Modificación enzimática de las proteínas de garbanzo: Funcionalidad y bioactividad de sus hidrolizados

Abstract

La elaboración de concentrado y aislados proteicos vegetales como ingredientes para mejorar las propiedades nutricionales o funcionales de los alimentos, o bien por motivos económicos, es un proceso tecnológicamente desarrollado. No obstante, su utilización a nivel comercial se encuentra prácticamente limitada a los obtenidos a partir de semillas de soja, debido a la elevada calidad de sus proteínas y a la amplia producción a escala mundial. En cambio, dl cultivo de soja en España apenas está extendido, siendo mucho más populares otras leguminosas, entre las que destaca el garbanzo. Las semillas de garbanzo son una fuente importante de almidón y de proteínas, y su principal destino es el consumo humano directo. Pero aproximadamente el 40% de la producción total no puede emplearse para este fin, debido a la rotura de las semillas durante su recolección y procesado o a su tamaño excesivamente pequeño. Esta fracción de semillas de garbanzo se destina a la fabricación de harinas, fundamentalmente para alimentación animal. No obstante, representa una de las reservas de proteínas con mayor potencial para la industria alimentaria (Atschul, 1974). Aunque los concentrando y aislados proteicos son considerados productos de alta calidad, presentan algunos inconvenientes como son su baja solubilidad, potencial alergenicidad al estar intactos los epítopos antigénicos causantes de diversas reacciones inmunes, y baja digestibilidad, debida a las proteínas globulares de gran tamaño que los componen y a la presencia de inhibidores de proteasas. Por estos motivos, la obtención de hidrolizados proteicos ha experimentado un gran desarrollo en las dos últimas décadas, mejorando las propiedades funcionales y nutricionales de las proteínas de partida. La hidrólisis de proteínas puede realizarse por métodos químicos o mediante el empleo de enzimas proteolíticas. La hidrólisis enzimática se realiza en condiciones suaves y evita la degradación de aminoácidos y la formación de compuestos tóxicos que se originan en la hidrólisis química. Las enzimas suelen emplearse en forma soluble, de forma que solo pueden utilizarse una vez, lo que implica un mayor coste del proceso. Una de las alternativas es el empleo de enzimas inmovilizadas sobre soportes inertes, que, además de facilitar el control del proceso hidrolítico, permite su reutilización y, generalmente, aumenta la estabilidad de las enzimas. En la actualidad, la tendencia mundial de la alimentación indica un interés acentuado de los consumidores hacia ciertos alimentos que, además del aporte energético y de nutrientes, ejerzan efectos beneficiosos sobre el organismo humano. Hoy en día, la gente reconoce en gran medida que llevar un estilo de vida sano, incluida la dieta, puede contribuir a reducir el riesgo de padecer enfermedades y a mantener el estado de salud y bienestar. El aumento de la esperanza de vida, que tiene como consecuencia el incremento de la población anciana, y el deseo de gozar de una mejor calidad de vida, así como el aumento de los costes sanitarios, han potenciado que los gobiernos, los investigadores, los profesionales de la salud y la industria alimentaria busquen la manera de controlar estos cambios de forma más eficaz. Objetivo general. Obtener y caracterizar hidrolizados proteicos de garbanzo que puedan ser utilizados en la formulación de alimentos, debido a sus propiedades funcionales o a la actividad biológica de algunos de los péptidos que los componen. Objetivos específicos: 1. Obtención y caracterización del aislado proteico de garbanzo, que constituye la materia prima para la obtención de los hidrolizados. 2. Obtención de hidrolizados proteicos limitados (grado de hidrólisis menor del 10%) con mejores propiedades funcionales que el aislado mediante el uso de enzimas inmovilizadas. 2.1. Inmovilización de las enzimas comerciales Alcalasa 2.4 L y Flavorzima 1000 L en soportes de agarosa. 2.2. Caracterización de los hidrolizados y determinación de sus propiedades funcionales. 3. Obtención de hidrolizados extensivos (grado de hidrólisis mayor del 20%) que presenten actividad biológica, para lo que se estudiará la actividad antioxidante y el efecto hipocolesterolémico. 3.1. Obtención de hidrolizados usando las enzimas Alcalasa y Flavorzima en forma soluble. 3.2. Determinación de la actividad antioxidante de los hidrolizados proteicos. 3.3. Purificación y caracterización de los péptidos responsables de la actividad antioxidante a partir del hidrolizado con mayor efecto protector frente a la oxidación. 3.4. Determinación de la actividad hipocolesterolémica de los hidrolizados proteicos extensivos. CONCLUSIONES 1. Se ha obtenido un aislado de garbanzo con un contenido en proteínas superior al 90% en base seca. Debido la elevada riqueza proteica y a los bajos niveles de azúcares y polifenoles el aislado constituye un excelente sustrato para la obtención de hidrolizados proteicos. Respecto a la harina desengrasada, el aislado está enriquecido en la proteína 11S o legumín y empobrecido en albúminas, ya que se pierden en el proceso de precipitación isoeléctrica. 2. El proceso de inmovilización en soportes de glioxil-agarosa 4 BCL confiere a los complejos enzimáticos Alcalasa 2.4 L y Flavorzima 1000L mayor estabilidad frente a la desnaturalización por temperatura, siendo mayor al aumentar el tiempo de inmovilización. Esto puede explicarse por la existencia de más uniones entre los residuos de lisina de las enzimas y el soporte. 3. Los factores de estabilización obtenidos son mayores en los derivados glioxil-Flavorzima que en los derivados glioxil-Alcalasa. En cambio, la pérdida de actividad debida al proceso de inmovilización es menor en la Alcalasa. 4. Mediante la adsorción de Flavorzima sobre un soporte cargado positivamente se ha purificado una proteína de aproximadamente 43 kDa, que representa el 50% de la actividad endoproteasa del extracto comercial. 5. Se han obtenido hidrolizados de garbanzo de bajo grado de hidrólisis con Alcalasa y Flavorzima inmovilizadas. Estos hidrolizados presentan una composición química y un perfil aminoácido similar al aislado de partida. 6. La hidrólisis parcial del aislado proteico da como resultado una mayor solubilidad en el rango de pH 2-12, mayor a medida que aumenta el grado de hidrólisis. También se mejoran otras propiedades funcionales, como la absorción de aceite y la actividad y estabilidad espumante. 7. La mejora de las propiedades funcionales mediante hidrólisis enzimática no sólo está influenciada por el grado de hidrólisis, sino que también depende de la proteasa utilizada. 8. El aislado de garbanzo mostró valores muy bajos de efecto hipocolesterolémico y actividad antioxidante. La hidrólisis extensiva del aislado, utilizando las enzimas en forma soluble, permite obtener hidrolizados con valores satisfactorios de actividad hipocolesterolémica y antioxidante. 9. Mediante cromatografía de intercambio aniónico, filtración en gel y fase reversa se han purificado fracciones de péptidos con mayor índice de protección frente a la oxidación que el hidrolizado de partida. 10. Las fracciones purificadas mostraron un alto contenido en aminoácidos azufrados, lo que podría explicar su mayor efecto antioxidante. Además, este perfil de aminoácidos permite su uso en el tratamiento de estados hipermetabólicos.