moléculas de este disolvente a través de puentes de hidrógeno. Los grados de hidratación se deben en parte a las diferencias que existen en relación a los aminoácidos polares y no polares de cada proteínas. La conformación tridimensional de las proteínas ejerce a su vez una influencia muy grande en su hidratación, ya que los grupos activos deben estar expuestos hacia el exterior en contacto con el agua para permitir su mayor interacción (Badui 1995)

1. Capacidad Emulsificante (CE)

Las Proteínas comúnmente utilizadas por la industria de alimentos por su capacidad emulsionante incluyen: proteína de suero, caseína, ovoalbúmina, soja y albúmina de suero bovino. Además, las propiedades emulsionantes de ingredientes de proteína emergentes, como el de las leguminosas (habas, lentejas, guisantes y garbanzos) y oleaginosas (colza) y la linaza, cultivos también se han estudiado (Lam y Nickerson 2013).

Las emulsiones son, desde el punto de vista fisicoquímico, termodinámicamente inestables sistemas rápidamente o lentamente separan en dos fases inmiscibles de acuerdo a la estabilidad cinética. Mecanismos de desestabilización física de emulsiones incluyen gotas de aceite procesos de variación de tamaño, tales como la floculación y coalescencia y fenómenos de migración de partículas, como la sedimentación y formación de crema (Comas et al. 2006).

Las emulsiones líquidas consisten en gotas de un líquido dispersas en otro líquido que constituye la fase continua (Robins et al. 2002). Si el líquido  dispersado es, por ejemplo aceite, y la fase continua agua se dice que es una emulsión de aceite en agua o una emulsión o/w (oil/water en inglés). Aunque emulsiones forman típicamente tamaños de gotitas en el rango de 0,1-100 µm, nanoemulsiones contienen dispersan tamaños de gota en el rango de < 100 nm ( Shakeel et al. 2012 ) Las emulsiones son sistemas termodinámicamente inestables debido a que poseen una gran cantidad de área interfacial, acompañada por una alta tensión interfacial, lo que genera un aumento de la energía libre del sistema (Wagner 2000).

1. Estabilidad de la Emulsión (EE)

EE es la capacidad de la emulsión para estabilizar una emulsión después de su formación y a veces siguiendo ciertas condiciones de estrés, es decir,  incubación,  mezcla, centrifugación,  alta temperatura. La naturaleza anfipática de proteínas, a causa de la mezcla de residuos de aminoácidos polares y no polares, que induce su adsorción en la superficie de los glóbulos de grasa para reducir la tensión interfacial. Como resultado, la energía mecánica requerida para formar una emulsión puede reducirse significativamente. En consecuencia, hay una mejora de la estabilidad de las emulsiones contra la coalescencia (Kinsella 1979).

La EE viene influenciada por factores intrínsecos propios de cada proteína; la solubilidad, el pH, la temperatura y concentración de proteínas (Ordoñez 1998)

1. Materiales y Métodos

1. Muestra y reactivos

Muestra

• Asilado proteico de soya 690 F (Anexo 1)
• Aceite de maíz (2 l).
• Agua destilada (2 l).

Reactivos

• Solución de NaOH 1N (200 ml).
• solución de HCl 1N (200 ml).
• Solución de NaCl 1M (2 l).

1. Materiales y equipos

• Vasos de precipitados de 150 o 250 ml (30).
• Vaso de precipitado de 1 l (03).
• Bureta de 25 o 50 ml (01).
• Probeta de 25, 50, 100 y 250 ml (03 de c/u).
• Magnetos (03).
• Espátulas (03).
• Pipeta volumétrica de 1, 5 y 10 ml (03 de c/u).
• Balanza analítica.
• Bombilla (1).
• Agitador magnético y magneto (03 de c/u).
• Licuadora (01).
• Termómetro 0-100ºC (02).
• Baguetas (03).
• Tubos para centrífuga (16).

1. Metodología Experimental

1. Capacidad de Retención de agua (CRA). (Hung y Zayas, 1992; Sosa, 2000; Ludeña, 2001)

1. Preparar una solución proteica al 1% (p/v) en agua destilada (500 ml). La solución será agitada por unos minutos hasta la disolución total del aislado proteico.
2. 40 ml de la solución anteriormente preparada serán colocados en beakers y sus pH ajustados a 2, 4, 6 y 8 utilizando las soluciones de HCl o NaOH 1N. Cada solución será incubada a temperatura ambiente (~ 25ºC) por 15 minutos.
3. Las soluciones serán transferidas a tubos de centrífuga de 50 ml (previamente tarados) y centrifugadas a 4 000 o 5 000 rpm por 10 minutos.
4. El precipitado será pesado y el sobrenadante retirado. La CRA será calculada como la diferencia entre el peso hidratado y el peso original en un gramo de proteína, según la fórmula (1)

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1. Capacidad Emulsificante (CE) (Hung y Zayas, 1991; Sosa, 2000; Ludeña, 2001)

1. Preparar soluciones proteicas a las concentraciones de 0,1%, 0,2% y 0,4% con una solución de NaCl 1M (25 ml por cada solución)
2. El pH de cada solución ajustar a pH 4, pH 6 y pH 8 con una solución de HCl 1N o NaOH 1N
3. Cada solución incubar a temperatura ambiente (aprox. 25°C) por 15 minutos
4. Agitar las dispersiones a velocidad media-alta por 30 segundos en una licuadora
5. Posteriormente añadir a la mezcla a una velocidad de 1ml/segundo el aceite de maíz hasta quebrar la emulsión, visualizar finas gotas (tipo rocío) de aceite
6. Proceder a realizar el mismo procedimiento en una solución sin proteína (blanco).
7. Calcular la capacidad emulsificante del aislado proteico con la formula (2).

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1. Estabilidad de la Emulsión (EE) (Hung y Zayas, 1991; Sosa, 2000; Ludeña, 2001).

1. Preparar soluciones proteicas a las concentraciones de 0,1 - 0,2 y 0,4 % con una solución de NaCl 1M (50 por de cada solución a preparar).
2. Se procederá a añadir 20 ml de aceite de maíz a la mezcla proteica en una licuadora y se procederá a emulsificar a velocidad media-alta por 1-2 min.
3. Posteriormente las soluciones serán vertidas a dos tubos de centrífuga de 50 ml c/u y se incubarán a temperatura ambiente (~ 25ºC) por aproximadamente 15 minutos, luego se centrifugará a 4 000 rpm por 10 min. La cantidad de agua separada fue medida.
4. La EE será calculada según la fórmula (3).

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1. Resultados y Discusión

1. Capacidad de Retención de Agua (CRA)

En la Figura 1 se observa que la capacidad de retención de agua del aislado proteico de soya incrementa conforme el pH se acerca al punto isoeléctrico (4.5) de la proteína, cabe resaltar que Cheftel et al. (1989) explica que las variaciones de pH, al modificar la ionización y carga neta de la molécula, pueden alterar las fuerzas atractivas y repulsivas entre proteína y su capacidad para asociarse con el agua.

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