IX CONGRESO DE CIENCIA DE LOS ALIMENTOS y V FORO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS

Transcripción

1 Influencia del Método de Obtención en las Características Fisicoquímicas, y Estructurales de Aislados de soya Robles Ramírez Ma. del Carmen y Mora Escobedo Rosalva. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, I.P.N. Departamento de Graduados en Alimentos. Carpio y Plan de Ayala, Col. Sto. Tomás, México, D.F. rosalmora@hotmail.com Resumen La soya es una excelente fuente de proteína vegetal apreciada por sus propiedades nutricionales, funcionales y nutracéuticas. El proceso de obtención de los aislados proteínicos puede ocasionar cambios físicos y químicos que afecten dichas propiedades. En este trabajo se estudió el efecto del proceso de desgrasado (hexano y etanol) y dos métodos de extracción de la proteína (método alcalino y micelización) sobre el rendimiento, pureza, grado de desnaturalización, y características microestructurales y electroforéticas de los aislados de soya. Las diferentes técnicas utilizadas en la extracción de grasa y en la obtención de los aislados, dieron productos con distintas características fisicoquímicas y estructurales. Hubo una marcada disminución en la fracción de proteína con peso molecular aproximado de 95 kd en el perfil electrorforético de los aislados obtenidos tanto por el método estándar como por micelización a partir de harina desgrasada con etanol. La mejor combinación de procesos en cuanto a rendimiento y pureza fue la del aislado obtenido por método estándar (extracción a ph 9) a partir de harina desgrasada con etanol al 95%. El método de micelización da rendimientos bajos con cualquiera de los dos métodos de desgrasado. Los aislados que presentaron mayor grado de desnaturalización (menor H) fueron los obtenidos a partir de harina desgrasada con hexano Abstract Soybean is an excellent plant protein source widely recognized for their nutritional, functional and nutraceutical properties. The preparation of soy protein can cause physical and chemical changes that affect such properties. In this study, the effects of two different methods of defatting (hexane and ethanol) and two procedures of protein extraction (alkaline method and micellization) on the yield, purity, degree of denaturation, microestructural and electrophoretic characteristics of soy protein isolates were investigated. The different procedures gave products with different physicochemical and structural characteristics. There was an outstanding decrease in the 95 KDa protein fraction of the electrophoretic profile of isolates obtained by the standard and micellization methods from flour defatted with ethanol. The best combination of processes related with yield and purity was standard method and ethanol 716

2 defatting. The micellization method gives low yields with both defatting procedures. The isolates obtained from hexane defatting procedure have the highest degree of denaturation. Introducción. El consumo de la soya se ha venido incrementando debido a su alto valor nutricional y excelentes propiedades funcionales y nutracéuticas (1,2). La industria de alimentos ha aprovechado esta característica para elaborar una amplia gama de productos, en los cuales ésta proteína puede utilizarse como fuente de proteína (aislados proteínicos) o puede conferir propiedades funcionales a los alimentos (aditivo). Las técnicas comerciales utilizadas en la obtención de aislados de proteína ocasionan cambios físicos y químicos que pueden afectar dichas propiedades (1). Existen diferentes métodos para la extracción de proteínas de soya, uno de los más ampliamente usados es la extracción de las proteínas a ph alcalino y su precipitación en el punto isoeléctrico. Este método puede ocasionar cambios importantes en las propiedades funcionales de las proteínas, suceso importante en la industria de alimentos. Por otro lado y tomando en consideración que la fracción proteínica que está en mayor proporción en la soya es la de las globulinas, otro proceso para obtención de proteínas de soya puede ser la solubilización con NaCl, seguido de la precipitación de las mismas. En 1979 Murray y colaboradores propusieron una técnica a la que denominaron precipitación por micelización. Esta se basa en las propiedades hidrofóbicas de las proteínas, la recuperación de éstas se lleva a cabo al reducir la fuerza iónica del medio en el que se encuentran solubilizadas, precipitando en forma de micelas. Tomando en consideración que la soya contiene una alta proporción de grasa y que esta se debe eliminar para la obtención de aislados, además de que se pueden obtener éstos de diferente manera, en el presente trabajo se planteó el objetivo de estudiar la influencia del método de obtención en las características fisicoquímicas, y estructurales de aislados de soya Materiales y Métodos. Materia prima: Se utilizó frijol de soya variedad Cristalina proporcionada por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias, del Campus situado en Iguala, Gro. Extracción de la grasa: Para aislar las proteínas de soya se utilizaron harinas desengrasadas con dos disolventes; hexano y etanol. La extracción con hexano se realizó 717

3 utilizando el equipo Soxhlet (la extracción se llevó a cabo por 5 horas a la temperatura de ebullición del disolvente). La extracción con etanol se llevó a cabo a temperatura ambiente utilizando etanol al 95% con tres extracciones consecutivas de 5 horas cada una (la relación harina disolvente fue de 1:3). Después de eliminar el disolvente, la harina se molió finamente y se pasó a través de malla No. 60. Obtención de aislados a ph alcalino y precipitación isoeléctrica. Para la extracción de proteínas con hidróxido de sodio y la subsiguiente precipitación isoeléctrica, se utilizó el procedimiento descrito por Paredes-López y Ondorica-Falomir (1986). A 10 g de harina, se le adicionaron 100 ml de agua destilada, se ajustó el ph con NaOH 0.1N a 9.0. La extracción se realizó agitando la suspensión por 45 minutos a temperatura ambiente. Para separar la proteína extraída del residuo, el extracto se centrifugó a 10,000 rpm. La precipitación de las proteínas aisladas se realizó ajustando el ph con HCl 0.1N. El aislado proteico precipitado se recuperó por centrifugación a 10,000 rpm (30 min, 4 C,) y se lavó dos veces con agua destilada. Extracción de proteínas con cloruro de sodio y precipitación por micelización. Se hicieron dos extracciones con solución de NaCl 0.8M a ph 7, en una proporción harinasolvente de 1:10. Después de la extracción, la suspensión se centrifugó a 10,000 rpm durante 30 min. Para lograr la micelización de las proteínas el extracto proteínico se diluyó con agua destilada fría (4 C) y posteriormente se precipitó a ph 4.5 (3). El precipitado se lavó dos veces con agua destilada. Los aislados se liofilizaron; se les determinó el contenido de proteína, se analizaron por calorimetría diferencial de barrido (CDB), electroforesis SDS-PAGE y microscopía electrónica de barrido (MEB). Resultados y Discusión En el Cuadro 1 se muestran el rendimiento y la pureza de los aislados obtenidos por los diferentes métodos de desengrasado y extracción. El método más efectivo para la extracción de proteína fue el método de extracción a ph alcalino y precipitación isoeléctrica (58.32% de rendimiento para la harina desgrasada con hexano y 70.83% para la harina desgrasada con etanol, comparado con 35.09% y 31.20% con el método de extracción con NaCl y precipitación por micelización y punto isoeléctrico, respectivamente). El aislado con mayor pureza (95.90%) se obtuvo a partir de la harina desgrasada con etanol cuya proteína se aisló por el método de micelización (NaCl 0.8M). 718

4 Cuadro1. Rendimiento y pureza de aislados de soya obtenidos por diferentes métodos. Método Método Estándar a Micelización b Desgrasado con hexano Desgrasado con etanol 95% R: Rendimiento (% de recuperación de proteína) P: Pureza (% de proteína en base seca) a: Extracción a ph 9.0 y precipitación a ph 4.5 b: Extracción con NaCl 0.8 M, dilución y precipitación a ph 4.5 R P R P Los aislados obtenidos por los diferentes procesos de desgrasado y extracción de proteína mostraron perfiles electroforéticos semejantes (Fig. 1). Hubo una marcada disminución en la fracción de proteína con peso molecular aproximado de 95 kd en los aislados obtenidos tanto por el método estándar como por micelización a partir de harina desgrasada con etanol al 95% (EE y EM). El perfil de los aislados lavados con agua después de la precipitación isloelectrica no difirió del perfil del aislado no lavado (HEnL). HE HM HEL EE EM S/α, α 7S/β 11S/B Fig. 1: Perfil electroforético de los aislados proteicos. HE: Hexano/Estándar; HM: Hexano/Micelización; HEnL: Hexano/Estándar/sin lavar; EE: Etanol/Estándar: EM: Etanol/Micelización S/A En el Cuadro 2 se muestra el efecto de los procedimientos de desgrasado y de aislamiento de la proteína sobre las propiedades térmicas de los aislados de soya. La temperatura de desnaturalización correspondiente a la glicinina fue semejante en todos los aislados obtenidos por extracción alcalina (tanto los obtenidos a partir de harina desgrasada con hexano como los obtenidos a partir de harina desgrasada con etanol) y similar a la reportada por otros investigadores (L Hocine, 2006). La menor temperatura de desnaturalización de los aislados obtenidos por micelización comparada con la de los aislados obtenidos por el 719

5 método estándar sugiere que éstos últimos tienen mayor estabilidad térmica. Los aislados que presentaron mayor grado de desnaturalización (menor H) fueron los obtenidos a partir de harina desgrasada con hexano. No se observó transición térmica a 75 C correspondiente a la temperatura de desnaturalización de β-conglicinina, lo cual sugiere la desnaturalización de esta fracción proteica en todos los métodos. Tabla 2: Propiedades térmicas de aislados de proteína de soya obtenidos por diferentes métodos Método Método Estándar a Micelización b Td ( C) H (J/g) Td ( C) H (J/g) Desgrasado con hexano Desgrasado con etanol 95% a Extracción a ph 9.0 b Extracción con NaCl 0.8M El efecto del procedimiento de obtención de los aislados de soya sobre la microestructura de la proteína se muestra en la Fig. 2. Puede observarse que hay notables diferencias en la microestructura de los aislados obtenidos por los diferentes procedimientos tanto de desgrasado como de obtención de la proteína. La microestructura de los aislados obtenidos por el método estándar (ph 9.0) es semejante, independientemente del método de desgrasado, presentándose en forma de agregados esféricos. Sin embargo, los aislados obtenidos por el método de micelización son muy diferentes: el obtenido a partir de harina desgrasada con hexano presenta una estructura amorfa mientras que el obtenido a partir de harina desgrasada con etanol presenta superficies lisas en forma de hoja. Conclusiones. Las diferentes técnicas utilizadas en la extracción de grasa y en la obtención de los aislados, dan productos con distintas características fisicoquímicas y estructurales. Hubo una marcada disminución en la fracción de proteína con peso molecular aproximado de 95 kd en el perfil electrorforético de los aislados obtenidos tanto por el método estándar como por micelización a partir de harina desgrasada con etanol al 95%. La mejor combinación de procesos en cuanto a rendimiento y pureza fue la del aislado obtenido por método estándar a partir de harina desgrasada con etanol al 95%. 720

6 El método de micelización da rendimientos bajos con cualquiera de los dos métodos de desgrasado. HE HM EE Figura 2: Microscopía electrónica de barrido de aislados de soya obtenidos por diferentes métodos. HE: Harina desgrasada con hexano y proteína extraída a ph 9.0 HM: Harina desgrasada con hexano y proteína extraída con NaCl 0.8M EE: Harina desgrasada con etanol y proteína extraída a ph 9.0 EM: Harina desgrasada con etanol y proteína extraída con NaCl 0.8M Bibliografía. Arrese, E.L., D.A. Sorgentini, J.R, Wagner Electrophoretic, Solubility, and Functional Properties of Comercial Soy Protein Isolates. J. Agric. Food Chem. 39: L Hocine L., J.I. Boye, and Y. Arcand Composition and Functional Properties of Soy Protein Isolates Prepared Using Alternative Deffating and Extraction Procedures. J. Food Sci. 71:3, Murray, E.D. Arntfield, S.D, e Ismond, M.H.H The influence of processing parameters on food protein functionality II. Factors affecting thermal properties as analyzed by differential scanning calorimetry. Can. Inst. Food Sci. Technol. J. 18:158. Paredes L. O., C. Ondorica, and A. Cárabez Production of Safflower Protein Isolates: Physicochemical Characterization. Lebensm. Wiss. u. Technol., 21, EM 721