Efecto de los tratamientos térmicos y de la congelación en la agregación de suspensiones de concentrado de proteína de suero

MEZA, BARBARA ERICA; VERDINI, ROXANA ANDREA; RUBIOLO, AMELIA CATALINA

Buenos Aires, Argentina

Congreso; XXII Congreso Interamericano de Ingeniería Química y V Congreso Argentino de Ingeniería Química; 2006

Las soluciones de proteínas de suero desnaturalizadas obtenidas mediante tratamiento térmico controlado son utilizadas como ingredientes en productos alimenticios debido a que poseen diferentes propiedades funcionales en comparación con las soluciones de proteína de suero nativa. La cantidad total de proteína desnaturalizada (PD) obtenida mediante un tratamiento térmico puede ser predicha conociendo la cinética de agregación global, que contempla la formación de agregados en la que intervienen todas las proteínas existentes en los concentrados de proteína de suero (WPC) comerciales. La congelación es un tratamiento ampliamente utilizado en la conservación de productos alimenticios. Sin embargo, la formación de cristales de hielo puede producir cambios indeseables, incluyendo modificaciones texturales, desnaturalización de proteínas y destrucción de membranas celulares debido al efecto de crioconcentración. En el presente trabajo se estudió la influencia de los tratamientos térmicos y de la congelación en la agregación de soluciones de WPC. Para ello se determinó la concentración de proteína soluble total (PS) y se calculó por diferencia el porcentaje de proteína desnaturalizada (PD). Se modeló la cinética de agregación mediante la disminución en el tiempo de la PS y se obtuvo la dependencia de las constantes de reacción con la temperatura según la ecuación de Arrhenius. Suspensiones de proteína de 5 y 9% p/v fueron preparadas a partir de un WPC con 38.3% p/p de proteína. Las mismas fueron tratadas térmicamente a 70.0, 72.5, 75.0 y 77.5 C durante tiempos que variaron entre 4 y 120 minutos. Un grupo de suspensiones tratadas térmicamente fueron utilizadas como control sin congelar (S-SC), mientras que otro grupo de estas soluciones fueron congeladas a -25 C durante 24 h y descongeladas a 20 C para su posterior análisis (S-C). Además, muestras sin tratamiento térmico fueron utilizadas como control inicial para las S-SC y las S-C respectivamente. El contenido de PS se determinó previa precipitación de la PD a pH 4.6 y centrifugación (30 min a 20000 rpm) a 5 C. El sobrenadante se diluyó apropiadamente en buffer (EDTA 50mM, urea 8M, pH 10) y se midió la absorbancia a 280 nm correspondiente a la PS. El contenido de PD se determinó por diferencia entre la concentración inicial de proteína y la PS cuantificada. La descripción matemática de la cinética de agregación se obtuvo mediante la integración de la ecuación general de reacción. El orden de reacción hallado fue de 1 y el rango para las constantes cinéticas promedio fue de 4.6+/-0.6 10-5 s-1 para 70.0 C y de 5.5+/-0.2 10-4 s-1 para 77.5 C. La energía de activación promedio fue de 32+/-3 10 kJ mol-1. En general, las muestras con una concentración inicial de proteína de 5%, presentaron mayores porcentajes de PD que las muestras de 9%. Las suspensiones con una mayor concentración de proteína están más próximas a la condición crítica necesaria para gelificar, de manera que los porcentajes de PD que pueden conseguirse para un determinado tiempo de tratamiento térmico en las condiciones estudiadas son menores. Las constantes cinéticas de agregación de las S-SC y S-C aumentaron significativamente al aumentar la temperatura de tratamiento térmico para las dos concentraciones iniciales de proteína estudiadas. Al analizar el efecto de la concentración inicial de proteína en las S-SC, se observó que las constantes fueron mayores para las suspensiones de 5% cuando el tratamiento térmico se realizó a 70.0, 72.5 y 75 C; mientras que no se observaron diferencias significativas a 77.5 C. Dichos resultados pueden deberse a que el efecto de la temperatura sobre la cinética de agregación fue más significativo que el efecto de la concentración inicial de proteína a temperaturas de tratamiento elevadas. En las S-C se observó que las constantes cinéticas fueron mayores para las suspensiones de 5% para todas las temperaturas de tratamiento térmico. En este caso, el efecto de la concentración inicial de proteína predominó sobre el efecto de la temperatura. Para una misma concentración inicial de proteína, la congelación sólo afectó significativamente la velocidad de agregación de las suspensiones de WPC estudiadas cuando la temperatura de tratamiento fue de 72.5 C. A dicha temperatura, las S-C presentaron menores porcentajes de PD en comparación con las S-SC para las dos concentraciones de proteína iniciales estudiadas. Este efecto podría ser atribuido a la congelación; sin embargo, son necesarios otros estudios sobre el mecanismo de agregación para poder comprender en forma más profunda este último comportamiento observado.