INTEC   05402
INSTITUTO DE DESARROLLO TECNOLOGICO PARA LA INDUSTRIA QUIMICA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Influencia de las condiciones de reacción en la hidrólisis enzimática de WPC usando Alcalasa
Autor/es:
FENOGLIO, CECILIA; PIZARRO, ANA; SIHUFE, GUILLERMO; RUBIOLO, AMELIA; MAMMARELLA, ENRIQUE
Lugar:
Mar del Plata
Reunión:
Congreso; VI Congreso Argentino de Ingeniería Química; 2010
Institución organizadora:
Asociación Argentina de Ingenieros Químicos
Resumen:
La proteína del lactosuero es una de las proteínas de más alta calidad disponible para uso comercial, debido a que contiene una mayor concentración de aminoácidos de cadena ramificada y de aminoácidos esenciales que otras fuentes proteicas. La alternativa más explorada en los últimos años para la recuperación de estas proteínas, ha sido la aplicación de procesos de membranas y su posterior secado en polvo, hallándose en el mercado suero entero deshidratado, suero desmineralizado, concentrados proteicos (WPC) y aislados proteicos (WPI). El mayor problema para el aprovechamiento de estos concentrados proteicos de elevado valor biológico en la formulación y/o fortificación de alimentos es su importante grado de alergenicidad para personas con fallas congénitas en el metabolismo de las proteínas. Los principales alergenos del WPC son mayormente la a-lactoalbúmina y la b-lactoglobulina, y en menor cantidad las inmunoglobulinas (en particular IgG) y la seroalbúmina. En general, los problemas de alergenicidad pueden reducirse o eliminarse por hidrólisis de las diferentes fracciones que componen la proteína del WPC, transformándolas en péptidos, al mismo tiempo que se aumenta su digestibilidad. Debido a la hidrólisis, las propiedades moleculares de las proteínas cambian, produciéndose la disminución del peso molecular, el aumento de la carga y la liberación de grupos hidrofóbicos, entre otros fenómenos. Si bien en los hidrolizados de proteína se potencian propiedades nutricionales o funcionales (solubilidad, poder emulsificante, capacidad espumante), durante el proceso de hidrólisis se produce un efecto secundario negativo importante: la liberación de péptidos con sabor más amargo que la proteína nativa, generalmente relacionado con la presencia y posición de aminoácidos hidrofóbicos en los péptidos del hidrolizado. Por tanto, el control del proceso de reacción y la caracterización de los hidrolizados en base al tamaño de los péptidos son objetivos importantes en la hidrólisis de proteínas. Para desarrollar esta hidrólisis en forma industrial, inicialmente se utilizaron proteasas pancreáticas de origen animal, las que en la actualidad están siendo reemplazadas por las de origen bacteriano o fúngico. En este tipo de procesos, el grado de hidrólisis (DH) está determinado por las condiciones utilizadas: concentración de sustrato, relación enzima/sustrato, tiempo de incubación, pH y temperatura. Otro factor que también va a determinar el DH es la naturaleza de la enzima, la cual también influye en el tipo de péptidos producidos. Dado que las endoproteinasas bacterianas son las enzimas que tienen mayor proyección, en el presente trabajo se estudió la influencia de las condiciones de trabajo sobre la hidrólisis enzimática de WPC, empleando una preparación comercial de la enzima subtilisina (Alcalasa 2.4 L de Novozymes, Dinamarca). Esta enzima fue utilizada para someter a hidrólisis diferentes soluciones adecuadamente acondicionadas de WPC comercial al 35% (Milkaut S.A., Argentina) bajo diferentes condiciones experimentales determinadas mediante el empleo de un diseño experimental central compuesto, rotacional y ortogonal, de cuatro factores (concentración de proteínas, pH, temperatura y tiempo de reacción). De tal manera, se desarrollaron 36 experiencias diferentes acomodadas al azar, con concentraciones de sustrato entre 4 y 10% (m/v), pH entre 8,5 y 9,5, temperaturas entre 40 y 60 ºC y tiempos de hidrólisis entre 10 y 100 minutos. Las condiciones operacionales fueron establecidas de acuerdo a la bibliografía, en la zona donde se han encontrado resultados favorables de reducción de la capacidad antigénica de las proteínas de suero de quesería, con escasa o nula producción de sabor amargo. El control de la hidrólisis enzimática de proteínas a pH alcalino fue realizado de forma sencilla y precisa por medida del consumo de base necesario para mantener constante el pH en el reactor de hidrólisis, de acuerdo al método propuesto por Adler-Nissen (Adler-Nissen J., Enzvmic Hvdrolvsis of Food Proteins. Elsevier Apphed Science Publishers, London and New York, 1986). Sin embargo, este consumo no está relacionado de una forma simple con el DH alcanzado, siendo necesario para establecer esta relación el conocimiento del pK medio de los grupos a-amino liberados en la hidrólisis. En las diferentes experiencias desarrolladas, se obtuvieron diferentes DH que fueron estadísticamente correlacionados con cada una de las variables operacionales establecidas. El análisis de la distribución de tamaños de los péptidos en los hidrolizados producidos, se realizó por RP-HPLC en un equipo Isco (U.S.A.) usando una columna de C18 de 250 x 4,6 mm y 300 Å de tamaño de poro. El análisis de los cromatogramas obtenidos indicó que no existen diferencias sustanciales en el perfil de degradación desarrollado por la enzima, observándose algunas diferencias en las concentraciones de las distintas fracciones. Como resultado de este estudio, se observó que las condiciones de reacción no solo ejercen influencia sobre las constantes cinéticas, sino también sobre la selectividad de la enzima. Este hallazgo podría resultar de suma utilidad para predecir condiciones de hidrólisis que permitan conseguir fracciones de altos DH (> 8%) con escasa o nula acción alergénica, evitando la aparición de umbrales detectables de péptidos con sabor amargo.