|
79
ARCHIVOS LATINOAMERICANOS DE NUTRICION
Organo Oficial de la Sociedad Latinoamericana de Nutricion
Vol. 62 No 1, 2012
Establecimiento de condiciones optimas para obtener un
aislado proteico de avellana chilena (Gevuina avellana, Mol)
RESUMEN. Una alternativa para resolver el problema del
deficit global de proteinas ha sido la utilizacion de tortas desgrasadas
generadas por la extraccion de aceite de fuentes vegetales
tales como raps, soya, lupino, etc, proceso que al
mismo tiempo incrementa el contenido proteico, siendo factible
que sea usada para enriquecer algunos tipos de alimentos.
Tal es el caso de la avellana chilena (Gevuina avellana,
Mol), especie monotipica caracterizada por su elevado porcentaje
de aceite (50%) y cuya torta desgrasada podria utilizarse
para obtener un aislado proteico. Con este fin se
optimizaron las condiciones de extraccion de proteina utilizando
para ello la metodologia superficie de respuesta (MSR)
seleccionando el diseno central compuesto, tres variables independientes:
tiempo de contacto de la torta con el solvente,
relacion muestra/solvente y pH, con 5 niveles de trabajo cada
uno y tres replicaciones en el punto central. Los datos fueron
sometidos a un analisis de regresion y despues de ANOVA.
El primero para determinar la ecuacion polinomica y el segundo
para seleccionar los factores de control con efecto significativo
sobre el rendimiento de la proteina. La mejor
combinacion de los factores resulto ser tiempo entre 30 y 40
minutos, pH entre 9 y 9,5 y la relacion muestra/ solvente
entre 1/15 a 1/16, con un rendimiento final de 76%. En
cuanto a las caracteristicas fisicas esta fueron: densidad aparente
0,504 g/cm3, compactacion 43,34% y color amarillo
claro. El analisis proximal mostro una concentracion de proteinas
de 76%, hidratos de carbono 13%, fibra cruda 0,68%
y aceite 1,29%. En cuanto a las propiedades funcionales destaco
absorcion de agua (320 g/100 g), absorcion de aceite
(410 g/100g) y capacidad espumante (221, 05 %).
Palabras clave: Avellana chilena, aislado proteico, MSR,
optimizacion, absorcion de agua, absorcion de aceite
SUMMARY. Establishment of optimun conditions in
order to obtain a protein isolate from Chilean Hazelnut.
An alternative to solve the problem of the overall deficit of
proteins has been the use of defatted cakes generated by the
extraction of oil from vegetable sources such as rapeseed,
soybean, lupin, etc. This process at the same time increases
the protein content, making this feasible to be used to enrich
some types of food. This is the case of the chilean hazelnut
(Gevuina avellana, Mol), monotypic species characterized
by their high percentage of oil (50%) and whose defatted
cake isolated protein could be used to obtain an isolated protein.
For this purpose optimized conditions of extraction of
protein were carried out using the surface response methodology
(SRM) and a central composite design with three independent
variables: time of contact of the cake with the
solvent, sample /solvent ratio and pH was used. All variables
were controlled at five different levels. The data were
subjected to an analysis of regression and ANOVA, the first
to determine the polynomial equation and the second to select
the control factors with significant effect on the extraction
of the protein. The best combination of factors turned
out to be: time between 30 and 40 minutes, pH between 9
and 9.5 and a relationship sample / solvent between 1/15 to
1/16 with a final yield of 76%. The physical characteristics
were: density 0,504 g/cm3, compaction 43, 34 % apparent
and pale yellow. Proximal analysis showed a concentration
of protein of 76%, 13%, raw fiber carbohydrate 0.68% and
oil 1.29%. With regard to the functional properties emphasized
water absorption (320 g / 100 g), absorption of oil
(410 g / 100 g) and foaming capacity (221 %).
Key words: Chilean hazelnut, protein isolate, MSR, optimization,
water absorption, oil absorption
INTRODUCCION
La demanda mundial por materias primas ricas en
proteina aumenta a razon de 3 a 4% anual y se pronostica
que esta tendencia continuara, incluso en forma
mas acentuada. Por ejemplo, en Europa, el consumo
de proteina por habitante se multiplico por 12 en las
ultimas cuatro decadas y ahora es el turno de paises
tan populosos como China e India. (1)
Una forma alternativa para resolver el problema del
deficit global de proteina ha sido utilizar la torta desgrasada
de semillas de raps, soya, lupino, maravilla,
etc para obtener los respectivos aislados proteicos,
existiendo con este fin varios metodos como la precipitacion
de las proteinas en el punto isoeletrico (2), ultrafiltracion
(3) y extraccion supercritica (4). Para su
Mario Villarroel, Constanza Zapata, Leonardo Pino, Monica Rubilar
Departamento de Ingenieria Quimica. Universidad de La Frontera, Temuco, Chile.
Technology and Processes Unit, CGNA, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile.
80 VILLARROEL et al.
uso existe mucha informacion en la literatura especializada
con el fin de complementar la formulacion de
algunos alimentos. Al respecto se puede mencionar el
trabajo de Wills and Kabisullah (5) quienes utilizaron
aislado proteico de girasol para incorporarlo a formulaciones
de vienesas dando como resultado productos
de buena calidad sensorial y tecnologica. En esta
misma linea de aplicacion se puede mencionar el trabajo
de Cruz et al (6) que demostraron la factibilidad
de adicionar hasta un 18% de concentrado proteico de
sesamo a formulaciones de salame fermentado. Lo
mismo se puede decir de Bourgues et al (7) que incluyeron
concentrado proteico de maravilla a formulaciones
de galletas y Ashraf et al (8) que lograron
incorporar hasta un 30% de este concentrado en galletas
de jengibre
En la region sur de Chile crece en forma silvestre
y abundante el avellano con una produccion de su
fruto estimada en 300.000 ton anuales (9) destacando
su contenido en aceite 50% y proteinas 12% de buena
calidad (10) Actualmente su fruto se utiliza en forma
industrial en la produccion de aceite para uso cosmetico.
Como consecuencia de la extraccion de aceite
queda la harina desgrasada, destinada para consumo
humano o animal, que contiene aproximadamente
20% en proteinas y 12% en fibra (11). Tomando en
cuenta estos antecedentes se ha estimado oportuno optimizar
el proceso de obtencion del aislado proteico de
avellana (APA) utilizando la metodologia superficie
de respuesta (MSR) para diversificar a futuro la utilizacion
de este recurso nativo como fuente proteica no
tradicional.
MATERIALES Y METODOS
Materia prima
Para el desarrollo de las actividades experimentales
se utilizo como fuente proteica harina desgrasada de
avellana (HDA) donada por el Instituto de Agroindustria
de la Universidad de La Frontera. En una primera
etapa muestras de HDA se secaron a una temperatura
de 40oC durante 6 hrs en una estufa, modelo WTC
hasta disminuir el porcentaje de humedad alrededor de
5%. Enseguida se homogeneizo el tamano de particula
utilizando un sistema de tamices ASTM recogiendo
la muestra que paso el tamiz abertura de malla
80 mesh (0.18mm). Enseguida se procedio a la extraccion
del aceite residual utilizando un equipo soxhlet
y eter de petroleo, durante seis horas, hasta lograr una
concentracion final de aceites inferior al 2%.
Obtencion de aislado proteico de avellana
Cuarenta y cinco gramos de HDA se mezclaron con
agua destilada con una relacion muestra/ solvente de
1/15, 1/16, 1/18, 1/20 y 1/21 ajustando a diferentes valores
de pH (8, 9, 10, 11 y 12) con hidroxido de sodio
5 N. Se procedio a agitar a 300 r.p.m. en un shaker por
50 minutos. Posteriormente se centrifugo a 4400 rpm.
por 15 minutos filtrando el sobrenadante para separar
las particulas que pudieran quedar en suspension. El
filtrado se calento hasta 60o C en placa calefactora con
agitacion permanente. Despues se agrego HCl 0,1 N
para bajar el pH hasta llegar a un valor de 4,4 que es
el punto isoelectrico del aislado proteico. La proteina
se dejo reposar, durante 20 minutos, facilitando de esta
forma su separacion mediante centrifugacion a 4400
rpm durante 15 minutos, operacion que se repitio dos
veces. Posteriormente, la muestra se liofilizo y fue almacenada
a 4o C para su posterior utilizacion.
Diseno experimental
El diseno experimental es basicamente un plan organizado
que aplica en forma sistematica metodos estadisticos
de optimizacion (12,13) para modificar
deliberadamente algunas variables independientes previamente
seleccionadas y estudiar o predecir sus efectos
sobre un resultado especifico y permite a los
investigadores disponer de una gran cantidad de informacion
valiosa utilizando un bajo numero de muestras,
ensayos o experimentos. La MSR consiste en un
grupo de tecnicas empiricas dedicada a cuantificar la
relacion existente entre variables independientes y una
o mas respuestas. Este modelo matematico de multiples
factores se utiliza para optimizar procesos, modificar
o cambiar componentes de una reaccion
simultaneamente, identificar factores de control con
un efecto significativo en la respuesta e interacciones
entre las variables. Ademas, la MSR, puede utilizarse
para elaborar graficos de superficie y de contorno para
contribuir a la prediccion de la respuesta en un punto
cualquiera de la region experimental de interes y obtener
ademas un modelo o ecuacion polinomica de segundo
orden, que generalmente funciona bien para la
optimizacion de procesos (13).
En este estudio se aplico el diseno central compuesto
rotatorio (DCC), debido a su capacidad para
ESTABLECIMIENTO DE CONDICIONES OPTIMAS PARA OBTENER UN AISLADO PROTEICO 81
ajustar el comportamiento cuadratico en los procesos
de optimizacion. Las variables independientes seleccionadas
fueron: tiempo de contacto con el solvente
(X1), relacion muestra/solvente (X2) y pH (X3) con 5
niveles de trabajo cada uno codificadas como sigue:
-ƒ¿, -1, 0, +1 y + ƒ¿, representando los niveles axial inferior,
minimo, central, maximo y axial superior respectivamente.
El rango de las variables y sus niveles
de trabajo se obtuvieron examinando informacion encontrada
en la literatura especializada y ensayos con
prototipos. (ver Tabla 1).
Para determinar el comportamiento optimo del sistema,
los datos experimentales fueron sometidos a un
analisis de regresion y ajustados a un modelo polinomico
de segundo orden donde Y es la respuesta (proteina
soluble); X1, X2, X3 las variables
independientes y b0, b1, b2, b3, b11, b22, b3, b23 los
coeficientes de regresion lineales, cuadraticos y las
interacciones respectivamente
Y = bo + b1 X1 + b2 X2 + b3 X3 + b11 X12
+ b22 X2 + b33 X3 + b12 X1 X2 + b13 X1 X3
+ b23 X2 X3 + error
Ademas se aplico un analisis de
varianza que incluye el test de Fisher,
su probabilidad asociada, el coeficiente
de determinacion R2 que
mide la bondad de ajuste del modelo
de regresion y la Senal/Ruido sinonimo
de robustez. Finalmente se |
grafico
el comportamiento de la
respuesta elaborando graficos de
contorno y de superficie tridimensional
utilizando el software Design Expert
6.07 (Stat- ease, Minneapoles,
USA).
Caracterizacion del
aislado proteico de avellana.
Quimica
La composicion quimica se analizo
segun metodologias propuestas
por la AOAC (14). En cuanto a la
proteina soluble se aplico el metodo
de Lowry (15)
Fisicas
La densidad aparente y compactacion
(Bulk density) fueron determi-
TABLA 1
Rendimiento del aislado proteico de avellana (%))
Punto
diseno X1 X2 X3 Actual Teorico
1 20 (-1) 0.050 (-1) 9.00 (-1) 61.80 58,83
2 40 (+1) 0.050 (-1) 9.00 (-1) 69.90 68.32
3 20 (-1) 0.063 (+1) 9.00 (-1) 67.50 66.14
4 40 (+1) 0.063 (+1) 9.00 (-1) 78.70 76.78
5 20 (-19 0.050 (-1) 11.00 (+1) 66.30 68.49
6 40 (+1) 0.050 (-1) 11.00 (+1) 66.40 68.03
7 20 (-1) 0.063 (+1) 11.00 (+1) 55.70 57.55
8 40 (+1) 0.063 (+1 11.00 (+1) 55.00 58.24
9 10 (-alfa) 0.057 (0) 10.00 (0) 66.00 66.28
10 50 (+alfa) 0.057 (0) 10.00 (0) 77.00 76.45
11 30 (0) 0.045 (- alfa) 10.00 (0) 65.00 65.56
12 30 (0) 0.068 (+alfa) 10.00 (0) 64.40 63.46
13 30 (0) 0.057 (0) 8,00 (- alfa) 64.00 68.05
14 30 (0) 0.057 (0) 12.00 (+alfa) 63.50 59.18
15 30 (0) 0.057 (0) 10.00 (0) 63 59.94
16 30 (0) 0.057 (0) 10.00 (0) 54.00 59.97
17 30 (0) 0.057 (0) 10.00 (0) 63.00 59.93
X1= tiempo (min); X2= relacion soluto/solvente; X3= pH
nadas aplicando las tecnicas descritas por Alvarado y
Aguilera.(16). En cuanto a color se utilizaron las metodologias
de Calvo (17) y el sistema CIELAB (18). En
cuanto a las propiedades funcionales, para determinar
la absorcion de agua se aplico el metodo de Sosulski
(19). En el caso de la absorcion de aceite se siguio el
metodo descrito por Dench (20); para la capacidad y
estabilidad emulsificante se uso el metodo descrito por
Naczk et al (21). En cuanto a la capacidad y estabilidad
espumante se siguio el metodo de Betschart et al.(22)
mientras que la capacidad de gelificacion fue determinada
por el metodo de Coffman et al. (23)
RESULTADOS
La Tabla 1 muestra el diseno central compuesto con
las 17 combinaciones de las tres variables independientes
y los correspondientes resultados de los niveles
axial minimo inferior, minimo, central, maximo y
axial maximo respectivamente y el rendimiento del
aislado proteico obtenido tanto experimental como
teorico entre 54 y 79%.
82 VILLARROEL et al.
Por otra parte en la Tabla 2 se presentan los
resultados del analisis de varianza que permite
identificar las variables con un efecto significativo
en la variacion de la respuesta, asi como
la contribucion de las variables independiente
para explicar el comportamiento de la respuesta,
destacando los factores lineales tiempo
de contacto y pH.
La Tabla 3 presenta el analisis quimico
comparativo entre el aislado proteico de avellana,
el fruto y el concentrado proteico mostrando
diferencias significativas entre estos
productos como consecuencia de las manipulaciones
a las que fueron sometidas (11)
La Tabla 4 describe las propiedades funcionales
del aislado proteico de avellana comparado
con los aislados proteicos de colza
(24), soya (25) y lupino (26) destacando los
valores de absorcion de agua, aceite y capacidad
espumante.
La Figura 1 incluye la representacion grafica
tanto tridimensional como de contorno del
efecto de las variables independientes tiempo
y pH sobre el rendimiento del aislado proteico
de avellana que permitio obtener la combinacion
optima de los factores de control para obtener
el maximo rendimiento. Estas fueron:
Tiempo entre 35 a 40 minutos; relacion m/solvente
1/16 a 1/17 y pH 9.0.
TABLA 2
Analisis de varianza y valores de probabilidad
obtenidos de la optimizacion del aislado proteico avellana
F. variacion Suma
cuadrado G L F exp. Probab R2
X1 103.53 1 5.62 0.05* 14.9
X2 5.27 1 0.29 0.61 0.8
X3 78.77 1 4.28 0.05* 11.3
X1
2 160.60 1 8.72 0.02* 23.1
X2
2 26.92 1 1.46 0.27 3.9
X3
2 16.59 1 0.90 0.37 2.4
X1X2 0.66 1 0.04 0.85 0.1
X1X3 49.50 1 2.69 0.15 7.1
X2X3 166.53 1 9.04 0.02* 24.0
Falta ajuste 74.97 5 0.56 0.74 10.8
Error puro 54.00 2 7.8
Total 695.09 16 81.5
X1= tiempo X2= relacion soluto/solvente X3= pH
*significativo p.0.05
TABLA 3
Analisis quimico comparativo entre Aislado Proteico de
Avellana (APA), Avellana y Concentrado proteico de avellana
Componente APA(a) Avellana (b) CPA(b)
Humedad 3.96 7.50 4.25
Cenizas 5.00 3,6 4.15
Fibra cruda 0.68 2.80 2.14
Extracto etereo 1.29 49.30 4.62
Proteina 76.00 12.40 21.47
Hidratos de
Carbono 13.07 24.40 63.37
Fuente: (a) Aislado Proteico Avellana; (b) (ref. 10)
TABLA 4
Propiedades funcionales de aislados proteicos
Prop. Funcionales APA APR(a) APS(b) APL(c)
Absorcion agua 320.00 208.32 331.65 155.00
Absorcion aceite 410.00 188.75 440.00 389.00
Cap.
Emulsificante 54.35 61.32 70.00 74.00
Estab.
Emulsificante 42.93 55.50 68.00 69.40
Cap. Espumante 221.05 8.87 46.00 92.40
APA =Aislado proteico avellana, APR=Aislado proteico raps,
APS= Aislado proteico soya y APL= aislado proteico lupino
Fuente: (a) (ref.24); (b) (ref.25); (c) (ref.26)
FIGURA 1
Efecto de la variacion del rendimiento
(%) del Aislado proteico
de avellana causado por lo factores de
control pH y Tiempo de contacto (min)
ESTABLECIMIENTO DE CONDICIONES OPTIMAS PARA OBTENER UN AISLADO PROTEICO 83
DISCUSION
Optimizacion de las condiciones de
extraccion de la proteina de avellana.
En general, la eficiencia de la extraccion de la proteina
esta influenciada por multiples factores que deben
actuar simultaneamente. De acuerdo a los resultados
mostrados en la Tabla 1 se observa que el mayor contenido
de proteina correspondio a las condiciones de
extraccion del punto de diseno 4 (tiempo de contacto
= 40 minutos, relacion muestra/ solvente = 1/16 y pH
= 9.0) dando como resultado un 78,7% de proteina soluble,
mientras que el menor resultado se encontro en
los puntos de diseno 7, 8, y 16 (tiempo de contacto =
entre 30 y 40 minutos, pH = entre 10 y 11 y relacion
muestra/ solvente = 1/16) con rendimientos entre 55%
y 56%. Esta disminucion en el rendimiento podria ser
explicado por un incremento en la alcalinidad del
medio hasta un pH 11, y disminucion de relacion soluto/
solvente tendencia que concuerda a lo obtenido
para la extraccion de proteinas de lupino (26).
Finalizada la parte experimental, los datos fueron
sometidos a un analisis de regresion multiple, determinandose
la relacion causa/efecto entre el rendimiento
de la extraccion de proteina (Y) y los
coeficientes de regresion lineal, cuadratica e interacciones
que se muestran en la siguiente ecuacion polinomica
ajustada de segundo orden.
Y = 59.94 + 2.54X1 -0.62X2 . 2.22X3
+ 2.86X12 + 1.58X22 + 0.92X32
+ 0.29X1X2 . 2.49X1X3 -4.56 X2X3
Los coeficientes de regresion indican que existe un
claro predominio causa/efecto de las variable tiempo y
pH, en sus formas lineales mientras que en la forma no
lineal destacan las variables tiempo y relacion
soluto/solvente. En cuanto a las interacciones el mayor
efecto correspondio a la relacion soluto/solvente y pH,
hechos que fueron confirmados con el analisis de varianza
(ANOVA) como muestra la Tabla 2.con valores
de F experimentales y regiones de probabilidad demostraron
variaciones significativas (p<0.05) en la extraccion
de la proteina. El ajuste del modelo fue
comprobado por el coeficiente de determinacion R2 =
0.8145 valor que indica una buena relacion causa
efecto, que junto con el valor de la senal/ruido de 5,49
indican que la calidad de la respuesta es robusta y consistente
a pesar de la interferencia o ruido. Observando
los graficos que relacionan los factores de control
tiempo de contacto con el solvente, relacion muestra/
solvente y pH, se demostro que el factor tiempo destaca
nitidamente en la variacion de la respuesta comparado
con los factores pH y relacion muestra/ solvente, de
esta manera la mejor combinacion de los factores para
obtener el optimo resultado fue: tiempo entre 30 y 40
minutos, pH 9.0 y relacion muestra/ solvente entre 1/15
a 1/16), con un rendimiento del APA cercano a 77 %.
(ver Figuras 4.1, 4.2, 4.3). Esto se puede explicar porque
la avellana contiene altas concentraciones de albuminas
(42%)y globulinas (20.2%), las cuales son muy
solubles en agua y porque a pH alcalinos la solubilidad
de las proteinas aumenta (27). Finalizado el proceso de
optimizacion se valido el resultado experimental realizando
un ensayo confirmatorio utilizando la combinacion
optima de las variables independientes, dando
como resultado un rendimiento final de 76%.
Caracterizacion del aislado proteico de avellana
El objetivo de determinar las caracteristicas fisicas,
composicion quimica y las propiedades funcionales
del APA, fue comprobar si estas caracteristicas son
apropiadas para ser incorporado en alimentos donde
se desee aumentar la concentracion de proteinas.
Caracteristicas fisicas
Densidad aparente
La densidad aparente del APA fue de 0,504 g/ cm3
propio de productos livianos y porosos, siendo este
valor menor al reportado por Jonquera (28) para el concentrado
proteico de avellana (CPA)= 0,626 g/ cm3.
Compactacion
Cuando los solidos son colocados en un recipiente,
el volumen total ocupado tendra una sustancial proporcion
de aire incrementado su volumen. La porosidad
del material envasado se define como aquella
fraccion del volumen total que esta ocupada por aire
y es afectada por la geometria, tamano y propiedades
superficiales del producto (29). Terminado el proceso
de compactacion, el volumen inicial disminuyo un
43,4 %, resultado ligeramente inferior al reportado por
Jonquera (28) de 52 % obtenido con el CPA. Cuando
un producto tiene un valor alto de compactacion, su
transporte se facilita, ya que despues de comprimirlo
su volumen disminuye considerablemente.
Color
El color y la apariencia en general son los primeros
84 VILLARROEL et al.
indicadores de calidad de los productos alimentarios.
En este estudio se hizo una comparacion del APA, con
una muestra comercial de carne vegetal de soya (CVS)
y datos de CPA reportados por Jonquera (28).
En cuanto al parametro L*, se puede apreciar que
no existen grandes diferencias entre CPA y APA con
valores de 77.37 y 79.03 respectivamente, caracterizados
por poseer un brillo superior a CVS. Distinto
es el comportamiento del parametro a*, ya que tanto
el APA (5.12) como el CPA (2.55) se encuentran en la
zona positiva con una tonalidad roja, mas intensa en
el APA, mientras en la CVS (-2.1) su comportamiento
es distinto por presentar una tendencia al verde (lado
negativo). En cuanto al parametro b* tanto el tanto el
APA (26.4) como el CPA (20.4) presentan una apariencia
amarilla de tonalidad mas clara en el APA debido
a la asociacion de los parametros a* y b*, donde
predomina este ultimo. Este hecho resulta de suma importancia,
ya que se puede disimular de mejor forma
la incorporacion de este aislado proteico a productos
que necesiten complementar su formulacion.
Carac |
terizacion quimica
Analisis proximal
La Tabla 3 muestra los sucesivos cambios producidos
en la manipulacion de la semilla hasta la obtencion
del APA., destacando el incremento de la concentracion
de proteinas de 12% para la avellana a 76% para el
APA y el incremento de fibra en CPA (21%) en la avellana
para luego disminuir a un 0.7% en el APA asi
como la drastica disminucion del contenido en aceite
desde un 50% en el fruto a un 1,3% en el APA.
En cuanto al contenido de proteinas del APA existe
mucha informacion en la literatura especializada en
estos temas, asi por ejemplo Cantoral et al (29) trabajando
con haba y soja obtuvieron rendimientos entre
80 y 82% respectivamente, usando metodologias de
liofilizacion y extraccion alcoholica superiores al obtenido
en el. APA. Tambien se puede citar los trabajos
de Ulloa et al (3) que reportaron un 68% trabajando
con garbanzos utilizando la tecnica de ultrafiltracion;
73% para el aislado proteico de lupino citado por
Lopez et al (30), 63% para aislado proteico de germen
de maiz reportado por Dondero y Meneses (2) y 53%
para concentrado proteico de girasol Bourgues et al
(8). Respecto a los otros componentes que comprende
el analisis proximal destaca la baja concentracion de
fibra cruda (0,68 %) en el APA. Esta informacion es
importante, por su influencia sobre el grado de aprovechamiento
de este producto y su perfil de aminoacidos
esenciales (10).
Propiedades funcionales
Las propiedades funcionales del APA, aislado proteico
de raps (APR), aislado proteico de soya (APS)
y aislado proteico de lupino (APL) se presentan en la
Tabla 4.
Absorcion de agua
La cantidad de agua asociada a las proteinas esta
estrechamente relacionada con su perfil de aminoacidos
y aumenta con el numero de cargas electricas de
estas, conformacion o estructura, pH, temperatura,
fuerza ionica y la concentracion de proteina. La capacidad
de absorcion de agua del APA resulto ser comparable
al APS y superior al APR y APL .Este
comportamiento segun lo expuesto por Pedroche J et
al. (24) permite suponer que el APA es apto para ser
usado en productos donde la retencion de agua sea deseable
como son carne, cecinas y productos lacteos.
Absorcion de aceite
La capacidad de absorcion de aceite del APA fue
de 410 % valor superior al APR y APL, segun Pedroche
et al (24), pero inferior al APS (25) . Por lo tanto
los usos que se le pueden dar a este aislado son productos
lacteos y embutidos.
Capacidad y estabilidad emulsificante
Con respecto a la capacidad emulsificante esta resulto
ser de 54,35 % para el APA, valor inferior a la
capacidad emulsificante reportada por Sathe et al. (26)
para APL de 74,00 %, 70% reportado por Kinsella
(25) para el APS y por Pedroche et al. (24) para el concentrado
de raps (61,32 %). En cuanto a la estabilidad
emulsificante en el APA fue de 42,93 %, valor ligeramente
inferior a la estabilidad emulsificante del APR,
APS (68,00 %) y APL (69,40 %).
Capacidad espumante
La capacidad de formacion de espuma resulto ser
de 21,59 % para el APA, expresado como porcentaje
de incremento de volumen, siendo este valor fue muy
superior al APR (21,50 %); APS (60%) y APL (58,00
%), valores reportados por Pedroche et al (25), Kinsella
(25), y Sathe et al. (26), respectivamente.
ESTABLECIMIENTO DE CONDICIONES OPTIMAS PARA OBTENER UN AISLADO PROTEICO 85
Estabilidad espumante
El volumen de espuma del APA al cabo de 90 minutos
de reposo disminuyo en un 19 %, valor superior
al APL que bajo iguales condiciones de tiempo, la espuma
disminuyo 7,6 % (26).
Capacidad de gelificacion
Las proteinas son gelificantes mas eficientes que
los hidratos de carbono, porque son moleculas grandes
capaces de formar redes tridimensionales (31). La gelificacion
se ve favorecida por el tamano de las proteinas,
la flexibilidad y la capacidad de las proteinas de
desnaturalizarse, ya que para la formacion de geles es
deseable la parcial desnaturalizacion de estas, sin rompimiento
de enlaces covalentes (32). El APA presento
gelificacion a concentraciones de 14 % y 16 % (33)
valores superiores a los reportados por Sathe et al.(26)
para el APL con datos entre 8 y 12%.
CONCLUSIONES
La mejor combinacion de las variables independientes
para obtener el maximo rendimiento de aislado
proteico de avellana fueron: tiempo entre 30 y 40 minutos,
pH entre 9 y 9,5 y relacion muestra/ solvente
entre 1/15 a 1/16, con un rendimiento final de aislado
proteico de 76%.
El trabajo experimental realizado permitio establecer
que las variables tiempo de contacto con el solvente
y la interaccion relacion muestra/ solvente . pH
afectaron significativamente (p<0,05) el rendimiento
del aislado proteico.
Las propiedades fisicas del aislado proteico de avellana,
tales como color amarillo claro, baja densidad
aparente (0,604 g/ cm3) y alto grado de compactacion
(43,4%) son caracteristicas que facilitan su incorporacion
a productos que necesiten complementar su formulacion,
ya que se puede disimular de mejor forma
la incorporacion de este aislado.
El aislado proteico de avellana es una buena alternativa
para el mejoramiento de la calidad nutritiva de
los alimentos, ya que presenta un aporte proteico de
76%, composicion de aminoacidos esenciales y bajos
contenidos de fibra (0,68%) y aceite (1,29%).
Entre las propiedades funcionales del aislado destacan
absorcion de agua (320 g/ 100 g), absorcion de
aceite (410 g/ 100 g), capacidad espumante
(221,05%), capacidad emulsificante (54,32%) y gelificacion
(14% y 16%), caracteristicas que demuestran
que el aislado puede ser utilizado en una gran variedad
de productos.
Se demostro que el empleo de la Metodologia Superficie
de Respuesta es efectiva como estrategia de
trabajo, obteniendose resultados con reducidas corridas
experimentales y en corto tiempo, factores que tienen
un impacto significativo en los costos de los
ensayos experimentales.
REFERENCIAS
1. Mera M, Von Baer E., Hazard S. Concentrados proteicos
.Es posible sustituir importaciones?. Agro analisis.
2000; 196: 33- 36.
2. Dondero M, Meneses E. Obtencion de un concentrado
proteico a partir de germen de maiz. Rev. Alimentos.
1981; 6(3):19-24.
3. Ulloa JA, Garcia Z, Valencia M. Obtencion de un concentrado
proteinico de garbanzo. (Cicer arietinum) obtenido
por ultrafiltracion. Arch. Latinoamer. Nutr.
1992; 42 (4): 428-431.
4. Del Valle J, Aguilera J. Extraccion con CO2 a alta presion.
Fundamentos y aplicaciones en la industria de
alimentos. Journal Science and Technology International.
1999; 5: 1-24.
5. Wills R. and Kabisullah M. Use of sunflower protein
in sausages. J. Food Sci. 1981; 46 (3): 1653-1658.
6. Cruz O. and Hedrick H. Utilization of deffated sesame
flour in fermented salami J. Food Sci. 1985; 50
(3):1117-1128.
7. Bourgues H, Morales de Leon J, Hernandez R. Obtencion
de harina y un concentrado proteico a partir de
semillas de girasol (Helianthus annus) y su incorporacion
en galletas. Arch. Latinoamer Nutr. 1980; 30
(4):564-579.
8. Ashraf H.,and Siandwazi C Evaluation of gingerbread
cookies supplemented with sunflower protein concentrate.
J. Food Sci. 1986; 51 (4):1102-1103.
9. INTEC. Recoleccion e Industrializacion de Avellana
Chilena., 1982 (Chile).
10. Villarroel M, Biolley E, Schneeberg R, Ballester D.
Aminoacid composition of chilean hazel nut. Food
Chem.1987; 25: 155-159.
11. Villarroel M, Biolley E, Ballester D, Santibanez S.
Composicion quimica de harina desgrasada de avellana.
Arch. Latinoamer Nutr.1989; 39 (2):200-211.
12. Gacula M. Statistical Methods in Food and Consumers
Research. 1984. Academic Press. Inc., Florida, USA.
13. Montgomery, D. Design and analysis of experiments.
2001 5a ed. John Wiley&Sons,New York, USA.
86 VILLARROEL et al.
14. A.O.A.C. Official Methods of Analysis of Association
Analytical Chemists. 15 th Edition, 1990. Washington
D.C.
15. Lowry OH, Rosebrough N. J., Farr, A. L. Y Randall,
R. J.Protein measurement with Folin . phenol reagent.
J. Biol. Chem. 1951;193: 265 . 275.
16. Alvarado L, Aguilera JM. Metodos para medir propiedades
fisicas en industrias de alimentos. 2001.Edit.
ACRIBIA. Zaragoza, Espana.
17. Calvo C Atlas de color. Fundamentos y Aplicaciones.
Revista Agroquimica. 1989; 29 (1):15-29.
18. Mendoza F., Aguilera J.M. Application of image
analysis for classification of ripening bananas. J. Food
Sc. 2004; 69 (9): 471-477.
19. Sosulski F. The centrifuge method for determining
flour absorption in hard red spring wheats. Cereal Chemistry.
1962; 39: 344. 350.
20. Dench J., Rivas N., Caygill J. Selected functional properties
of sesame (Sesamun indicum) flour in two protein
isolates. Journal of Food Agriculture. 1980; 32:
557-558.
21. Naczk M. Diosady L. & Rubin L. Functional properties
of canola meals produced by a two phase solvent
extraction system. Journal of Food Sc.1985; 50: 1685.
1692.
22. Betschart A., Fong R., Hanamoto M. Safflower protein
isolate. Functional properties in simple system and
breads. J. Food Sc. 1979; 44 (4): 1022- 1032.
23. Coffman C, Garcia V. Functional properties and amino
acid content of protein isolated from mung bean flour.
J. Food Techno. 1997; 12: 473-478.
24. Pedroche J, Yust M, Alaiz M. Brassica carinata protein
isolates. Chemical composition, protein characterization
and improvement of functional properties by protein
hydrolysis. Food Chemistry. 2004; 88:337-341l.
25. Kinsella J. Functional properties of soy protein. Journal
of American Oils and Chemist Society. 1979;
561:242-258.
26. Sathe S, Desphande J, Salunkhe D. Functional properties
of lupin seeds (Lupinus mutabilis) proteins and
protein concentrates. J. Food Sci. 1982; 47 (1):491-
497.
27. Moure A., Sineiro J., Dominguez H., Parajo J.. Functionality
of oilseed protein products: A review. Food
Research International. 2006; 39( 9): 945-963.
28. Jorquera J. (1995). Obtencion y Caracterizacion
Quimica, Fisica, Biologica y Tecnologica de un Concentrado
Proteico de Avellana.1995 Trabajo para optar
al titulo de Ingeniero en Alimentos. Universidad de la
Frontera, Temuco, Chile.
29. Cantoral R, Fernandez A, Martinez JA, Maracuya M.
Estudio comparativo de la composicion y el valor nutritivo
de semillas y concentrados de proteinas de leguminosas.
Arch. Latinoamer. Nutr.1995; 45
(3):242-248.
30. Lopez V, Aquino E, Soto S. Efecto de las caracteristicas
reologicas de tallarines fortificados con derivados
del lupino.2002. Instituto de Ciencias Agropecuarias.
Universidad Autonoma. Estado de Hidalgo, Mexico.
31. Lewis M. Propiedades fisicas de los alimentos y de los
sistemas de procesado.1993. Editorial Acribia. Zaragoza,
Espana.
32. Kato A., Nakai S. Hydrophobicity determined by a
fluorescent probe method and its correlation with surface
properties of proteins. Biochemical et. Biophysical
Acta. 1980; 624(1): 13 .20.
33. Oakenfull, D., Pearce, J, Burley, R. Protein gelation.
Food proteins and their applications. 1997; 111.141.
New York.
Recibido: 07-07-2011
Aceptado: 13-01-2012 |
|
