Caracterización de un hidrolizado proteico enzimático obtenido del pez caribe colorado (pygocentrus cariba humboldt, 1821)

Douglas R. Belén Camacho, Mario José Moreno Álvarez, David García, Carlos Medina y Angélica Sidorovas

Douglas Rafael Belén Camacho. Ingeniero en Alimentos y MSc en Biotecnología Alimentaria, Universidad Simón Rodríguez (USR), Venezuela. Profesor, USR, Venezuela. Dirección: Laboratorio de Biomoléculas, Universidad Simón Rodríguez, Canoabo, estado Carabobo, Venezuela. e-mail: biomoleculasdrbc@hotmail.com

Mario José Moreno Álvarez. Licenciado en Biología, Universidad de los Andes, Venezuela. Magíster en Enseñanza de la Biología, Universidad Pedagógica Libertador, Venezuela. Profesor, USR, Venezuela. e-mail: morenoalvarez@cantv.net

David García Pantaleón. Ingeniero en Alimentos, USR, Venezuela. Profesor, USR, Venezuela. e mail: davidemp2005@hotmail.com

Carlos Alberto Medina Martínez. Ingeniero en Alimentos, USR, Venezuela. Profesor, USR, Venezuela. e-mail: biomoleculasdrbc@hotmail.com

Angélica Sidorovas. Estudiante de Ingeniería de Alimentos, USR, Venezuela. Auxiliar de Investigación, USR, Venezuela. e-mail: sidorovas-ange@hotmail.com

RESUMEN

El objetivo del trabajo fue obtener hidrolizados proteicos por vía enzimática a partir de caribe colorado (Pygocentrus cariba Humboldt, 1821). Se seleccionó un lote de 50kg de especímenes adultos, eviscerados, proveniente del río Igües (Municipio El Baúl, Cojedes, Venezuela). Cada espécimen fue fileteado mediante cortes manuales con cuchillo, el tejido muscular fue separado de la piel, molido con un equipo eléctrico, envasado en bolsas de polietileno y almacenado a -18ºC. La hidrólisis fue catalizada por una proteasa comercial grado alimenticio (Alcalase^® 2.4L). El máximo grado de hidrólisis (GH) alcanzado fue 10,5%. El rendimiento en hidrolizado proteico deshidratado (HPD) se incrementó con el GH, siendo el máximo valor alcanzado 13,7g HPD/100g de músculo molido húmedo. Los hidrolizados presentaron variaciones significativas (P<0,05) en la composición proximal y en las propiedades funcionales. La hidrólisis proteica del pescado caribe colorado con Alcalase es una alternativa recomendable para el aprovechamiento de esta especie que en la actualidad es de poco valor comercial.

Characterization of a protein enzymatic hydrolysate obtained from the colored ‘caribe’ fish (pygocentrus cariba humboldt, 1821)

SUMMARY

The goal of this work was to obtain protein hydrolysates by means of enzymatic reaction from colored ‘caribe’ fish (Pygocentrus cariba Humboldt, 1821). A sample of 50kg of adult specimens, from the Igües river (El Baúl, Cojedes, Venezuela) was selected. Every specimen was cut manually with a knife; the muscular tissue without skin was ground in an electric grinder, packed in polyethylene bags and stored at -18ºC. Hydrolysis was catalyzed by means of a food grade commercial protease (Alcalase^® 2.4L). The maximum hydrolysis degree (HD) obtained was 10.5%. The yield in dried protein hydrolysate (DPH) increased with HD and its maximum value was 13.7g DPH/100g of moist grounded muscle. Proximate analysis and functional properties of hydrolysates showed significant differences (P<0.05). Protein hydrolysis of the colored caribe fish with Alcalase^® is a commendable alternative to profit from this underutilized species.

Caracterização de um hidrolisado proteico enzimático obtido do peixe caribe colorado (pygocentrus cariba humboldt, 1821)

RESUMO

O objetivo do trabalho foi obter hidrolisados protéicos por via enzimática a partir de caribe colorado (Pygocentrus cariba Humboldt, 1821). Selecionou-se um lote de 50kg de espécimes adultos, eviscerados, proveniente do rio Igües (Município El Baúl, Cojedes, Venezuela). Cada espécime foi fileteado mediante cortes manuais com faca, o tecido muscular foi separado da pele, moído com um equipamento elétrico, envasado em bolsas de polietileno e armazenado a -18ºC. A hidrolise foi catalisada por uma protease comercial grau alimentício (Alcalase^® 2,4L). O máximo grau de hidrolise (GH) alcançado foi 10,5%. O rendimento em hidrolisado protéico desidratado (HPD) se incrementou com o GH, sendo o máximo valor alcançado 13,7g HPD/100g de músculo moído úmido. Os hidrolisados apresentaram variações significativas (P<0,05) na composição proximal e nas propriedades funcionais. A hidrólise protéica do pescado caribe colorado com Alcalase é uma alternativa recomendável para o aproveitamento desta espécie que na atualidade é de pouco valor comercial.

PALABRAS CLAVE / Hidrolizado Proteico de Pescado / Peces Caribes / Pygocentrus /

Recibido: 09/03/2006. Modificado: 02/01/2007. Aceptado: 08/01/2007.

Introducción

En Venezuela se encuentran varias especies pesqueras de poco valor comercial pero que revisten interés debido a su abundancia y facilidad de captura. Entre éstas se encuentran las conocidas como ‘caribes’, término que contempla a un conjunto de cuatro géneros, Pygopristis, Pygocentrus, Pristobrycon y Serrasalmus (Machado-Allison y Fink, 1996). El pez caribe colorado (Pygocentrus cariba Humboldt, 1821) es un ejemplo representativo del genero Pygocentrus. Es una especie endémica venezolana perteneciente al Superorden Ostariophysi, Orden Characiformes, Familia Characidae, es altamente depredador y abunda en ríos, caños y lagunas de los llanos venezolanos y de la cuenca del Orinoco (Marcano et al., 1988; Machado-Allison y Fink, 1996), es de fácil captura, su carne es de excelente sabor y posee un contenido proteico de 17,9% (Hoogesteijn, 2001; Rodríguez et al., 2001). Sin embargo, al igual que los demás caribes, esta especie presenta una estructura ósea altamente espinosa que lo hace poco atractivo para la comercialización, situación que limita su aprovechamiento como recurso alimentario (Hoogesteijn, 2001; González, 1999). Por ello es de interés realizar estudios orientados a su posible uso como materia prima para la obtención de productos de mayor valor agregado y utilidad, como es el caso de los hidrolizados proteicos de pescado.

Un hidrolizado proteico está formado por péptidos de diferentes tamaños originados de la hidrólisis de proteínas, catalizada por agentes químicos o por enzimas (Kristinsson y Rasco, 2000a). El proceso de obtención por vía enzimática ha mostrado ventajas que se relacionan con las características generales de las enzimas utilizadas, tales como mayor selectividad de sustratos, realización de procesos en condiciones térmicas menos drásticas y fácilmente controlables, lo que minimiza el desarrollo de reacciones secundarias alterantes manteniendo, por lo tanto, el valor nutricional del producto (Guadix et al., 2000). En la producción de hidrolizados proteicos de pescado, la Alcalase^® 2,4 L (EC 3.4.21.62) ha mostrado buenos resultados respecto a rendimientos y propiedades funcionales de los productos (Shahidi et al., 1995; Benjakull y Morrissey, 1997; Aurrekoetxea y Perera, 2001). Esta es una proteasa comercial grado alimenticio cuyo componente activo es la endoproteasa Subtilisina A, una serinproteasa de acción endoproteasa también denominada Subtilisina Carlsberg, de 27300D, producida por cepas de Bacillus licheniformis, de presentación líquida acuasoluble; sus valores de temperatura y pH óptimos son: 55-70ºC y 6,5-8,5 respectivamente (Novo Nordisk, 1998).

Los hidrolizados proteicos de pescado han resultado útiles en la formulación de sustitutos parciales de leche y productos lácteos, como suplemento importante en la formulación de productos a base de cereales y sopas deshidratadas, y se han incluido en el desarrollo de productos extruidos a base de almidón (Kristinsson y Rasco, 2000a). En la alimentación de peces, han incrementado significativamente la velocidad de crecimiento de alevines (Berge y Storebakken, 1996; Plascencia-Jatomea et al., 2002). De igual forma, se han utilizado como fuente de nitrógeno, carbono y minerales en formulaciones destinadas al cultivo de microorganismos, sin requerir de la adición de otros nutrientes (Mukhin et al., 2001; Triki-Ellouz et al., 2003; Ghorbel et al., 2005). Los hidrolizados también han resultado altamente beneficiosos como fertilizantes, lo cual está influenciado por su composición química que los ubica como fuentes de prolina y glutamato, sustancias requeridas para el desarrollo de los tejidos vegetales (Kristinsson y Rasco, 2000a). Por otra parte, ensayos realizados con ratas Zucker han evidenciado de que su consumo reduce el colesterol sanguíneo, aumenta la proporción de HDL y disminuye la actividad de la acil-CoA o colesterol aciltransferasa, por lo que se considera que pueden ser nutrientes cardioprotectores (Wergedahl et al., 2004). Como aditivos en alimentos los hidrolizados proteicos han mostrado utilidad potencial como antioxidantes (Sathivel et al. 2003).

El presente estudio se realizó con el objetivo de evaluar la composición proximal y las propiedades funcionales de hidrolizados proteicos obtenidos por vía enzimática a partir del pescado caribe colorado.

Materiales y Métodos

Muestra

Se adquirió un lote de 50kg de especímenes adultos de pescado caribe (Pygocentrus cariba Humboldt, 1821) fresco eviscerado, proveniente del río Igües, Municipio El Baúl, estado Cojedes, Venezuela, capturados a comienzo de abril 2005. Los criterios de selección de los especímenes utilizados en el estudio fueron piel con escamas firmes, sin daños aparentes, coloración homogénea, ojos cristalinos, olor típico a pescado fresco, longitud de 20-25cm, tiempo transcurrido desde la captura hasta el momento de selección <10h. Los especímenes no presentaron dimorfismo sexual para el momento de la captura. Los pescados fueron colocados individualmente en bolsas de polietileno que se introdujeron en un termo refrigerante acondicionado con hielo seco para mantener una temperatura de 7 ±1ºC. Fueron transportados dentro de un lapso de 3h y luego mantenidos en un congelador comercial marca Articold, donde se mantuvieron a -18ºC. Se seleccionaron aleatoriamente 10 especímenes para determinar su peso total eviscerado y rendimiento en músculo molido (molino eléctrico Oster modelo 4716).

Obtención del tejido muscular

Los especímenes fueron descongelados y lavados para luego ser fileteados mediante un cuchillo de mesa en ambas simetrías. Se seccionó la porción muscular comprendida entre la aleta dorsal y las aletas ventral y anal, excluyendo la fracción de tejido muscular de la aleta caudal y de la cabeza, previa remoción de la piel, de tal manera de descartar en gran parte la fracción grasa ubicada sobre la región estomacal y aquella cercana a los bordes superior e inferior, por presentar la mayor proporción de espinas. El tejido muscular seleccionado fue molido (molino eléctrico Oster modelo 4726), envasado en bolsas de polietileno de capacidad 250g provistas de cierre hermético y almacenado a -18ºC.

Caracterización fisicoquímica del músculo molido y los productos

Al músculo obtenido y los productos les fueron determinados (AOAC, 1990) el pH y la composición química proximal: humedad, proteína cruda por el método micro-Kjeldhal (×6,25), grasa cruda por el método Soxlhet y ceniza total.

Enzima utilizada

Se utilizó Alcalase^® 2.4 L (actividad declarada de 2,4UA/g) grado alimenticio (Novozymes A/S, Bagsvaerd-Dinamarca) con condiciones de máxima actividad de pH 8,0 y 60ºC (Novo Nordisk, 1998).

Condiciones de hidrólisis

Se realizaron ensayos para determinar las condiciones más adecuadas para la obtención del hidrolizado proteico de pescado caribe colorado, utilizando un pH de 8,00 (ajustado por adición de NaOH 2,00 N) y 60ºC, con base en las indicaciones de Novo Nordisk (1998) para Alcalase^® 2.4 L. El tiempo de cocción aplicado al músculo antes de la hidrólisis, la proporción de enzima utilizada, tiempo y grado de hidrólisis (GH, dado por la relación porcentual de enlaces peptídicos hidrolizados) fueron determinados con base en el método de pH-estático (Nielsen y Glenvig, 1997; Guadix et al., 2000), mientras que la concentración de sustrato se estimó a partir de la cinética de la hidrólisis con base en el método de las velocidades iniciales (Whitaker, 1994), que permitió determinar el valor K_M y a partir de éste se consideró como concentración de sustrato un valor ³10K_M. Los valores obtenidos para estos parámetros se indican en la Tabla I. Se establecieron tres GH para el estudio: el máximo obtenido (10,5%), intermedio (7,3%) y mínimo (3,1%).

Obtención del hidrolizado

Se obtuvieron tres hidrolizados de diferentes GH (3,1; 7,3 y 10,5%) de acuerdo al procedimiento descrito por Kristinsson y Rasco (2000a), en las condiciones de reacción previamente establecidas. La obtención de tres productos de diferentes GH se llevó a cabo para establecer el efecto de la extensión de la hidrólisis en las propiedades analizadas y de esta manera definir la potencial utilidad de los productos. Paralelamente se procesó una muestra en igualdad de condiciones pero sin someterla a hidrólisis (sin adición de enzima) como control. En cada protocolo experimental se utilizó 500g de músculo molido. Después de ajustado el pH, no se adicionó más NaOH. Cumplido el tiempo de hidrólisis establecido, las muestras fueron sometidas a 85ºC durante 15min con la finalidad de inactivar la enzima (Liceaga-Gesualdo y Li-Chan, 1999) y centrifugadas a 4500rpm en un equipo CEPA modelo LS-763. Las fracciones acuosas fueron sometidas a deshidratación por aspersión en un equipo marca Anhidro modelo 1, operado a temperatura del aire de secado de 129 ±1ºC, temperatura del aire a la salida del equipo de 70 ±1ºC, y temperatura del producto a la salida del equipo 60 ±1ºC. La alimentación fue regulada a 20ml/min. Los hidrolizados proteicos deshidratados y el producto control fueron colocados en bolsas de polietileno con capacidad de 100g y provistas de cierre hermético, las cuales fueron almacenadas protegidas de la luz, a temperatura ambiente. Para cada producto se determinó el rendimiento como la masa en g de hidrolizado deshidratado obtenido a partir de 100g de músculo fresco utilizado.

Determinación de las propiedades funcionales

A los productos hidrolizados y al control (muestra de músculo sin hidrolizar) se les determinó el índice de absorción de agua y el índice de absorción de grasa según metodologías descritas por Granito et al., (2004), el perfil de solubilidad proteica según Calderón de la Barca et al., (2000), y la capacidad emulsificante y capacidad de formación de espuma según Wang y Johnson (2001).

Análisis estadístico

Los resultados de masa total y rendimiento en tejido muscular molido se expresaron como valores promedios (n=10) ± límites de confianza (calculados en base a la distribución "t" de Student; P<0,05). Los demás ensayos se realizaron por triplicado y los resultados se expresaron como valores promedios (n=3) ± error típico. Los resultados de la composición proximal y de las propiedades funcionales fueron evaluados a través de análisis de varianza y comparación de medias de Tukey (P<0,05) utilizando el paquete estadístico SAS (1992).

Resultados y Discusión

Caracterización de la materia prima

Los valores de masa total promedio de los especímenes de pez caribe colorado eviscerados utilizados en esta investigación y el rendimiento en tejido muscular molido, fueron 449,7 ±45,6g y 29,06 ±1,91%, respectivamente. El rendimiento obtenido fue inferior al valor reportado por Rodríguez et al., (2001) en esta especie (38,3%), pudiendo la diferencia estar relacionada al método empleado en la separación de la porción muscular en cada estudio.

En la composición química proximal del tejido muscular evaluado, el 70,08% fue agua y 29,92% representó materia seca. El mayor componente de interés nutricional fue la proteína cruda (19,32%), seguido del contenido graso (8,55%) y ceniza total (1,70%). Rodríguez et al., (2001) señalaron un contenido de humedad similar (69,50%) para P. cariba, pero valores inferiores de proteína (17,9%) y grasa (6,61%), así como un elevado contenido de ceniza (7,55%). Las diferencias en los resultados pueden estar influenciadas por las variaciones entre especies que ocupan un hábitat similar; aunque los factores sexo y edad, así como también la zona de captura y la época del año influyen en la composición química del pescado (Aquerreta-Apesteguía, 2000; Sikorski et al., 1994). Rodríguez et al. (2001) consideran que en la carne fresca de pescado la composición química es influenciada por el período reproductivo y hábitos alimenticios, indicando que generalmente antes de la época reproductiva los peces acumulan grasa que emplean luego en el lapso reproductivo. Machado-Allison y Fink (1996) afirman que las especies de caribes se reproducen en el período lluvioso, en los meses de mayo y junio, encontrándose en febrero y marzo ejemplares adultos listos para el desove. El tejido muscular utilizado en el presente estudio proviene de peces capturados en los primeros días del mes de abril, por lo que presentaron mayor contenido graso y proteico en comparación con los valores encontrados por Rodríguez et al., (2001), quienes usaron ejemplares colectados en junio, con signos gonadales característicos de haber desovado. La baja proporción de ceniza pudo estar influenciada por la ausencia de sistema óseo en la materia utilizada, ya que solo se utilizó la carne deshuesada, desprovista de espinas.

Rendimiento del proceso en función de GH

El rendimiento de la obtención de hidrolizado proteico, se presenta en la Tabla II. Los resultados mostraron diferencias significativas (P<0,05), lo que permite afirmar que la extensión de la hidrólisis, definida por el GH, aumenta la proporción de producto deshidratado. Los valores determinados se consideran aceptables al compararlos con los obtenidos en otras investigaciones de producción de hidrolizados proteicos de pescado (Hoyle y Merritt, 1994; Liceaga-Gesualdo y Li-Chan, 1999), donde han resultado inferiores al 15%. En general, los rendimientos en la producción de hidrolizados proteicos son bajos, ya que para la etapa de deshidratación solo se emplea la fracción soluble, que es la que contiene a los productos de interés de la reacción (Kristinsson y Rasco, 2000a).

Composición proximal de los hidrolizados proteicos

En la Tabla III se presentan los resultados de la composición proximal de los hidrolizados obtenidos y la muestra control. A excepción del contenido de humedad, los otros componentes determinados mostraron diferencias significativas (P<0,05). La proteína cruda alcanzó desde 62,15% en el control hasta 82,15% en el hidrolizado de GH 10,5%, mientras que el contenido graso descendió de 28,30% a 6,52%. El contenido de ceniza aumentó en los hidrolizados en comparación con el control, siendo mayor en el hidrolizado de GH 3,1%.

Las variaciones en la composición proximal presentan comportamientos similares a los señalados por otros autores en diversas investigaciones sobre hidrolizados proteico de pescado (Hoyle y Merritt, 1994; Shahidi et al., 1995; Liceaga-Gesualdo y Li-Chan, 1999). El aumento del contenido proteico puede atribuirse a dos posibles efectos, uno dado por la generación de péptidos producto de la hidrólisis, los cuales pasan a la fase acuasoluble y que constituye la fracción que se somete a la deshidratación para obtener el hidrolizado (Hoyle y Merritt, 1994); mientras que el otro posible efecto está representado por un descenso en el contenido graso como consecuencia de posible interacción con el NaOH adicionado para ajustar el pH del medio, originando jabones que son separados en la centrifugación de la mezcla de reacción (Belén et al., 2001). El descenso en el contenido lipídico pudo estar asociado también a la formación de fracciones insolubles removidas en la centrifugación, provenientes de la remoción de lípidos estructurales de las membranas del músculo a medida que se incrementó la extensión de la hidrólisis (Shahidi et al., 1995; Liceaga-Gesualdo y Li-Chan, 1999). Esta última consideración puede ser la causa principal de la disminución del contenido graso a medida que incrementó el GH. En todo caso, al disminuir drásticamente la proporción de lípidos en cada muestra se produce un aumento relativo en los componentes restantes en el producto. La disminución en contenido graso es favorable para prevenir la rancidez oxidativa de los hidrolizados (Kristinsson y Rasco, 2000a, b).

Las variaciones en el contenido total de ceniza han sido atribuidas a la adición de NaOH en el acondicionamiento previo de ajuste del pH para máxima actividad de la Alcalase^® (Liceaga-Gesualdo y Li-Chan, 1999). Las proporciones de ceniza determinadas en este estudio son inferiores a las reportados (12-21%) en hidrolizados proteicos de arenque (Clupea harengus; Hoyle y Merritt, 1994; Liceaga-Gesualdo y Li-Chan, 1999). La diferencia puede estar relacionada con el hecho que en la hidrólisis del músculo de caribe se adicionó el álcali para ajustar el pH inicial y luego durante la reacción no se adicionó este compuesto. El incremento observado en el contenido de ceniza también puede ser un efecto relativo dado por el descenso en el contenido graso y/o a la posible presencia en el músculo de minerales hidrosolubles que se mantienen en la fracción soluble. No se considera aporte alguno de cenizas por parte de la estructura ósea del pescado, ya que ésta fue descartada en el proceso de obtención del músculo.

Propiedades funcionales

En la Figura 1 se presenta la capacidad de absorción de agua de los hidrolizados proteicos y el control en función del GH. Se observa un aumento exponencial (Y= 1,1927e^0,1077X; R²= 0,9653) a medida que se incrementa el GH, existiendo diferencias significativas (P<0,05) en los valores obtenidos. La mayor capacidad de absorber agua correspondió al producto con GH 10,5% (4,0ml/g), mientras que la muestra sin hidrolizar presentó la menor capacidad (1,20ml/g), lo que evidencia que la hidrólisis proteica por vía enzimática mejoró esta propiedad funcional. El aumento de la capacidad de absorber agua al incrementarse el GH se fundamenta en la mayor concentración de grupos ionizables surgidos durante la hidrólisis de los enlaces peptídicos (Schwenke, 1997; Guadix et al., 2000; Kristinsson y Rasco, 2000a, b), los cuales poseen mayor propiedad hidrofílica y solvatante (Hoyle y Merritt, 1994). La capacidad de absorber agua es de gran utilidad en la definición del uso potencial de las proteínas modificadas, principalmente si van a ser empleadas en sistemas donde se requiera una buena interacción con el agua, como es el caso de sopas, salsas, masas, productos horneados (Granito et al., 2004) y productos cárnicos. En estos últimos, la incorporación de hidrolizados proteicos de pescado representa una disminución de las mermas por cocción, debido a que presentan una alta capacidad de retener agua (Kristinsson y Rasco, 2000a, b).

Figura 1. Capacidad de absorción de agua de hidrolizados proteicos de pescado caribe colorado.

La capacidad de absorber aceite en función de GH se muestra en la Figura 2, donde se evidencia un descenso lineal (Y= -0,0934X+2,3757; R²= 0,9700) con el aumento en GH, determinándose diferencias significativas en los valores obtenidos (P<0,05). El control presentó la mayor capacidad de absorber aceite (2,41ml/g) mientras que el producto de GH 10,5% presentó el menor valor (1,36ml/g). Un comportamiento similar en esta propiedad fue señalado por Kristinsson y Rasco (2000b) en hidrolizados de pescado obtenidos por acción de diferentes proteasas. La capacidad de absorber grasa es una propiedad funcional útil en la preparación de alimentos destinados a frituras, donde esta característica permite la retención de sabores y disminuye la rancidez oxidativa (Kristinsson y Rasco, 2000b; Granito et al., 2004).

Figura 2. Capacidad de absorción de aceite de hidrolizados proteicos de pescado caribe colorado.

En la Figura 3 se presenta la solubilidad de los hidrolizados proteicos y el control, representados por el porcentaje de nitrógeno soluble en función del pH. Se detectaron diferencias significativas en los valores obtenidos (P<0,05); observándose valores mínimos a pH 4-5, lo que permite inferir que en ese intervalo se ubica el punto isoeléctrico de los componentes de naturaleza proteica de esta especie de pescado. Por otra parte, esta propiedad aumentó con el grado de hidrólisis, presentando el GH 10,5% los mayores valores en el intervalo de pH evaluado, mientras que la muestra control fue la menos soluble, característica que permite afirmar que la hidrólisis mejoró la solubilidad proteica. Los hidrolizados de GH 10,5% y 7,3% fueron los más solubles, con máximos de 87,21 y 83,85%, respectivamente a pH 8,00. Comportamientos similares han sido señalados para hidrolizados obtenidos de otras especies pesqueras (Hoyle y Merritt, 1994; Shahidi et al., 1995).

Figura 3. Perfil de solubilidad de hidrolizados proteicos de pescado caribe colorado.

La hidrólisis parcial mejora la solubilidad de las proteínas (Schwenke, 1997), tal como se observó en el presente estudio. Su incremento se debe a los compuestos originados por el rompimiento de los enlaces peptídicos, lo cual produce péptidos de menor tamaño molecular en comparación con la proteína nativa, exponiendo los grupos amino y carboxilos ionizables de los aminoácidos que los conforman, favoreciendo la repulsión electrostática entre las moléculas e iones con un efecto neto de aumento de la hidrofilicidad y, por lo tanto, mayor solubilidad (Lin y Park, 1996; Benjakull y Morrissey, 1997; Jasra et al., 2001). En los hidrolizados proteicos de pescado, el aumento en la solubilidad está relacionado con el balance de elementos hidrofóbicos e hidrofílicos presentes; los péptidos menores provenientes de la proteína miofibrilar poseen más residuos de aminoácidos polares que incrementan la hidrofilicidad al favorecer la formación de puentes de hidrógeno con el agua (Sathivel et al., 2005). Adicionalmente, esta propiedad de los hidrolizados proteicos se ve favorecida por la presencia de iones metálicos que permiten interacciones ión-dipolo entre el agua y las especies que contienen compuestos de esos iones (Venogupal y Shahidi, 1994). A este respecto, se debe tener en cuenta que el contenido de sustancias minerales, representado por el contenido total de ceniza, se incrementó en los hidrolizados de caribe colorado, siendo la adición de álcali un contribuyente importante en ese aumento; el ión Na⁺ incorporado por el NaOH pudo formar sales con los grupos carboxilo de los péptidos, los cuales resultan más solubles, y de esta manera pudo contribuir al aumento de la solubilidad.

En Tabla IV se presentan los resultados de la determinación de la capacidad emulsificante y de la capacidad de formar espuma. Las propiedades emulgentes de los hidrolizados proteicos están directamente influenciadas por la presencia de grupos hidrofóbicos e hidrofílicos en su estructura, lo cual le permite disminuir la tensión superficial en la interfase aceite-agua, favoreciendo la emulsión de estos componentes del alimento al orientar su parte hidrofóbica hacia la fase lipídica apolar y la región hidrofílica hacia la fase acuosa (Kristinsson y Rasco, 2000a; Jung et al., 2005). Los valores de la capacidad de formación de emulsiones (definida como el volumen de aceite, en ml, que es emulsionado por cada gramo del hidrolizado) por efecto de la proteólisis respecto a la muestra control presentó diferencias significativas (P<0,05). La mayor capacidad fue exhibida por los productos de GH 3,1 y 7,3% (1,82 y 1,79 ml/g, respectivamente), no existiendo diferencias significativas entre ellos, pero su capacidad fue significativamente mayor que la de GH 10,5%. El comportamiento observado en la capacidad emulsificante de los hidrolizados obtenidos respecto al GH también ha sido señalado en otras investigaciones sobre hidrólisis proteica enzimática de pescado y la disminución ha sido asociada a la distribución de tamaños moleculares de los péptidos presentes (Kristinsson y Rasco, 2000a, b; Cheftel et al., 1993).

La extensión de la hidrólisis, definida por el GH, influye en las propiedades emulgentes de los hidrolizados. A medida que aumenta GH disminuye esta característica, debido al decrecimiento en el tamaño molecular de los péptidos originados en la reacción; mientras más pequeños sean los péptidos, mayor es la difusión de éstos en la interfase aceite-agua, lo que dificulta la orientación de los grupos hidrofílicos e hidrofóbicos hacia cada fase del sistema (Kristinsson y Rasco, 2000a). Con base en este señalamiento se infiere que, en el caso de los hidrolizados evaluados, el de mayor GH presentó péptidos de menor tamaño en comparación con los otros, por lo que presentó una menor capacidad emulsificante.

La espuma es un sistema coloidal formado por diminutas burbujas de aire dispersas en una fase continua acuosa denominada lamela. La formación y estabilidad de las burbujas se logra incorporando un agente capaz de disminuir la tensión superficial entre las fases. Las proteínas son buenas estabilizantes de espumas; actúan en la interfase lamela-aire de manera similar que en las emulsiones aceite-agua: los restos de aminoácidos hidrofóbicos de la cadena polipeptídica se orientan hacia el interior de la burbuja y la parte hidrofílica hacía la fase acuosa (Damodaran, 2005; Montejano, 2006). Hay alimentos procesados tipo espumas como, por ejemplo, crema batida, helados de crema, soufflé, mousses y malvaviscos, entre otros (Gálvez et al., 2006). Respecto a la capacidad para formar espuma, se determinó un aumento significativo (P<0,05) con GH. La muestra sin hidrolizar presentó la más baja capacidad, mientras que la mayor, 12 veces mayor que el control se observó con GH 10,5%. Esta característica los favorece como posibles ingredientes en la formulación de alimentos que requieran formación de espuma. La comparación de la capacidad espumante obtenida aquí con otros productos se dificulta debido a que los ensayos utilizados en cada caso son empíricos y existen discrepancias en lo referente a los valores a considerar en el cálculo de la capacidad espumante (Kristinsson y Rasco, 2000a). Sin embargo, en general, la hidrólisis proteica del pescado aumenta la capacidad de formar espuma (Schwenke, 1997), tal como lo evidencian los resultados obtenidos.

Conclusiones

El pescado caribe colorado (Pygocentrus cariba Humboldt, 1821) es una importante fuente de proteínas, característica que lo ubica como una materia prima adecuada para la elaboración de productos proteicos, siendo la hidrólisis proteica empleando Alcalase^® 2.4 L una alternativa aplicable para el aprovechamiento de este recurso pesquero, que en la actualidad no posee gran valor comercial, con rendimientos considerados normales para hidrolizados obtenidos de otras especies de interés comercial.

La hidrólisis enzimática permitió la formación de nuevos productos con propiedades funcionales superiores a las de la materia prima original sin hidrolizar, a excepción de la capacidad de absorber grasa, que resultó disminuida al aumentar el grado de hidrólisis (GH). Los valores de absorción de agua, solubilidad y capacidad espumante se incrementaron al aumentar el GH, mientras que la capacidad emulsificante resultó favorecida con GH >10,5%.

Recomendaciones

Las características exhibidas por los hidrolizados proteicos de caribe colorado llevan a recomendar su inclusión en formulaciones de productos cárnicos, así como en alimentos deshidratados tipo sopas y bebidas de carácter ácido, lo cual permitiría el uso de una materia prima que casi no tiene explotación comercial, generando la posibilidad de desarrollos locales. No obstante, es necesario evaluar el efecto de la incorporación de este producto en las propiedades sensoriales de los alimientos.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a Antonio Machado Allison, Instituto de Zoología Tropical, UCV, por su colaboración en la confirmación taxonómica de la especie estudiada, y al Consejo de Desarrollo Científico, Humanístico y Tecnológico (CDCHT). Universidad Nacional Experimental Simón Rodríguez (UNESR) por el apoyo económico (Proyecto S1-004-002).

REFERENCIAS

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