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Abstract

En la hidrólisis enzimática de proteínas hasta péptidos o aminoácidos, por acción de enzimas proteolíticas, la composición final y, por tanto, el uso de los hidrolizados dependerá principalmente de la fuente proteica, del tipo de proteasa usada, de las condiciones de hidrólisis y del grado de hidrólisis alcanzado en la reacción. Los hidrolizados se utilizan ampliamente en la tecnología alimentaria por sus propiedades nutricionales o funcionales (solubilidad, poder emulsificante, capacidad espumante). En este trabajo se muestra la tendencia actual en las técnicas empleadas para la obtención de hidrolizados mediante enzimas y los diferentes métodos usados para el control de estos preparados; se indican además sus posibles aplicaciones.
Acta Bioquím Clín Latinoam 2008; 42 (2): 227-36
Química Biológica Actualización
Hidrolizados de proteína:
procesos y aplicaciones
Protein hydrolysates: processes and applications
Ricardo Benítez1*, Albert Ibarz2**, Jordi Pagan2**
1. Magíster en Ciencias Químicas.
2. Doctor en Ciencias Químicas
* Grupo de Química de Productos Naturales,
Departamento de Química, Universidad del
Cauca, Popayán – Colombia.
** Departamento de Tecnología de alimentos
UTPV-CeRTA, Universidad de Lleida, Av.
Rovira Roure, 191, 25198 Lleida – España
Resumen
En la hidrólisis enzimática de proteínas hasta péptidos o aminoácidos, por
acción de enzimas proteolíticas, la composición final y, por tanto, el uso de
los hidrolizados dependerá principalmente de la fuente proteica, del tipo de
proteasa usada, de las condiciones de hidrólisis y del grado de hidrólisis al-
canzado en la reacción. Los hidrolizados se utilizan ampliamente en la tec-
nología alimentaria por sus propiedades nutricionales o funcionales (solu-
bilidad, poder emulsificante, capacidad espumante). En este trabajo se
muestra la tendencia actual en las técnicas empleadas para la obtención
de hidrolizados mediante enzimas y los diferentes métodos usados para el
control de estos preparados; se indican además sus posibles aplicaciones.
Palabras clave: hidrólisis enzimática * proteínas * proteasas * caracteriza-
ción * grado de hidrólisis
Summary
In the enzymatic hydrolysis of proteins up to peptides or amino acids, by
the action of proteolytic enzymes, the final composition and therefore the
use of the hydrolizates will depend on the protein source, on the type of
protease used, on the hydrolysis conditions and on the hydrolysis grade
reached in the reaction. Hydrolizates are used widely in food technology
due to their nutritional or functional properties (solubility, emulsifient
power, foaming capacity). This work shows the present trend in the skills
used to obtain hydrolizates by means of enzymes as well as the different
methods used for the control of these preparations; besides theirs likely
applications are also indicated.
Keywords: enzymatic hydrolysis * proteins * proteases * characterization *
degree of hydrolysis
Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana
Incorporada al Chemical Abstract Service.
Código bibliográfico: ABCLDL.
ISSN 0325-2957
ISSN 1851-6114 en línea
Introducción
En los hidrolizados de proteína se potencian diver-
sas características funcionales, tales como viscosidad
baja, mayor capacidad de agitación, dispersión y alta
solubilidad, que les conceden ventajas para el uso en
muchos productos alimenticios, respecto a las proteí-
nas originales (1-5).
Una de las aplicaciones más importantes de los
hidrolizados de proteínas es su utilización como fuen-
te de nitrógeno en la formulación de dietas enterales
con destino a la alimentación infantil y/o de adultos
enfermos. Estas dietas entéricas se diseñan para ser
absorbidas en el intestino sin una digestión previa en
el estómago y son esenciales en el tratamiento de
pacientes con desórdenes estomacales o problemas de
la mucosa intestinal, así como en lactantes con sindro-
mes de malabsorción-malnutrición, con cuadros aler-
génicos en la mayoría de los casos (6).
Las características que deben cumplir estos hidro-
lizados de proteínas para formar parte de una dieta
enteral son: no producir desequilibrios osmóticos ni
alergias, presentar un alto valor nutritivo, no muy
inferior al de la proteína de partida y tener un sabor
aceptable.
El grado de hidrólisis es la propiedad fundamental
de un hidrolizado y va a determinar en gran medida
las restantes características del mismo y por tanto su
posible uso. Se define como el porcentaje de enlaces
peptídicos rotos en relación a la proteína original. El
grado de hidrólisis final está determinado por las con-
diciones utilizadas, siendo éstas, la concentración de
sustrato, la relación enzima/sustrato, el tiempo de
incubación y las condiciones fisicoquímicas tales como
el pH y la temperatura. Otro factor que también va a
determinar el grado de hidrólisis es la naturaleza de la
enzima, caracterizada por su actividad específica y tipo
de actividad. Así, la naturaleza de la enzima usada no
sólo va a influir en el grado de hidrólisis, sino también
en el tipo de péptidos producidos.
Los hidrolizados que se producen para su uso en
alimentación se pueden agrupar en: hidrolizados con
bajo grado de hidrólisis, entre el 1% y el 10%, para la
mejora de las propiedades funcionales; hidrolizados
con grados de hidrólisis variable para su uso como
saborizantes y por último, hidrolizados extensivos, con
grado de hidrólisis superior al 10%, para su uso en ali-
mentación especializada.
HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DE PROTEÍNAS
La hidrólisis proteica se realiza normalmente en un
reactor, con control de agitación, pH, temperatura y
tiempo del proceso. El sustrato se disuelve o resuspen-
de en agua hasta que el pH y la temperatura se estabi-
lizan; a continuación se agrega la proteasa dando inicio
a la hidrólisis. A medida que ésta progresa se produce
una disminución del pH debido a la rotura de los enla-
ces peptídicos. En los casos de hidrólisis enzimática el
pH debe ser mantenido en el óptimo de la enzima
mediante la adición de base diluida. Para finalizar la
hidrólisis proteica la enzima puede ser inactivada con
calor, mediante una disminución del pH o con una
combinación de ambos. O también puede ser retirada
del medio mediante filtración y la proteína finalmente
precipitada.
SUSTRATOS
El material de partida utilizado para la obtención
de los hidrolizados proteicos puede ser de origen ani-
mal, vegetal o bacteriano.
Entre los vegetales, los más usados son las proteínas
de soja, trigo y arroz, principalmente en países desa-
rrollados. De los sustratos de origen animal se emplea
el pescado, principalmente en países orientales, como
Japón o Corea. También se han aprovechado las pro-
teínas de residuos cárnicos como tendones o huesos y
de microorganismos, como algas.
Para la elección de una fuente proteínica adecuada
debe tenerse en cuenta el uso que vaya a tener el hidro-
lizado, así como el valor agregado del producto final
con respecto al sustrato inicial. Por ejemplo, para la
obtención de hidrolizados con propiedades gelificantes
y emulsificantes se suelen emplear colágeno y gelatina
por su capacidad para formar geles transparentes (7).
También se ha extendido el uso para este fin de prote-
ínas de huevo, de carne, de sangre, de vísceras e inclu-
so de cereales. Como fuente de fermentación para el
crecimiento de microorganismos, se emplean los
hidrolizados de levaduras o caseína: éstas también son
las fuentes cuando los hidrolizados se usan en cosméti-
ca. Cuando la finalidad del hidrolizado es su uso como
fuente de nitrógeno, se usan proteínas de pescado y
proteínas microbianas en alimentación animal, y pro-
teínas de soja y lácteas en alimentación humana, sien-
do estas últimas, especialmente las proteínas del lacto-
suero, la materia prima ideal para la preparación de
alimentos infantiles y dietas enterales (2)(8-12).
Ya en la reacción propiamente dicha, la secuencia
de aminoácidos y la estructura tridimensional de la pro-
teína afectan su sensibilidad hacia el ataque proteolíti-
co y el tipo de péptidos formados durante la hidrólisis.
Las caseínas son proteínas algo más flexibles y son ade-
más, fácilmente hidrolizadas. Las proteínas del suero
por el contrario, son proteínas globulares, difíciles de
acceder para las enzimas proteolíticas. Esta digestibili-
dad puede ser mejorada por una desnaturalización por
calentamiento previo. Otra diferencia importante
entre proteínas es su estructura primaria. En proteínas
de suero los aminoácidos hidrofóbicos e hidrofílicos
Acta Bioquím Clín Latinoam 2008; 42 (2): 227-36
228 Benítez R et al.
están aleatoriamente distribuidos sobre la proteína,
mientras las caseínas contienen dominios hidrofílicos e
hidrofóbicos distintos. La hidrólisis de las proteínas
con diferente distribución de aminoácidos hidrofóbi-
cos y grupos cargados producirá péptidos que difieren
en la distribución de grupos hidrofóbicos e hidrofíli-
cos. En un estudio de hidrolizados de β-lactoglobulina
y β-caseína se demostró que los péptidos obtenidos de
hidrólisis de la β-lactoglobulina mostraron distribucio-
nes similares de cargas y grupos hidrofóbicos, care-
ciendo de áreas distintas de hidrofóbicos o hidrofílicos.
Por el contrario, la caseína produjo péptidos que difie-
ren en la distribución de la carga y de los aminoácidos
hidrofóbicos en su secuencia (13-15).
PROTEASAS COMERCIALES
Actualmente se encuentran disponibles comercial-
mente muchas proteasas grado-alimenticio (Tabla I).
Estas proteasas pueden ser clasificadas, por su origen,
(animal, vegetal, bacteriano o fúngico), por su modo
de acción catalítica (endo- o exo-actividad) o con base
Acta Bioquím Clín Latinoam 2008; 42 (2): 227-36
Hidrolizados de proteína 229
Tabla I. Algunas de las proteasas disponibles comercialmente en grado alimenticio (15)(18).
Tipo de proteasa
Serinproteasa
Animal
Bacteriana
Cisteinproteasas
Plantas
Aspartato proteasas
Animal
Fúngica
Metalo proteasas
Animal
Bacteriana
Preparaciones enzimáticas
Mezcla de papaína,
quimopapaína y lisozima.
Mezcla de tripsina,
quimiotripsina, elastasa y
carboxipeptidasa.
Mezcla de serin-, aspartato-
y metalo- proteasas.
Mezcla de endo- y exo-
proteasas, actividad en pH
alcalino y neutro.
Nombre
Tripsina
Quimotripsina
Elastasa
Substilisin. Carlsberg,
Alcalasa
Subst. BPN,
Substilisin Novo
Papaína
Bromelaina
Ficina
Pepsina
Quimosina
Aspergilopeptidasa A
Newlasa
Carboxipeptidasa A
Neutrasa®
Termolisina
Papaína cruda
Pancreatina
Veron P, Sumicina LP,
Biocina A
Pronasa
Fuente
Porcino, bovino
Bacillus licheniformis
Bacillus
amyloliquefaciens
Papaya
Piña
Látex de Ficus
Porcino, bovino
Becerro
Aspergillus saitoi
Rhizopus sp.
Páncreas
Bacillus amyloliquefaciens
B. thermoproteolyticus
Fruto de la papaya
Páncreas (bovino y
porcino)
Aspergillus oryzae
Streptomyces griseus
Temp. (°C)
30-60
45-55
50-60
40-55
40-75
20-65
35-50
40-50
40-55
30-80
40-55
Intervalo
de pH
7-9
8-9
6-8
6-10
6-10
5-8
5-8
5-8
1-4
4-6
2-5
3-6
7-8
6-7,5
7-9
5-9
7-9
4-8
7-9
Sitio de acción
catalitica
-*Lis (o Arg) ---
-*Trp (o Tir, Fe,
Leu) ---
-*Ala----
-*AAhf----
-*Fe (o Val, Leu)-
AAhf ---
-Fe (o Tir, Leu)*-Trp
(o Fe, Tir)
Glu, Asp, Leu *---
Similar a la pepsina
*Carbonilo del AA
terminal del péptido,
excepto Pro, Arg, Lis
-Fe, Leu, Val*---
-Ile, Leu, Val, Fe*---
Amplia especificidad
Muy amplia especificidad
Muy amplia especificidad
Muy amplia especificidad
* Indica sitio de acción de la proteasa sobre el sustrato.
AAhf Indica AAs hidrofóbicos.
en su sitio catalítico. Las endoproteasas hidrolizan
enlaces amídicos dentro de la cadena de la proteína.
Las exoproteasas, por el contrario, eliminan aminoá-
cidos terminales de las proteínas o péptidos. La natu-
raleza del centro catalítico de las proteasas difiere de
acuerdo con los aminoácidos y otros ligandos que
intervienen en la formación del complejo enzima-sus-
trato. El centro activo contiene aminoácidos o bien
cationes metálicos que promueven la catálisis, deno-
minándose serinproteasas, cisteinproteasas, aspartato
proteasas, según intervengan los aminoácidos serina,
cisteína o ácido aspártico. En las metalo-proteasas la
actividad está promovida por un catión metálico, sien-
do el más frecuente el zínc (16). Todas las serinprote-
asas tienen actividad endo. Contrariamente, las meta-
lo-proteasas son sobre todo exo-proteasas (17).
Las primeras enzimas proteolíticas utilizadas en la
industria alimentaria fueron proteasas pancreáticas de
origen animal, si bien cada vez están adquiriendo ma-
yor importancia las de origen bacteriano o fúngico. En
la Tabla I se presentan algunas de las proteasas comer-
ciales de grado alimentario disponibles en el mercado
y se indica la especificidad de parte de ellas. Los prepa-
rados enzimáticos suelen ser mezclas de estas enzimas
y normalmente se venden en estado líquido o como
polvos.
ETAPAS DE LA HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA
La hidrólisis proteolítica no se desarrolla en una
sola reacción. Se trata de un conjunto de reacciones
simultáneas de ruptura de enlaces, con distintas espe-
cies cargadas en equilibrio, lo que da una gran com-
plejidad a este tipo de procesos.
Se propone un proceso de hidrólisis constituido
por tres reacciones consecutivas. Primero, la forma-
ción de un complejo enzima-sustrato (proteína), y des-
pués la rotura del enlace amídico dando como resul-
tado la liberación de un péptido. Finalmente, el
péptido restante se separa de la enzima después de un
ataque nucleofílico de una molécula de agua. El pro-
ceso puede reiniciarse sobre los dos nuevos péptidos o
sobre uno solo de ellos. Estos tres pasos se representan
esquemáticamente en la Figura 1.
Para la hidrólisis de proteína, la unión sustrato-enzi-
ma es esencial. En el caso de proteínas globulares, la
mayoría de los enlaces peptídicos están localizados en
el interior de la proteína y no son accesibles para la
enzima, por esto, se considera que para proteínas glo-
bulares es necesario efectuar la desnaturalización de la
proteína antes de proceder a hidrolizarla, ya que des-
pués de la desnaturalización estarán expuestos más
enlaces peptídicos. En solución, las proteínas en esta-
do plegado (nativo) y no plegado (desnaturalizadas)
están en equilibrio. Solamente las moléculas no plega-
das son susceptibles a degradación por enzimas prote-
olíticas, como se representa esquemáticamente en la
Figura 2.
Si la velocidad de desnaturalización (v0= v+0-v-0) es
menor que v1, la etapa de desnaturalización es la etapa
limitante de la velocidad de hidrólisis y cada proteína
desnaturalizada será rápidamente hidrolizada hasta
los productos finales. El hidrolizado resultante, ade-
más de contener ambas proteínas intactas, contendrá
los productos finales, aunque serán deficientes en pép-
tidos de tamaños intermedios. Este tipo de reacción
está designada como una reacción “en etapas sucesi-
vas”. Si, además, la desnaturalización de la proteína es
más rápida que la hidrólisis (v1<v0), las moléculas de la
proteína serán degradadas a intermedios pero poste-
riormente son degradadas lentamente en productos
finales. Este tipo de reacción es llamada de “cremalle-
ra”, obteniéndose un hidrolizado que contiene princi-
palmente péptidos de tamaño intermedio. Ambos
mecanismos de hidrólisis están implicados en la mayo-
ría de las reacciones proteolíticas (18).
Si la proteína se desnaturaliza irreversiblemente an-
tes de la hidrólisis, el número de enlaces de péptidos
disponibles se incrementa notablemente y la degrada-
ción de la proteína debería proceder de acuerdo con
un tipo de reacción “cremallera”. Para estas proteínas
desnaturalizadas otros factores tales como la disminu-
ción de la solubilidad media influyen en la velocidad
de reacción inicial (18).
CONDICIONES DE LA HIDRÓLISIS
Debe establecerse la relación [proteína]/[protea-
sa] una vez que se ha efectuado un posible pretrata-
miento de la proteína si es necesario. A continuación
deben ser definidas las condiciones de la reacción del
proceso de hidrólisis. Las principales variables que de-
terminan el resultado de la reacción son temperatura,
Acta Bioquím Clín Latinoam 2008; 42 (2): 227-36
230 Benítez R et al.
Nativa V-0
V+0
E
V1
E
V2
Desnaturalizada Intermedios Productos
finales
v: velocidades de reacción, E: enzima
Figura 2. Teoría de Linderstrøm-Lang (17)
E + S k-1
k1k2
H2O
k3
ES EP + H-P’ E + P-OH+ H-P’
Figura 1. Mecanismo catalítico de una proteasa (16).
E: enzima, S: sustrato, P, P’: péptidos resultantes, kx: constante velocidad de
reacción.
pH, relación enzima-sustrato y el tiempo de reacción.
Los primeros 3 factores determinan la velocidad de
reacción y pueden influir en la especificidad de la en-
zima. El tiempo de reacción solamente determina el
grado final de hidrólisis (18). Los efectos interactivos
entre los parámetros de la hidrólisis también influyen
en la composición del hidrolizado. Si el proceso de hi-
drólisis no se controla, el pH de la solución cambiará
después del inicio de la hidrólisis debido a la forma-
ción de grupos aminos nuevos, los cuales son capaces
de liberar o aceptar protones, dependiendo del pH
de la hidrólisis. A un pH bajo todos los grupos amino
están protonados y solamente parte de los grupos car-
boxilo están desprotonados, resultando en una capta-
ción neta de protones por cada enlace peptídico roto,
causando un incremento del pH. A pH neutro y alca-
lino la hidrólisis resulta en una disminución de pH,
pues todos los carboxilos están desprotonados y sola-
mente parte de los grupos amino están protonados.
Con el fin de prevenir un cambio de pH durante la hi-
drólisis, la reacción debería llevarse a cabo en un sis-
tema buffer o en un sistema de pH-stat en el cual el pH
se fija en el valor deseado. En este laboratorio las reac-
ciones con la enzima neutrase®de Novozymes, se efec-
túan en un biorreactor Minifors®, de la empresa Infors
HT - Bottningen, Suiza, con control y regulación au-
tomática del pH, lo que permite que la enzima siem-
pre actúe en el valor óptimo de pH determinado y el
cálculo final de base o ácido consumido durante el
proceso, pueda traducirse en el cálculo del grado de
hidrólisis, como se verá más adelante.
Hasta el presente, los estudios efectuados sobre
cinética de la hidrólisis han sido escasos, aplicándose
en general la cinética de tipo Michaelis-Menten
(19)(20) que es demasiado simple para representar el
mecanismo de la hidrólisis de proteínas, o bien cinéti-
cas empíricas con 3-5 parámetros de ajuste lo que limi-
ta su aplicabilidad (21).
Caracterización del hidrolizado
Debido a la hidrólisis, las propiedades moleculares
de las proteínas cambian, produciéndose la disminu-
ción del peso molecular, el aumento de la carga y la
liberación de grupos hidrofóbicos, entre otros fenó-
menos (22). Estos cambios moleculares pueden ser
detectados con varios métodos analíticos, los cuales
reflejan una o varias propiedades fisicoquímicas de las
moléculas (Fig. 3). Como resultado de los cambios
moleculares, las propiedades funcionales de las prote-
ínas se ven afectadas (Fig. 3). Aunque el término pro-
piedad funcional con frecuencia se aplica solamente
para indicar propiedades tecno-funcionales de los
hidrolizados, esto debería también abarcar propieda-
des bio-funcionales, las cuales pueden ser subdivididas
en nutricionales y fisiológicas o funcionalidad biológi-
ca (23). Las propiedades nutricionales de la hidrólisis
reflejan por ejemplo su digestibilidad aumentada y
alergenicidad disminuida cuando se las compara con
las proteínas parentales. Las propiedades fisiológicas
abarcan bio-actividades potenciales del hidrolizado,
las cuales se originan de la liberación de péptidos bio-
activos. Finalmente, las propiedades tecno-funcionales
representan funcionalidad tecnológica, tales como
solubilidad, propiedades emulsificantes y espumantes
(Fig. 3).
El parámetro más usado para describir el resultado
de un proceso de hidrólisis es el grado de hidrólisis
(DH). Otro parámetro importante para la hidrólisis
de proteína es la distribución del peso molecular de
los péptidos en los hidrolizados. Para esto se emplean
técnicas como SDS-PAGE (24) o cromatografía de
exclusión por tamaño (20)(25)(26). Estas técnicas se
usan frecuentemente para comparar la acción hidro-
lítica de varias proteasas, o para caracterizar hidroli-
zados hipoalergénicos. Finalmente, los hidrolizados
Acta Bioquím Clín Latinoam 2008; 42 (2): 227-36
Hidrolizados de proteína 231
Caracterización Molecular
Grado de hidrólisis
Distribución de peso molecular
Perfil cromatográfico
Propiedades moleculares alteradas Tensión superficial (hidrofobicidad)
Carga
Peso molecular Propiedades funcionales
Exposición de: Tecno-funcionales Bio-funcionales
Grupos hidrofóbicos Solubilidad Nutricional Fisiológica
Grupos R (AA-cadena lateral) Emulsión Digestibilidad Bioactividad
Espuma Hipoalergenicidad Inhibición ACE
Gusto Actividad antimicrobiana Biodisponibilidad
ACE: Enzima convertidora de angiotensina.
Figura 3. Cambios en las características de la proteína debido a la hidrólisis.
se caracterizan ocasionalmente mediante cromatogra-
fía de fase reversa (20)(24), la cual detalla campos de
información acerca de la complejidad de los hidroli-
zados. Sin embargo, la comparación directa de hidro-
lizados es difícil con los perfiles que determina esta
técnica cromatográfica (27).
A continuación se describen las ventajas y limitacio-
nes de los métodos más usados en la hidrólisis de pro-
teínas para el control del proceso y caracterización de
los hidrolizados obtenidos.
DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
Cuando se requiere determinar la actividad proteo-
lítica de una enzima, uno de los ensayos más emplea-
dos es el método de Anson. En este método, se hidro-
liza hemoglobina desnaturalizada con la proteasa
deseada a pH 7.5, temperatura de 25 °C durante 10
min. La hemoglobina que no se hidrolizó se precipita
con ácido tricloroacético (TCA) y al sobrenadante,
después de filtrado, se le añade reactivo fenólico de
Folin-Ciocalteu que produce una coloración azul con
tirosina, triptófano y en menor grado con cistina, cis-
teína e histidina. La absorbancia se mide a 750 nm.
Para obtener la línea de calibrado se utiliza una prote-
asa de actividad Anson conocida, usualmente tripsina
pancreática, que se somete al mismo ensayo que la
proteasa problema (28).
GRADO DE HIDRÓLISIS
El grado de hidrólisis es el parámetro clave para el
seguimiento y control de las reacciones de hidrólisis
de proteínas. Representa la proporción de enlaces
peptídicos hidrolizados sobre el número total de enla-
ces. Se calcula de acuerdo con la ecuación 1, donde h
es el número de enlaces peptídicos hidrolizados y htot
el número total de enlaces peptídicos presentes en la
proteína nativa. Ambos h y htot son expresados en
meq/g (18).
DH = (h/htot ).100% [1]
Los métodos para medir el DH se basan en: la
determinación de los grupos α-amino libres, la deter-
minación de nitrógeno soluble tras precipitar la pro-
teína con ácido tricloroacético y la valoración del pro-
tón liberado tras la ruptura de un enlace peptídico a
determinados valores de pH.
DETERMINACIÓN DE LOS GRUPOS α-AMINO
LIBRES
La cantidad de grupos α-amino liberados puede ser
medida usando reactivos que reaccionen específica-
mente con grupos amino, produciendo derivados que
pueden ser detectados espectrofotométricamente. Para
ello puede utilizarse la valoración con formol (29), aun-
que el gran número de interferencias que presenta este
método lo desaconsejan en el caso de los hidrolizados
de proteínas. También se utilizan reactivos como ninhi-
drina, ortoftaldialdehído (OPA) y ácido trinitrobence-
nosulfónico (TNBS), que reaccionan con los grupos
amino libres.
La técnica más antigua es la de reacción con ninhi-
drina, de gran sensibilidad, que presenta el inconve-
niente de la larga duración de los ensayos y la interfe-
rencia del amonio, además de dar como resultado
valores mucho más bajos de DH, cuando se compara
con OPA y TNBS, los cuales correlacionan bien (30).
El método del TNBS (7), que se basa en la reacción de
grupos amino primarios con el ácido trinitrobenceno-
sulfónico, ha sido utilizado por diferentes autores para
el análisis de hidrolizados de proteínas (31). Después
de la incubación de las muestras con tiempos entre 15
y 60 minutos y a temperaturas entre 30 y 50 °C se mide
la absorbancia a 420 nm. Entre los inconvenientes de
este método pueden mencionarse la inestabilidad del
reactivo, el riesgo de explosión, el alto valor de los
blancos, la contaminación del reactivo con ácido pícri-
co, la interferencia de azúcares reductores y amonio,
la no reactividad de prolina e hidroxiprolina así como
la alteración de los resultados por la reacción de los
grupos α-amino de lisina con el reactivo. Algunos
autores prefieren el método de la OPA al método de
TNBS tanto por su rapidez como por su seguridad. Sin
embargo, estos autores midieron el derivado de la
OPA por absorción UV inmediatamente después de la
adición de los reactivos. Posteriores investigaciones
demostraron que la absorción de la OPA fue estable
solamente durante 20 min. Además, este método tiene
el inconveniente de no reaccionar con prolina y sólo
parcialmente con cisteína (30).
DETERMINACIÓN DE NITRÓGENO SOLUBLE
En este caso las técnicas más usuales son el método
Kjeldhal, la reacción de Biuret o la determinación
espectrofotométrica en la región UV de péptidos con
grupos aromáticos. En este laboratorio se ha emplea-
do el método de Dumas, que consiste en la oxidación
del compuesto con CuO, con lo que el nitrógeno de la
muestra pasa a nitrógeno gas (N2), midiéndose el
volumen desprendido, con buena correlación contra
otros métodos espectrofotométricos (29)(32).
DETERMINACIÓN DE LOS PROTONES LIBERADOS
MEDIANTE POTENCIOMETRÍA
Algunos autores monitorean el DH adicionando
una base (o un ácido, dependiendo del pH inicial de
la hidrólisis), para mantener el pH de la hidrólisis
Acta Bioquím Clín Latinoam 2008; 42 (2): 227-36
232 Benítez R et al.
constante. La cantidad de base empleada es propor-
cional al DH. Sin embargo, este consumo no está rela-
cionado de una forma simple con el grado de hidróli-
sis alcanzado, siendo necesario para establecer esta
relación el conocimiento del pK medio de los grupos
α-amino liberados en la hidrólisis (18)(33). El método
sólo es aplicable a la hidrólisis enzimática de proteínas
a pH neutro, alcalino o fuertemente ácido (pH3) y
puede ser realizado de forma sencilla y precisa (34).
DETERMINACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN
APARENTE DE PESO MOLECULAR
Una vez determinado el DH, puede estimarse la dis-
tribución y el promedio de la longitud de la cadena
peptídica (PCL) de los hidrolizados (ecuación 2), asu-
miendo que todos los hidrolizados son solubles (18).
PCL = 100/%DH [2]
La longitud de la cadena peptídica está relacionada
con el promedio del peso molecular de los péptidos
en los hidrolizados. Sin embargo, los hidrolizados con
PCL similar podrían tener péptidos de distribuciones
de peso molecular sustancialmente diferente.
La distribución de tamaños de los péptidos de un
hidrolizado puede ser útil para predecir la capacidad
antigénica del mismo, así como para mostrar diferen-
cias en la actuación de distintos pretratamientos del
sustrato o enzimas utilizadas. Normalmente se utili-
zan métodos cromatográficos o electroforéticos para
este fin.
La electroforesis en gel, SDS-PAGE (gel de dodecil
sulfato de sodio-poliacrilamida) ha sido la técnica más
utilizada para la caracterización de hidrolizados y pro-
teínas a pesar de sus limitaciones en la separación de
péptidos de peso molecular bajo (22). La cromatogra-
fía de exclusión por tamaño (SEC) con columnas de
Sephadex G-25 o G-50, ha sido el método elegido por
diferentes autores. En este método las moléculas son
separadas principalmente con base al volumen hidro-
dinámico, el cual depende del tamaño y conformación
de las moléculas. Desafortunadamente, la separación
también está influenciada por interacciones no especí-
ficas entre componentes proteináceos y el material de
la columna, como interacciones ión-hidrofóbico. Estas
interacciones dependen de la elección de eluentes y
del material de la columna (35-37). El efecto de las
interacciones no específicas en el cálculo aparente de
la distribución de tamaño molecular (MWD) puede ser
reducido por inclusión de un gran número de pépti-
dos para calibración que difieren en sus propiedades
moleculares. Sin embargo, el método que mejores
resultados ha dado, por su mayor resolución y más fácil
cuantificación, ha sido la cromatografía líquida de
exclusión, SE-HPLC, con columnas de gel TSK (38).
Otro método cromatográfico, a menudo usado en
los análisis y separación de proteínas hidrolizadas, es
la cromatografía de fase reversa (RPC). La caracterís-
tica más importante para la separación en RPC es la
diferencia en hidrofobicidad entre aminoácidos. Para
péptidos pequeños (<15 residuos), la hidrofobicidad
de las cadenas de aminoácidos en los péptidos deter-
mina el tiempo de elución de la columna de fase
reversa (39-41). Sin embargo, para péptidos grandes,
la longitud del péptido también influye en el tiempo
de retención (41)(42). Generalmente, la resolución
de la cromatografía en fase reversa es mejor que la de
la cromatografía de exclusión. Sin embargo es más
difícil relacionar los resultados con las propiedades
moleculares de los hidrolizados, pues varias caracte-
rísticas, como la longitud de los péptidos, la composi-
ción de aminoácidos y la presencia de áreas hidrofó-
bicas influyen en el tiempo de retención y por tanto
en el perfil cromatográfico.
SEPARACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE PÉPTIDOS Y
AMINOÁCIDOS
Una correcta separación e identificación de los
péptidos de un hidrolizado de proteínas complemen-
taría la información dada por la determinación del
grado de hidrólisis y la distribución en pesos molecu-
lares, y ayudaría a un mejor conocimiento de la com-
posición del producto.
La electroforesis (SDS-PAGE) y los distintos méto-
dos cromatográficos (fase reversa, RP-HPLC; exclu-
sión, SE-HPLC; filtración en gel, cambio iónico) han
sido las técnicas más empleadas en la separación de
péptidos y aminoácidos, mientras que para la identifi-
cación de los mismos, después del fraccionamiento, se
ha utilizado generalmente espectrometría de masas,
cromatografía de gases, análisis de secuencias o deter-
minación de aminoácidos (43)(44). Lemieux y Amiot
(45)(46) evaluaron las distintas técnicas empleadas
para la separación de péptidos, concluyendo que la
cromatografía líquida de exclusión, SE-HPLC, es la
técnica que mayor información aporta sobre la com-
posición del hidrolizado, ya que es el volumen mole-
cular el criterio de separación empleado, y no el esta-
do de ionización, la carga o la hidrofobicidad de los
péptidos como en otras técnicas, que no obstante pue-
den ser complementarias. También pusieron de
manifiesto la ineficacia de los distintos métodos en la
separación de péptidos de peso molecular inferior a
1.000 Da. En este sentido, el desarrollo de nuevas téc-
nicas capaces de separar y cuantificar los péptidos de
PM inferiores a 1.000 Da puede ser importante, espe-
cialmente si el hidrolizado se va a utilizar en la formu-
lación de dietas enterales, en cuyo caso debe estar
constituido fundamentalmente por di- y tripéptidos
(45)(46).
Acta Bioquím Clín Latinoam 2008; 42 (2): 227-36
Hidrolizados de proteína 233
PROPIEDADES TECNO-FUNCIONALES
Los cambios de las características moleculares que
ocurren durante la hidrólisis de la proteína pueden dar
lugar al comportamiento tecno-funcional modificado
del hidrolizado cuando se lo compara con la proteína
intacta, por ejemplo solubilidad alterada, viscosidad,
características sensoriales, emulsión y características de
la espuma (22)(47).
SOLUBILIDAD
En el punto isoeléctrico (pI) de la proteína, la solu-
bilidad generalmente aumenta con la hidrólisis, ya que
es principalmente el resultado de la reducción en peso
molecular y del aumento en el número de grupos pola-
res (22)(48). El efecto de la hidrólisis sobre la solubili-
dad a otros valores de pH depende de la proteína estu-
diada. Los caseinatos por ejemplo, son muy solubles en
los valores de pH sobre y debajo del pI (pH 4-5) (49).
Para la proteína del suero, que es algo menos soluble
que la caseína, excepto en el pI, se ha observado un
aumento de solubilidad con hidrólisis en la gama ente-
ra de pH (50)(51).
SABOR AMARGO
Un efecto secundario negativo importante de la hi-
drólisis de la proteína es la liberación de los péptidos
generalmente con sabor más amargo que la proteína
nativa (7). Se ha demostrado que el sabor amargo de los
péptidos puros, a pesar de depender de la fuente de
proteína y de la especificidad de la enzima, está relacio-
nado con la presencia y posición de aminoácidos hidro-
fóbicos en los péptidos del hidrolizado. (52)(53). Se
han propuesto varios métodos analíticos para predecir
el sabor amargo de los hidrolizados. Adler-Nissen (34)
postula el aislamiento de péptidos hidrofóbicos extraí-
dos con butanol en los que a través de la determinación
de la hidrofobicidad y del peso molecular medio de es-
tos péptidos, podría predecirse el grado de sabor amar-
go. También se han utilizado parámetros químicos (54)
y a través de la espectroscopía infrarroja (55) podría
predecirse el grado de amargor.
EMULSIONES Y ESPUMA
Las características de la emulsión y de formación de
espuma de la proteína y de los hidrolizados de la pro-
teína dependen del pH del sistema y de la enzima
empleada para la hidrólisis. Chobert (56), divulga la
mejora en la emulsión y formación de espuma para los
hidrolizados trípticos de la caseína, que está de acuer-
do con los resultados encontrados por otros autores.
La formación y estabilización de la espuma y las emul-
siones deben ser medidas por separado (1)(4)(57-59).
Dentro de las técnicas, se determinan el índice de
actividad de la emulsión (EAI) que mide la turbiedad
de las emulsiones con cierta fracción de aceite, mien-
tras que la capacidad de emulsionar (EC) determina la
cantidad de aceite que se puede dispersar por cierta
cantidad de proteína o de hidrolizado. Aunque ambos
métodos se utilizan para cuantificar la capacidad de
formación de emulsión y formación de espuma de los
hidrolizados, no miden realmente las mismas caracte-
rísticas (60).
AGRADECIMIENTO
Los autores agradecen al Ministerio del Medio Ambiente Espa-
ñol, Expediente 521/2006/3-8.2, por la financiación del proyec-
to de investigación.
Ricardo Benítez agradece a COLCIENCIAS - Colombia por el fi-
nanciamiento para su programa doctoral.
CORRESPONDENCIA
RICARDO BENÍTEZ B.
rbenitez@unicauca.edu.co
rbenitez@tecal.udl.cat
Calle 5 # 4 - 70 POPAYÁN - Colombia
Tel: 0057 2 8209800 EXT 2334 - 2320
Fax: 0057 2 8209800 EXT 2306.
JORDI PAGAN i GILABERT
jpagan@tecal.udl.cat
Av. Alcalde Rovira Roure, 191
25198 LLEIDA – España
Tel : 0034 - 973702817
Fax : 0034 – 973702596 -973238264
Para solicitud de separatas:
Jordi Pagan i Gilabert
jpagan@tecal.udl.cat
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Acta Bioquím Clín Latinoam 2008; 42 (2): 227-36
236 Benítez R et al.
Acta Bioquím Clín Latinoam 2008; 42 (2): 227-36
Hidrolizados de proteína 237
... La electroforesis es fundamental en la descripción de proteínas esto coincide con R. Benítez, A. Ibarz y J. Pagan [22] donde afirman que un parámetro importante para la hidrólisis de proteína es la distribución del peso molecular de los péptidos en los hidrolizados, por lo cual se emplean técnicas como SDS-PAGE. ...
Article
Full-text available
Esta investigación pretende dar un valor agregado a los desechos de plumas de la industria de cría y beneficio de aves obteniendo queratina por medio de hidrólisis enzimática. La hidrólisis se llevó a cabo con la enzima Blue G, un diseño experimental de tipo central compuesto, tomando como factores el pH (8 a 9), temperatura (20 °C a 30 °C) y dosis de enzima (0.03 g a 0.05 g), y como respuesta la concentración de proteína en el extracto empleando para ello el método de Bradford y electroforesis en gel SDS-PAGE para conocer la pureza. Los resultados se estudiaron por un análisis de varianza y por la metodología superficie de respuesta obteniendo a un pH de 8 y temperatura de 25°C una concentración máxima de 2,106 mg/ml que corresponde a un porcentaje de masa de 8,42 siendo el pH y la temperatura (°C) los factores significativos de la hidrólisis.
... When obtaining protein hydrolysates, certain functional characteristics such as decrease in viscosity, greater agitation capacity, dispersion and increase in solubility are favored, advantages those are desirable to be incorporated into food products. In addition, the fundamental property of hydrolysates is the degree of hydrolysis, which determines its possible use, is defined as the percentage of breakage of peptide bonds in relation to the original protein and is grouped in: hydrolysates with low hydrolysis degree (between 1% and 10%) for the improvement of functional properties; Hydrolysates with a variable hydrolysis degree to be used as flavorings, and finally, hydrolysates with hydrolysis degree greater than 10%, in specialized feed [90]. ...
Chapter
Full-text available
In recent years, scientific evidence has increased about health benefits from proteins and bioactive peptides derived from food. Protein and isolated extracts from flour have been obtained, reaching a final product with 80-90% of proteins. For protein extraction, different techniques have been developed among them micellization, ultrafiltration, acidic and alkaline aqueous extraction followed by isoelectric precipitation. Due to low solubility in protein sources, the obtainment of protein hydrolysates and even bioactive peptides has enhanced.
... El presente artículo describe el proceso de producción y las características fisicoquímicas del hidrolizado producido a partir de desechos (especialmente vísceras) de la pesca artesanal y de la piscicultura (tilapia roja). Las características que hacen interesantes a estos compuestos son entre otros: su composición y balance de aminoácidos, su pH ácido que previene su descomposición, la buena digestibilidad y su rápida absorción tienen muchas aplicaciones potenciales como ingredientes y/o suplementos a las dietas o alimentos balanceados para animales (camarones, peces, pollos, cerdos, mascotas, etc.) (Faid, Zouiten, Elmarrakchi, & Achkari-Begdouri, 1997); alimentos (Adler-Nissen, 1986), o como fertilizantes/abonos agrícolas (Benítez, Ibarz, & Pagan, 2008). El proyecto fue desarrollado entre noviembre del 2014 y febrero del 2016 en una facilidad construida para el efecto en la Granja Experimental Limoncito de la Facultad Técnica para el Desarrollo, de la Universidad Católica Santiago de Guayaquil (UCSG), ubicada en el Km 17 vía Limoncito-Las Juntas, Provincia de Santa Elena (Figura 1). ...
Article
El objetivo del presente artículo es describir la metodología desarrollada para la producción por vía enzimática de hidrolizados proteicos producidos a partir de los residuos, especialmente vísceras, de pescado. El hidrolizado producido es una buena fuente de proteína y aminoácidos, aportando específicamente aminoácidos esenciales como la lisina y leucina por lo que este tipo de productos, representan una alternativa más sustentable que la producción de harina de pescado. Su relativa facilidad de producción y bajos requerimientos de infraestructura y equipamiento lo hacen ideal para ser aplicados en pequeñas comunidades pesqueras asentadas en el manglar o en la zona costera.
... The DH is a fundamental property of a protein hydrolysate because it helps to determine its characteristics and possible use. Previous studies have described that hydrolysates can be classified into three types: hydrolysates with a low DH (between 1% and 10%, for improvement of functional properties), hydrolysates with variable DH (for use as flavorings) and extensive hydrolysates with DH higher than 10% (for use in specialized food because of its nutritional, physiological or biological properties) (Benítez, Ibarz, & Pagan, 2008). Production of extensive hydrolysates requires more than one protease because a single enzyme cannot achieve such high DHs within a reasonable time period (Segura Campos, Peralta González, Chel Guerrero, & Betancur Ancona, 2013). ...
Article
Full-text available
The aim of this work was to evaluate the potential anti-inflammatory effect of protein hydrolysate and peptide fractions from Salvia hispanica L. seeds. Protein isolate was obtained using defatted flour of mucilage-free seeds. Hydrolysis process was conducted by enzymatic digestion. The hydrolysate was fractionated using ultrafiltration membranes to obtain the peptide fractions (<1, 1-3, 3-5, 5-10, and >10 kDa). Protein derivatives were evaluated by in vitro activation of murine peritoneal macrophages. The anti-inflammatory activity was determined as NO production, H2O2 release and pro- and anti-inflammatory cytokines (TNF-α, IL-1β, IL-6, and IL-10) production. All the peptides exerted an anti-inflammatory activity, but peptide fraction between 1 - 3 kDa showed the highest anti-inflammatory effect. This fraction was evaluated on in vivo murine models of TPA-induced ear edema and DNFB-induced delayed-type hypersensitivity, exhibiting inhibitory effects. Hence, the results demonstrated that protein derivatives from S. hispanica L. seeds have in vitro and in vivo anti-inflammatory effects.
... Algunos de estos presentan actividades biológicas, nutricionales y funcionales en el ser humano. Asimismo, diversas investigaciones evidencian que la acción de las enzimas gastrointestinales es determinante en la hidrólisis que experimentan las proteínas lácteas (Benítez et al., 2008;Rocha et al., 2013), de tal forma que la liberación de los péptidos, aunada al tamaño, hidrofobicidad y secuencia de los mismos constituyen requisitos indispensables para convertirlos en péptidos con actividad biológica (Artica, 2014). Éstos últimos, también considerados como péptidos bioactivos o biopéptidos, han despertado recientemente el interés de los investigadores debido a que pueden influenciar favorablemente las funciones que llevan a cabo los sistemas inmune, gastrointestinal, nervioso y cardiovascular impactando la salud del consumidor (Martínez y Martínez, 2006). ...
Article
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En la actualidad coexisten debilidades en el abastecimiento de alimentos en las cadenas de suministros cubanas, por ello es un reto elevar la producción y disminuir las brechas en la logística que une la producción primaria y las comercializa-doras, para ofrecer alimentos frescos o procesados a los consumidores. Esta investigación tiene el objetivo de identificar las posibles oportunidades de mejoras de la cadena agroalimentaria de la leche de vaca producida en una zona de Cuba, de alcance local o territorial, a partir de un análisis de la cadena. En general, el enfoque en cadenas agroalimentarias impacta de forma positiva en la satisfacción de las necesidades alimentarias del cliente, facilita la disponibilidad de alimentos frescos en el territorio, aporte social el diagnóstico de cadenas de suministro. Se concluye que la deficiencia identificada en la cadena es el bajo desarrollo del producto y servicio al consumidor y el desempeño colaborativo. Presenta debilidades que impactan en la satisfacción del cliente final. ABSTRACT At the moment, weaknesses in food supply at Cuban supply network coexist, therefore, it is a challenge to increase production and to reduce the logistic gaps that join the primary production with the commercialization companies, in order to provide consumers with fresh and processed food. This study aims to identify the potential improvement opportunities in the agrifood chain of cow's milk produced in an area of Cuba at local and regional level. In general, the focus on agrifood chain has a positive impact on meeting the food needs of customers, eases the availability of fresh food in the region, and delivers the supply chain diagnostic as a social contribution. It could be concluded that the deficiency identified in the chain is the low development of the product, customer service, and collaborative performance. They have weaknesses that impact on the final consumer satisfaction.
... La hidrolisis enzimática de proteínas de pescado o proteína hidrolizada es la descomposición de la materia orgánica en otra forma más sencilla, son proteínas que degradan enzimáticamente péptidos de diferentes tamaños, aumentan el valor nutritivo de las dietas con poca proteína y son usados como atractantes que incrementan el consumo, reducen la pérdida del alimento y son absorbidas en el intestino sin una previa digestión en el estómago(Benitez, Ibarz, & Pagan, 2008). Además, tienen propiedades con la activación y promoción de enzimas digestivas, incremento del peristáltico intestinal y los aminoácidos libres pueden funcionar como atrayentes(Gallardo, Pedroza, Brito, Cuzón, & Gaxiola, 2004).Los camarones son organismos omnívoros, en los primeros estadíos el sistema digestivo sufre transformaciones con cambios digestivos, bioquímicos y de comportamiento, esto los adapta para que el resto de su vida puedan alimentarse con microal-Revista Ciencia y Tecnología No.22, junio 2018 Dirección de Investigación Científica Universitaria, UNAH ...
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p>La industria del camarón en Honduras registra un área de producción de 22,748 hectáreas que demandan un consumo anual de 80,000 toneladas métricas de alimento balanceado, este es un insumo de producción con alto costo para el productor. Durante el cultivo, peces como la curvina y la tilapia que crecen simultáneamente con el camarón y por su pequeño tamaño en la cosecha del camarón estas especies no son aprovechados, se considera que uno de los métodos más económicos para aprovechar estos recursos es el hidrolizado de pescado. El objetivo del estudio fue evaluar el efecto del hidrolizado de la curvina y la tilapia en el alimento balanceado sobre el desempeño productivo del camarón. Se usaron nueve acuarios de 37 L, sembrando 12 camarones con pesos iniciales de 3.6 g, las proteínas hidrolizadas fueron extraídas de tejidos de peces de curvina y tilapia. Se manejaron tres tratamientos que consistieron en a.) alimentar los camarones con el alimento balanceado más el extracto hidrolizado de la curvina, b.) alimento balanceado más el hidrolizado de tilapia y c.) solo alimento balanceado. Cada tratamiento fue manejado en una proporción triplicada. La mayor atractabilidad se observó en los camarones alimentados con el balanceado más el hidrolizado de tilapia (P<0.0001). Los camarones son más voraces en horas de la mañana que por la tarde. Los crecimientos, factor de conversión alimenticia y tasa específica de crecimiento (P<0.001) fueron más favorables en los animales alimentados con el hidrolizado de tilapia. Las mejores supervivencias se observaron en los camarones que consumieron los hidrolizados de pescado.</p
... La combinación de Trofin y las sales ferrosas tiene como objetivo la obtención de tabletas que serán utilizadas como suplementos nutricionales para la prevención de la anemia ferropénica por lo tanto durante su administración por vía oral, ambos ingredientes farmacéuticos activos deben enfrentarse primeramente a una digestión ácida en el estómago en presencia de pepsina, y posteriormente pasar a las condiciones básicas del intestino en presencia de las enzimas pancreáticas que incluyen las lipasas, endo y exopeptidasas, así como la amilasa, que actúan en dependencia del sustrato que se trate (Benítez et al., 2008). ...
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The present research focused on obtaining a hydrolyzate from a quinoa protein concentrate (isoelectric precipitation method), while the hydrolyzate was achieved with the application of papain enzyme in different concentrations and temperature. The nutritional and functional properties were evaluated in the hydrolyzate, establishing the fact that application of enzyme at a concentration of 0.159 AU/g and pH 6.5 allowed to reach a hydrolysis rate of 13 %, a protein content of 73.41 g/100 g, digestibility rate of 87.75 %, and an amino acid profile within the standard requirements established for children, according to FAO. The functional properties of the hydrolyzate reflected an index of dispersibility of 83.71 %, protein solubility of 85.35 %, foaming capacity of 125 % volume at pH 10, water retention capacity of 0.33 g/g protein and oil holding capacity of 0.56 g/g protein. These values show the potential of the protein hydrolyzate in the elaboration of food formulas for diets with special regimes or as an ingredient in the food industry.
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La presente investigación se enfocó en obtener un hidrolizado a partir de un concentrado proteico de quinua (método de precipitación isoeléctrica), se obtuvo un hidrolizado por aplicación enzimática de papaína en diferentes concentraciones y temperatura. Las propiedades nutricionales y funcionales fueron evaluadas en el hidrolizado, estableciéndose que la aplicación de enzima a una concentración de 0.159 UA/g enzima y pH 6.5 permitió alcanzar una tasa de hidrólisis de 13 %, contenido de proteína 73.41 g/100 g, tasa de digestibilidad 87.75 %, y un perfil de aminoácidos esenciales dentro de los requerimientos patrones establecidos para niños, según la FAO. Las propiedades funcionales del hidrolizado reflejaron un índice de dispersibilidad de 83.71 %, solubilidad de la proteína 85.35 %, capacidad espumante 125 % de volumen a pH 10, capacidad de retención de agua 0.33 g/g proteína y retención de aceite 0.56 g/g proteína. Estos valores muestran la potencialidad del hidrolizado proteico en la elaboración de fórmulas alimenticias para dietas con regímenes especiales o como ingrediente en la industria alimenticia.
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The objective of this research was to determine the nutritional quality of coastal whey and goat coastal cheese employing Wistar rats as the subjects of analysis. An unifactorial design was carried out, varying the fat content for both products (3.75 %, 4.00 % and 4.25 %). The two preparations that obtained the best rheological (coastal whey), textural (coastal cheese) and sensory characteristics were used to determine nutritional quality. Among these parameters the following were determined in the rats: the protein efficiency coefficient (PER), the true digestibility (DV), the net protein utilization (NPU) and the biological value (VB). It was evidenced that PER, NPU, DV and VB were higher in coastal whey. Greater weight gain was also observed in the costal whey fed rats compared to coastal cheese and protein-free feed (control). This could be due to the fact that during feeding the rats tended to consume more coastal whey, being their preferred food.
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Seven enzymatic hydrolysates from skim milk powder were prepared with the aim of producing dietary supplement for phenylketonurics. A protease from Aspergillus oryzae (AO), papain (PA) and pepsin (PE), separately or in association, were used in different enzyme:substract ratios (E:S), at 50 ºC and total reaction time of 5 h. The distribution of peptides according to chain length was used to evaluate the nutritional quality of protein hydrolysates. Initially, the hydrolysates were fractionated by high-performance liquid chromatography in size-exclusion mode (SE-HPLC) and the rapid method of Correct Fraction Area (CFA) was used for quantifying the peptides and amino acids in the chromatographic fractions. The results showed the advantage of isolated action of each enzyme when compaired with the associations studied. Among all tested preparations, the isolated action of AO and PA, and the association of these two enzymes in E:S ratio of 1% and 2%, respectively, produced hydrolysates having similar peptide prolifes, with the highest proportion of di- and tripeptides and the lowest of free amino acids.
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FPLC on a Superdex Peptide 10/30 HR column and the HPLC-MS-FAB (HPLC-mass spectrometry with fast atom bombardment) on-line system were compared for determination of the molecular weights of peptide standards and an extensively hydrolysed whey protein hydrolysate. FPLC on Superdex Peptide gave rather incorrect molecular weights for small peptide standards. It fractionated the peptides of the whey protein hydrolysate rather well according to the molecular weight, but all the fractions also contained small peptides. The HPLC-MS on-line system was a sensitive and precise method for small peptides. As the molecular weight of the analyte increased the ionization of the peptide became more difficult, which lowered its sensitivity. Preliminary fractionation of the whey protein hydrolysate with FPLC on Superdex Peptide column and pooling of the fractions separately from successive elutions improved the sensitivity, and the suppression of some peptides was avoided. HPLC-MS-FAB gave slightly lower molecular weights for the whey protein hydrolysate fractions than FPLC on Superdex Peptide. The HPLC -MS-FAB results were well supported by matrix- assisted laser desorption/ionisation time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) analyses.
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Enzyme modified spray dried whey protein concentrate (WPC) was studied for its various physico-chemical and functional behavior. Fresh Cheddar cheese whey was ultrafiltered and diafiltered to have 70 and 80% protein on dry matter basis. One portion of each of the retentates was directly spray dried and the other portion was hydrolysed to 8.0% hydrolysis by using Neutrase enzyme and spray dried at the similar conditions. Enzyme modified spray dried WPC samples showed slightly reduced pH and increased 5-hydroxy-methyl-2-furfural (HMF) content, but not that severe to negatively affect the food applications. A positive effect of hydrolysis on insolubility index, whey protein nitrogen index (WPNI) and bulk density was observed. Modification significantly decreased the viscosity to an extent of 1.54 to 1.65 units, improved the solubility of protein by 5.51 to 5.62 units, increased foaming capacity to an extent of 42 units and improved emulsifying capacity by 5.7 to 6.3 units, indicating the beneficial effects of enzymatic hydrolysis at all range of pH especially at around pH 4 to 5. The study revealed that spray dried neutrase modified WPC could be used in various food formulations with enhanced nutritional and functional properties.
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The reported experiments were concerned with the enzymatic hydrolysis of food problems. The composition of a protein hydrolysate is conveniently described by the degree of hydrolysis (DH), which is defined as the percentage of peptide bonds cleaved. The average peptide chain length (PCL) is measured in number of amino acid residues. This paper presents results of a research program work carried out with the purpose of relating taste, solubility, emulsifying capacity, foaming capacity, and viscosity of soy protein hydrolysates to the DH of these hydrolysates. A comprehensive analysis of experimental data is concluded with a statement that the problem of relating the measured functional properties to the actual performance of the protein hydrolysate in the food system, where conditions are drastically different from the conditions in the model system, is still a subject of much controversy and few successes. Thus, the tailor-made functional protein hydrolysates are still a fairly distant goal.
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Two 6-month-old Cheddar cheese sample sets including 7 and 16 samples were produced using different starter cultures to obtain different bitterness levels. The data consisting of 36 chemical ripening parameters generated from RP-HPLC and other relevant analytical methods and 435 respectively 92 variables calculated from the measured parameters were correlated with bitterness by multivariate statistical analyses (first and second PLS-Regression). The first PLSR showed that in both sample sets several peptides of the secondary proteolysis could be related to the formation of bitterness. It was possible to explain 65% of the variation in bitterness by 26 variables originating from peptides in the first sample set. For the second sample set 66% of the variation could be explained by 163 variables. In the case of the second PLSR 6 and 19 variables originating from peptides, caseins and casein fragments explained in both sample sets 94% and 59% variation of bitterness, respectively. One hydrophobic peptide area (peak no. 14) came up as a common significant indicator of bitterness. The analytical parameters of the primary proteolysis in particular β-casein as well as fragments of β-casein and αs1-casein were determined as supplementary indicators for the evaluation of bitterness. The highly significant negative correlation between bitterness and the content of free fatty acids in the second sample set obviously indicates a lipolytic side activity of the debittering cultures.
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Enterally administered protein hydrolysate-based products are often multicomponent, nutritionally complete formulas with well-defined chemical compositions. These ingredients possess unique properties and pose special problems in the formulation of specialty nutritional products. This article focuses on those key phisicochemical and functional properties of protein hydrolysates that relate to the technology of manufacturing nutritional formulas - solubility, emulsifying properties, rheological properties, osmolality and hydrolysate-starch interaction.
This study was carried out to separate the calcium-binding protein derived from enzymatic hydrolysates of cheese whey protein. CWPs (cheese whey protein) heated for 10 min at were hydrolyzed by trypsin, papain W-40, protease S, neutrase 1.5 and pepsin, and then properties of hydrolysates, separation of calcium-binding protein and analysis of calcium-binding ability were investigated. The DH (degree of hydrolysis) and NPN (non protein nitrogen) of heated-CWP hydrolysates by commercial enzymes were higher in trypsin than those of other commercial enzymes. In the result of SDS-PAGE (sodium dodecyl sulphate polyacrylamide gel electrophoresis), -LG and -LA in trypsin hydrolysates were almost eliminated and the molecular weight of peptides derived from trypsin hydrolysates were smaller than 7 kDa. In the RP-HPLC (reverse phase HPLC) analysis, -LA was mostly eliminated, but -LG was not affected by heat treatment and the RP-HPLC patterns of trypsin hydrolysates were similar to those of SDS-PAGE. In ion exchange chromatography, trypsin hydrolysates were shown to peak from 0.25 M NaCl and 0.5 M NaCl, and calcium-binding ability is associated with the large peak, which was eluted at a 0.25 M NaCl gradient concentration. Based on the results of this experiment, heated-CWP hydrolysates by trypsin were shown to have calcium-binding ability.