85706302 aislado proteico de quinua y canihua
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CAPTULO I
ANTECEDENTES
1.1 INTRODUCCIN
Las protenas son componentes importantes de los alimentos, cuyas fuentes, tanto de
origen vegetal como animal, debido a su gran importancia nutricional y comercial, han
sido estudiados con detalle1. El aporte de las protenas como alimento estructurante y
como fuente energtica y funcional es ampliamente conocido.2
Las propiedades fsicas y organolpticas de muchos alimentos, as, como la
consistencia y textura de la carne, el queso o el pan, dependen en gran medida de la
naturaleza de las protenas que los constituyen. Asimismo, en alimentos elaborados con
una presencia menor de protenas, pueden jugar un papel muy importante, influyendo en
las caractersticas funcionales, como la formacin de emulsiones, geles, espumas y la
absorcin de agua o aceite.
Adems de su papel bsico en la nutricin, las protenas poseen propiedades
fisicoqumicas que les otorgan propiedades funcionales (confieren sus propiedades
qumicas y fsicas a los productos en los que se emplean y contribuyen a la calidad del
producto final) en formas muy especficas al ser adicionadas a ciertos alimentos. La
industria alimentara ha recurrido en forma habitual a la utilizacin de productos proteicos
con fines tecnolgicos y funcionales. A partir de esta necesidad, se desarrollaron distintos
procesos para aislar o extraer las protenas de sus fuentes animales o vegetales.
Obtenindose los aislados y concentrados proteicos3.
Desde hace varios aos se ha fortalecido el inters mundial en investigar cultivos
andinos subexplotados, u olvidados, no solamente por el aspecto agronmico, sino
tambin, fundamentalmente por su valor nutritivo y calidad biolgica. Se destaca el inters
por los granos andinos, Quinua Chenopodium quinoa Willd y Caihua Chenopodium
pallidicaule Aellen por su alto valor nutricional relacionado particularmente con el
contenido y calidad de sus protenas (por su contenido de aminocidos esenciales),
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siendo notablemente ricos en lisina, metionina y triptfano (Fig. 1) en comparacin con los
patrones de referencia de la FAO5,4.
Lisina (Lys)
O
NH2
NH2
OH
Metionina (Met)
O
NH2
SCH
3OH
Triptfano (Trp)
O
NH2NH
OH
Fig. 1 Aminocidos esenciales, lisina, metionina y triptfano 5,4
Estos contenidos, poco comunes en los alimentos de origen vegetal, los asemejan a
alimentos de origen animal; como leche, carne y el huevo por la calidad de su protena.
Adems hacen factible transformarlos en una gran gama de productos manteniendo sus
cualidades nutritivas incluso en procesos industriales, capaces de sustituir notablemente a
las protenas de origen animal6. Entre ellos mencionamos su papel de extensores lcteos
para obtener leche vegetal y de extensores crnicos usados en embutidos y salchichas,
con un gran potencial para el consumo de nios y adultos, entre otros productos para el
alivio de la desnutricin y malnutricin tanto en Bolivia, como Latinoamrica.
1.2 ANTECEDENTES DE LAS QUENOPODIACEAS ANDINAS
Dada la alta calidad nutricional de la quinua y la caihua as como su capacidad de
soportar condiciones ambientales extremas, algunas organizaciones como la FAO las han
seleccionado como cultivos destinados a ofrecer seguridad alimentaria en el siglo XXI.
En la ltima dcada la quinua ha ganado gran espacio en los mercados de consumo al
nivel internacional. La caihua actualmente despierta gran inters por sus propiedades
antioxidantes7
, lo cual abre mayores oportunidades econmicas para los productores de
nuestro pas. Estudios sobre la quinua (Chenopodium quinoa W.) y la caihua
(Chenopodium pallidicaule A.) tienen gran inters, desde el punto de vista tanto
nutricional, como de la qumica de alimentos y actualmente tienen impacto en la nutricin
biomdica y la medicina preventiva8.
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3
Desde el punto de vista nutricional son numerosos los estudios relacionados con los
aislados proteicos en leguminosas como la soya, entre otros menos estudiados el tarwi y
el pallqui11,10,9
. No se tienen reportes relacionados con la obtencin de aislados proteicos
en las quenopodiaceas andinas - quinua y caihua, pero se cuenta con reportes para el
arroz y otro pseudocereal, el amaranto (kiwicha, coymi o millmi)1314,12
.
Desde el punto de vista qumico los reportes de la composicin qumica de la quinua
dan a conocer la presencia de cinco tipos de saponinas terpenoides15
. El amargor de este
grano es producido por flavonoides glucsilados16
; y dos flavonol-glucsidos 17
. El mayor
grupo de metabolitos secundarios aislados pertenece a la familia de los flavonoides.
La qumica de la caihua presenta caractersticas similares a las de la quinua. Los
estudios realizados reportan la presencia de flavonol-glucsidos, y de tres tipos de
saponinas terpenoides, perteneciendo el mayor grupo de compuestos aislados a la familia
de los flavonoides19,18
. (Fig. 2 y 3)
O
OR
OR1
OH
OOH
HO
2
34
56
7
8
9
10
1'
2'
3'4'
5'
6'
OHO
O
HO
HOOH
OHO
O
O
H3C
HO
OHOH
R R1
CH2
OHO
O
HO
HOOH
OH
O
O
O
H3C
HO
OH
OH
OHO
O
HO
HOOH
OHO
O
O
H3C
HO
OH
OH
1.
2. H
3.
R R1
H
1''
2''
6''
Fig. 2. Estructura de flavonol-apisidos aislados de las semillas de Ch. pallidicaule: (1) isorhamnetina 3-O--D-apiofuranosil-(12)-O-[-L-rhamnopiranosil (16)]--D-glucopiransido;
(2) quercetin 3-O--D-galactopiranosido; (3) quercetin 3-O--D-apiofuranosilo (12)-O-[-L-rhamnopiranosilo (1 6)]--D-glucopiransido.
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4
O
OR
OH
OOH
HO
R1
Componente R R1
4 OH
5 rutinoside OH
6 Robinobioside OH
7 OCH38 robinobioside H9 robinobioside OCH3
10 rutinoside OCH3
2GAL-a-L-rhamnosyl-robinobioside
2GAL-a-L-rhamnosyl-robinobioside
o
o
o
OH
OHOH
OHOH
HO
H3C
1'
o
o
o
OR2
OHOH
OHOH
HO
H3C
1'
Glu Gal
6'' 5''
rutinoside R2 = H robionobioside
R2 = Rha 2GAL-a-L-rhamnosil-robinobioside
Rha Rha
Fig. 3. Flavonol-glucsidos (4 10) aislados de las semillas de Ch. pallidicaule 19 .
1.3 JUSTIFICACIN
Bolivia presenta caractersticas geogrficas poblacionales diversas, con problemas de
desnutricin y malnutricin frecuentes. Debido a esto, es una necesidad imperiosa buscar
alternativas y soluciones para hacer frente a este problema nacional, aprovechando los
recursos naturales del pas.
La regin del altiplano y los valles poseen variados recursos naturales alimenticios
entre los cuales se destacan la quinua y caihua. Si bien estos alimentos son bsicos y
centrales en la alimentacin de esta regin, aparte de sus bondades, presentan ciertas
limitaciones que hasta ahora han impedido una explotacin intensa y extensa debido a
diversos factores: geogrficos (ausencia de redes viales), problemas jurdicos y sociales
de la propiedad de la tierra en las regiones de cultivo, falta de apoyo econmico para
fomentar la explotacin agrcola e industrial, la rpida sobrecarga de explotacin de los
terrenos en condiciones altiplnicas, mayor o menor contenido de sustancias
antinutricionales (contiene elementos txicos) los cuales poseen cierto grado de toxicidad,
debido a la presencia de saponinas en la quinua, que dificulta su uso inmediato como
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alimento20,17
. Sin embargo, estas sustancias pueden ser fuente de otras aplicaciones). A
estos factores se suma la falta de difusin y promocin de las bondades nutricionales de
estos alimentos.
Los productos a base de protenas tienen variadas aplicaciones en la industria
alimentaria contribuyendo al desarrollo de la cremosidad, textura, opacidad y adherencia
en una variedad de sistemas alimenticios. Su alta calidad nutritiva y gama nica de
propiedades funcionales, los convierten en una herramienta valiosa en una amplia
variedad de productos bajos en grasa, incluyendo sopas, salsas, aderezos para
ensaladas y carnes, entre otras21
.
El gran valor de la quinua y la caihua es de ser un complemento alimentario para que
la dieta alcance un valor nutritivo alto22
. La quinua es considerada por la FAO y la OMS
como alimento nico por su altsimo valor nutricional.
Es por est razn, que en este trabajo se encar el estudio de la quinua y caihua para
optimizar una metodologa de aislamiento de las protenas que viabilice la extraccin y
optimice las condiciones de precipitacin de protenas a partir de estos pseudocereales.
Este conocimiento resulta til, an en el caso de que no aplicarse directamente a obtener
aislados proteicos, pues permitir optimizar las condiciones de su uso como extensor
lcteo y crnico.
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CAPITULO II
OBJETIVOS 2.1 GENERAL
Obtener aislados protenicos de los granos de quenopodiceas andinas: quinua
(Chenopodium quinua willd) y caihua (Chenopodium pallidicaule Aellen) por
precipitacin isoelctrica.
2.2 ESPECIFICOS Realizar el anlisis proximal de la quinua (Ch. quinua) y la caihua (Ch.
pallidicaule),
Optimizar la metodologa fisicoqumica tomando como variables; el pH, la
temperatura, el punto isoelctrico y el tiempo, en condiciones no
desnaturalizantes.
Estudiar los procesos de solubilizacin, precipitacin isoelctrica, separado y
secado de las protenas, evitando la desnaturalizacin y pardeamiento no
enzimtico.
Separar las protenas obtenidas por centrifugacin.
Realizar el anlisis proximal de la protena aislada.
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CAPITULO III
ASPECTOS GENERALES DE LOS PSEUDOCEREALES ANDINOS
3.1 GENERALIDADES
Las especies del gnero Chenopodium, de la familia Chenopodiaceae, son plantas
herbceas y arbustivas que se encuentran en zonas ridas y semiridas del planeta. Las
especies del gnero Chenopodium cumplen roles diversos e importantes como la
produccin de alimentos para el hombre y produccin de broza, como forraje para
animales domsticos y silvestres en zonas donde otras especies no se pueden desarrollar
con mayor xito23
.
El gnero Chenopodium est integrado por numerosas especies y subespecies y por
tipos cultivados y silvestres. Entre las especies cultivadas tenemos la quinua
(Chenopodium quinoa willd) y la caihua (Chenopodium Pallidicaule Aellen).
Fig. 4 Fig. 5 Fig. 4 Quinua variedad SURUMI Kallutaca Fig. 5 Quinua variedad INTINAIRA Taraco.
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3.2 ANTECEDENTES DE LA QUINUA
La quinua (Chenopodium quinua Willd) es una planta alimenticia de vasta dispersin
geogrfica. El investigador Gandarillas seala como centro de origen y dispersin a los
Andes Bolivianos, por la existencia de mayor nmero de variedades24
. Mjica y
Gandarillas, se refieren a la domesticacin de la quinua hace ms de 7 000 a 10 000 aos
a.n.e. 25
.
Este pseudocereal cultivado tradicionalmente en el rea andina, fue usado en la
alimentacin de los pueblos antiguos de Sudamrica como uno de los alimentos bsicos.
El cultivo de la quinua disminuy despus de la conquista espaola, cediendo el paso a
cereales introducidos como el trigo y la cebada. En la actualidad la quinua es cultivada en
Argentina, Chile, Colombia y Ecuador a nivel de pequeo agricultor y para autoconsumo.
En Bolivia y Per el cultivo est muy difundido22
. El cultivo de la quinua tuvo su mxima
difusin en la poca incaica y abarcaron todo el mbito geogrfico de los Andes
Centrales: regin andina que fue alguna vez dominio de los Incas extendindose desde
Colombia (Pasto), hasta el norte Argentino (Jujuy y Salta) y Chile (Antofagasta) 26,24
(fig.
6).
Fig. 6 Distribucin geogrfica de la quinua y caihua26
Quinua
Caihua
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La distribucin de los cultivos de quinua en Bolivia se extiende en todo el altiplano,
desde la zona lacustre del lago titicaca hasta los valles de Cochabamba, los
departamentos de La Paz (poblaciones de guaqui, desaguadero, tihuanacu, taraco,
santiago de huata, etc.), en las provincias de Potos, Quijarro, Nor Lpez y Daniel Campos;
y en Oruro en la provincia Ladislao Cabrera, siendo esta ltima zona la ms importante
del pas, cabe mencionar que la regin de los salares de Coipasa y Uyuni se caracterizan
por sus condiciones ms salinas y xerofticas26,24
.
3.2.1 DESCRIPCIN BOTANICA DE LA QUINUA
El nombre botnico de la quinua es Chenopodium quinua willdnow
Nombres comunes23
:
* Quechua: kiuna, quinua, parca
Aymara: supha, jopa, jupha, juira, ccallapi, aara, ajara.
Espaol: quinua, quinqua, kinoa, triguillo, trigo inca, arrocillo, arroz del Per
Portugus: arroz mido do Peru, espinafre do Peru, quinua.
Ingls: quinua, quinua, kinoa, sweet quinua, White quinua, peruvian rice, Inca rice.
Alemn: Reisspinat, peruanischer Reisspinat, Reismelde, Reis-Gerwacks.
La quinua es una planta herbcea dicotilednea de entre a 2 metros de altura, de
acuerdo a la variedad. Posee una raz ramificada de unos 20 a 25 cm, generalmente son
hermafroditas y se autopolinizan. Poseen semillas de 2 mm de dimetro encerradas en el
cliz27
(Fig. 7).
Radcula
Perisperma
Hipocotiledn
Pericarpio
Radcula
Perisperma
Hipocotiledn
Pericarpio
Cotiledones
Perisperma
Regin de la unin
Episperma
Pericarpio
Radcula
Cotiledones
Perisperma
Episperma
Pericarpio
Radcula
Regin de la unin
Alvolo
Cotiledones
Perisperma
Regin de la unin
Episperma
Pericarpio
Radcula
Cotiledones
Perisperma
Episperma
Pericarpio
Radcula
Regin de la unin
Alvolo
Fig. 7 Estructura anatmica del grano de quinua (Gandarillas, 1982)
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La quinua tiene la siguiente clasificacin taxonmica25
:
Reino Vegetal
Divisin Espermatofita
Subdivisin Angiosperma
Clase Dicotilednea
Subclase Archiclamidea
Orden Centrosperma
Familia Chenopodiaceae
Genero Chenopodium
Especie Chenopodium Qunoa Willd
3.2.2 VARIEDADES DE QUINUA
Se ha adoptado varias clasificaciones del grano de quinua para diferenciar los grupos
de plantas que se cultivan en zonas especficas y que tienen caractersticas morfolgicas
y agronmicas particulares que las distinguen, encontrndose adems formas, ecotipos y
variedades que se han mejorado con caractersticas sobresalientes. Las diferentes
variedades pueden cultivarse desde el nivel del mar hasta los 4000 m.s.n.m. Toleran
suelos en un rango de pH que vara de 6 a 8.5. La variabilidad y diversidad de quinuas se
resume en la siguiente tabla28
(Tabla 1).
Tabla 1. Variedades bsicas de la quinua
Ecotipo Detalle
Quinuas de valles En los valles andinos. Crecen entre 2000 y 3000 m.s.n.m., tienen perodos largos de crecimiento y de porte alto.
Quinuas de altiplano Alrededor del lago Titicaca. Tienen resistencia a las heladas y de perodo de crecimiento corto. Estas variedades no poseen ramas. Soportan heladas y relativa escasez de lluvias.
Quinuas de terrenos salinos
Adaptadas al altiplano Boliviano. Tienen resistencia a suelos salinos y alcalinos. Sus semillas son amargas y de alto contenido de protenas.
Quinuas del nivel del mar Encontradas en el sur de Chile. Son plantas pequeas, sin ramas y con granos amargos, adaptadas a das largos.
Quinuas sub-tropicales Adaptadas a los valles interandinos de Bolivia. Son de color verde intenso y anaranjado cuando estn maduras, sus semillas son de color blanco o amarillo-anaranjado.
Fuente: Ver ref.28
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11
Investigaciones realizadas dieron como resultado varias variedades seleccionados y
cruzados por su tolerancia al calor y al fro, resistentes a las enfermedades y otras
caractersticas deseables. Existen colecciones en Chile, Ecuador, Colombia, Estados
Unidos, Inglaterra, Rusia, Per y Bolivia (2000 ecotipos) 29 .
La Estacin Experimental Agrcola de la Universidad Estatal de Colorado ha
desarrollado una variedad denominada, CO407 que es la nica variedad registrada
disponible (Anexo 1). Esta variedad se deriv de plantas que fueron colectadas desde
Chile en 198727
.
3.2.3 VALOR NUTRICIONAL DE LA QUINUA
La quinua fue parte de la dieta de las antiguas culturas de Amrica, como uno de los
principales aportantes proteicos. Su grano no tiene un contenido alto en protenas en
comparacin con alimentos ricos en protenas, sin embargo supera a los cereales. El
verdadero valor nutricional de la quinua est en la calidad de su protena, es decir, en la
proporcin de aminocidos esenciales para la alimentacin humana, que le otorgan un
alto valor biolgico24
.
Se aprecia que el contenido de aminocidos de las protenas de la quinua,
considerando slo los aminocidos que con mayor frecuencia son limitantes en las dietas
mixtas: lisina, azufrados (metionina + cistina), treonina y triptfano, a excepcin del
triptfano, en general es superior al de los cereales. (Anexo 2). La FAO ha sealado que
una protena es biolgicamente completa cuando contiene todos los aminocidos
esenciales en una cantidad igual o superior a la establecida para cada aminocido en una
protena de referencia o patrn30
. (Tradicionalmente, se ha utilizado como patrn de
aminocidos, la protena de la leche o del huevo. Actualmente el patrn de aminocidos
recomendado para evaluar la calidad proteica es el huevo). Es necesario destacar que en
los pseudocereales andinos la lisina no es un aminocido limitante, presentndose en la
quinua como limitante aminoacdica la combinacin fenilalanina + tirosina3.
Por su contenido en aminocidos la semilla de la quinua es considerada bien
equilibrada para el consumo humano y la nutricin animal, similar a la casena (Anexo 3,
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4 y 5). Las semillas de quinua tienen un alto contenido de potasio y fosforo. La proporcin
de calcio, magnesio, hierro, cobre, manganeso y zinc comparada con cereales comunes
como el trigo, la cebada o maz es ms alta, asimismo, la quinua contiene ms riboflavina
y cido flico que el trigo, la cebada, el arroz y el maz27
.
3.2.4 SAPONINAS DE LA QUINUA
El contenido de la saponina en la quinua vara de 1,0 a 1,2 % aproximadamente31
dependiendo de la variedad. Se ha observado que la semilla de quinua es de sabor
amargo y posee un cierto grado de toxicidad, el cual se debe a la presencia de saponinas
(glucsido triterpenoide) en el pericarpio, sin embargo, pueden ser eliminados, por lavado
y friccin antes de consumirlas a este proceso se la llama desaponificacin (eliminar las
sustancias amargas, saponinas). Esto se hace frotando los granos de quinua con las
manos en agua corriente hasta que no se forme ms espuma20,17
(Tabla 2).
Las saponinas tienen una influencia directa en el sistema nervioso central, afectan la
permeabilidad de las clulas nerviosas. Los sntomas inciales de envenenamiento agudo
son convulsiones violentas y parlisis, seguidas por la muerte. Dosis pequeas causan
desordenes intestinales y muerte despus de varios das32,15
.
Tabla 2. Saponinas, agregados fiticos y taninos de las semillas de
quinua comparados con otras semillas
Grano
Antinutrientes
Saponina mg/g
Acido ftico mg/g
Taninos %
Inhibidores de tripsina mg
Quinua entera pura 2,1 9,0 10 0,5 1,4 5,0 Limpiado y lavado puro 3,0 Amaranthus paniculatus Trazas 5 - 6 0,04
0,13 0,5
Frijoles de Soya (Glycine max)
4 8 - 12 1,02 24,5 41,5
Lenteja (Lens esculenta) NDa 8 ND
a 17,8
Fuentes: ref.39,37,36,17
a. ND- No hay datos.
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Adems, estos glucsidos poseen efectos beneficiosos, pues reducen los niveles de
colesterol en la sangre33
, obstaculizan la absorcin de colesterol alimentario34
. Tienen
efecto hipocolesteromizante y su potencia hemoltica ha sido confirmada recientemente
por Hernndez31
. Las saponinas no se absorben en el intestino y afectan la absorcin del
zinc y el hierro35,32
. Debido a que las saponinas forman espumas persistentes en
soluciones acuosas, incluso a concentraciones tan bajas como 0,1%, han encontrado una
amplia aplicacin en bebidas suaves, cerveza aeja, champ, jabones y extintores de
incendios.
3.2.5 USOS Y APLICACIONES DE LA QUINUA
La planta entera se usa como forraje verde o broza. Tambin se aprovechan los
residuos de la cosecha para alimentar vacunos, ovinos, caballos y aves. Adems las
hojas, tallos y granos tienen uso medicinal, y se les atribuye propiedades cicatrizantes,
desinflamatorias, analgsicas contra el dolor de muelas, desinfectante de las vas
urinarias; se utilizan tambin en caso de fracturas, en hemorragias internas y como
repelente de insectos27
.
Algunos estudios recientes han reportado la presencia de isoflavonoides en la
quinua39
, y el tarwi. La presencia de isoflavonoides en la quinua requiere ulterior
confirmacin, pero en el caso del tarwi est comprobada la presencia de mutabileina y
mutabilina40
. Estos fitoestrgenos (isoflavonas), son sustancias que previenen
enfermedades crnicas como la osteoporosis, el cncer mamario, las enfermedades del
corazn y alteraciones ocasionadas por falta de estrgenos durante la menopausia. Es
aparente la relacin de la dieta del altiplano que incluye tarwi y quinua con la menor
incidencia de osteoporosis. Los fitoestrgenos favorecen la absorcin de calcio.
3.3 ASPECTOS GENERALES DE LA CAIHUA
3.3.1 ANTECEDENTES DE LA CAIHUA
La caihua (Chenopodium pallidicaule Aellen) es una especie agroalimentaria poco
estudiada y que muchas veces ha sido confundida con la quinua. Aunque fueron bien
diferenciados por los pueblos quechua, aymara y pukina, en 1929 el botnico suizo Paul
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14
Aellen la denomin Chenopodium pallidicaule para nombrar este cultivo, probablemente
con base en su espcimen de tallo amarillo.
Este cultivo aparece muy relacionado con la cultura de Tiahuanacu que tuvo su centro
en el altiplano circumlacustre al lago Titicaca, rea donde hoy en la actualidad se cultiva
con preferencia. No se han encontrado vestigios arqueolgicos relacionados con esta
planta, y la dehiscencia (estallido de las capsulas o vainas que contienen las semillas) que
aun presentan los granos sugiere que su domesticacin no est completa24
Fig. 8 Caihua Lasta (beige Taraco) y (amarilla Kallutaca)
3.3.2 DISTRIBUCIN DE LA CAIHUA
La caihua es una especie originaria de la zona circumlacustre del Lago Titicaca,
compartida entre Bolivia y Per. El cultivo de la caihua se encuentra difundido en los
altiplanos de Bolivia y Per. (Fig. 9)
En Bolivia se cultiva en pequeas parcelas en inmediaciones del Lago Titicaca, en el
departamento de La Paz en la provincia Pacajes, en las zonas altas de la provincia
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15
Omasuyos, en la provincia Ingavi (Chambi Taraco), en el departamento de Oruro y en
las provincias Bolvar, Independencia y Tapacar de Cochabamba24
.
Fig. 9 Distribucin de la caihua, cultivo esparcido en parcelas esparcidas en tierras marginales a lo largo de la regin del altiplano (punteada), principalmente a altitudes por encima de 3,800 m.
Slo en un rea pequea del norte del Lago Titicaca es cosechada intensivamente23
.
3.3.3 DESCRIPCIN BOTANICA DE LA CAIHUA
El nombre botnico de la caihua es Chenopodium pallidicaule Aellen.
Familia: Chenopodiaceae.
Nombres comunes23
:
Quechua: kaiwa, kaawa, kaahua, kaagua, quitacaigua, ayara
Aymar: iswalla hupa, ahara hupa, aara, ajara, caahua, kaawa
Espaol: caihua, kaiwa, caigua, caahua, caagua
Ingls: kaiwa, canihua
En este trabajo utilizamos el nombre de caihua y no el de caahua, ms comn en
Bolivia, por haberse consolidado el nombre de caihua en las referencias cientficas
internacionales.
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16
La caihua es una planta anual, herbcea, muy ramificada, desde la base vara de 20
a 80 cm. y de periodo vegetativo entre 120 y 180 das. El tallo es generalmente erguido o
semi-erguido ramificado, el color del tallo y follaje puede variar desde el amarillo, verde,
anaranjado, rosado, rojo o prpura.
Las hojas contienen vesculas con oxalatos que permiten mantener la humedad de la
planta en condiciones muy secas. El fruto es de color blanquecino y coloreado, cubierto
por el perigonio de color generalmente gris y de pericarpio muy fino y traslcido. Las
semillas pueden germinar sobre la propia planta al tener humedad suficiente. El grano de
caihua no contiene saponina y no es amargo24
.
3.3.4 VARIEDADES DE CAIHUA
Se ha intentado la clasificacin agronmica basndose en la forma de la planta y color
de la semilla. Clasificndose en tres ecotipos: una planta recta saihua de crecimiento
determinado; un tipo semirrecto, lasta de crecimiento indeterminado y uno denominado
pampalasta (Fig. 10). Cada uno de estos tipos es clasificado por el color de las
semillas41
.
Fig. 10 Hbito de crecimiento de la caihua41
Pampalasta Saihua Lasta
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La caihua muestra una amplia diversidad gentica, Variando desde el color de las
plantas y semillas, la precocidad, contenido de protenas, adaptacin a diferente tipo de
suelo, precipitacin, tolerancia a plagas y enfermedades. Normalmente se encuentran
especies cultivadas y silvestres.
El centro de diversidad se limita al altiplano boliviano peruano, donde crece en
condiciones ecolgicas adversas con altitudes entre los 3000 y 4200 msnm es decir a la
regin comprendida del desde el salar de Uyuni en Bolivia hasta el nudo de Vilcanota en
el Per.
3.3.5 VALOR NUTRICIONAL DE LA CAIHUA
La mayor parte de los atributos de la quinua se extiende a la caihua siendo el tenor
proteico superior en la especie caihua24
. Este grano tiene un elevado contenido en
protenas (13 19%) Anexo 6 y 7 y al igual que la quinua, una proporcin importante de
aminocidos azufrados. La ventaja de la caihua, es que los granos tienen un contenido
de saponinas bajo, lo cual facilita su utilizacin26,5
.
3.3.6 USOS Y APLICACIONES DE LA CAIHUA
En el caso de las semillas de caihua, los factores antinutricionales son muy bajos y
que adems estas saponinas estn divididas en tres diferentes grupos; grupos que
contienen cualquiera de los dos cidos: oleanlico, hederagenina o cido fitolaccagenico
como aglucona26,19,5
. Esto indica que es ms rpido y ms barato obtener harina
comestible de la caihua, que procesar quinua para el mismo fin. Su desventaja es que la
caihua es ms arbustiva y menos domesticada.
La caihua, como grano est identificada como un alimento de cosecha promisoria por
su excepcional valor nutritivo, juzgado por el contenido de protenas y lpidos, como fuente
de aminocidos esenciales con un alto contenido de lisina42
.
Sin embargo el cultivo de la caihua sigue relegado y casi no se utiliza como grano
alimenticio. Su comercializacin se reduce a la venta y consumo de pito de caihua.
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18
Recientemente algunas empresas y ONGs, estn promoviendo su popeado y utilizacin
en granola, raciones para desayuno y mssli-
Estas plantas tambin son usadas en la medicina indgena tradicional; tanto las hojas,
tallos y granos a los que se les atribuyen propiedades cicatrizantes, usadas para el
tratamiento de la disentera y los granos molidos son usados para el cuidado de la
blenorragia y dolencias urinarias43
.
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19
CAPITULO IV
AISLADOS PROTEICOS
4.1 DEFINICIN Y PROPIEDADES 4.1.1 PROTENAS
Las protenas son compuestos qumicos muy complejos que se encuentran en todas
las clulas vivas: en la sangre, en la leche, en los huevos y en toda clase de semillas y
plenes. La composicin elemental de las protenas bsicamente esta conformada por
nitrgeno, oxgeno, hidrgeno y carbono, adems de azufre, y en algunas fsforo e
hierro10
.
Las protenas estructuralmente estn formadas por la unin de ciertas sustancias
llamadas aminocidos, que los vegetales sintetizan a partir de los nitratos y las sales
amoniacales del suelo. Los animales herbvoros obtienen protenas de las plantas; el
hombre puede obtenerlas de las plantas o de los animales, siendo las protenas de origen
animal de mayor valor nutritivo que los vegetales. Esto se debe a que existen 24
aminocidos de los cuales 9 son denominados esenciales para la vida (la leucina,
isoleucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, valina, triptofano y para los lactantes se
considera la histidina46,45,42
), y en las protenas animales se encuentran en mayor
cantidad45,42,10
.
Estas macromolculas son el resultado de la polimerizacin de los aminocidos
mediante enlaces peptdicos. Por esta razn, todas sus propiedades nutritivas y sus
caractersticas fsico-qumicas dependen completamente del tipo, la concentracin y de la
secuencia de unin de los monmeros constituyentes, determinando as su estructura
(primaria) de la que depende la conformacin de las molculas (estructura secundaria y
terciaria). En algunos casos las protenas forman agregados que tienen una determinada
geometra (estructura cuaternaria)46,42
. Las protenas se clasifican en: homoprotenas que
constan slo de aminocidos y heteroprotenas que contienen aminocidos y otros
-
20
compuestos no proteicos (grupos prostticos)46
. Las protenas poseen una diversidad de
funciones y se les clasifican en tres grupos:
Protenas estructurales (queratina, colgeno, elastina, etc.), que se encuentran en
todos los tejidos: msculos, huesos, piel, rganos, etc.
Protenas con actividad biolgica, que cumplen un papel activo en todos los
procesos biolgicos. Las ms importantes son: enzimas, catalizadores especficos,
hormonas, funciones transportadoras, las protenas que protegen la sangre de los
vertebrados y aquellas que desempean funciones de almacenamiento.
Protenas alimentaras, son aquellas que son digestibles, no toxicas y
organolepticamente aceptables para los seres humanos, estas no presentan un
grupo especial, por que la mayor parte de las protenas estructural o
biolgicamente activas antes descritas son protenas de los alimentos.
Por su importancia los aminocidos, en la biosntesis de las protenas son de dos tipos:
los que pueden ser sintetizados por el organismo y, por tanto no son esenciales en la
dieta, y los que deben suministrarse en la dieta o aminocidos esenciales que no pueden
ser sintetizados (a partir de los materiales disponibles de las clulas).
4.1.2 HIDRLISIS DE LAS PROTENAS La hidrlisis total (cida, alcalina o enzimtica) de las protenas, genera aminocidos
de configuracin levgira, es decir que rompen la estructura primaria de las protenas y
pptidos, obtenindose de esta manera aminocidos libres. (Fig. 11)
C N
O H
H2OCOOH + NH2
NH2
CH2 COOHH2O
COOH + NH2
protenaproteasas
peptonas polipptidos
pptidos aminocidos libres
Fig. 11: Secuencia para la obtencin de aminocidos libres55
-
21
4.1.2.1 HIDRLISIS CIDA
Esta puede ser total o parcial, se la realiza con cidos fuertes concentrados o diluidos
(H 2 SO 4 ) de 4 a 6 N a una temperatura de 110 C, por 24 horas y presiones bajas en
recipientes cerrados para as impedir presencia de O 2 y evitar de esta manera la
oxidacin. Este tipo de hidrlisis presenta la desventaja de descomponer al triptfano47
.
4.1.2.2 HIDRLISIS ALCALINA
La protena es tratada con bases fuertes como NaOH o Ba(OH) 2 con una
concentracin de 0,1 a 6 N, en caliente a bajas presiones y por un tiempo de 6 a 10 horas.
Tiene la ventaja de no descomponer al triptfano, pero tiene la desventaja de
descomponer otros aminocidos. Este mtodo es utilizado para determinar el porcentaje
(%) de triptofano47
.
4.1.2.3 HIDRLISIS ENZIMATICA
Este tipo de hidrlisis tiene la ventaja de ser especfica, y se la realiza por la presencia
de enzimas proteolticas o proteasas, adems no descompone ningn aminocido y se
realiza en tiempos cortos47
.
4.1.3 PROPIEDADES DE LAS PROTENAS Para el estudio de las protenas, es importante conocer sus propiedades, las cuales
nos permiten evaluar y/o predecir su comportamiento en las diferentes condiciones de
trabajo para planificar y elaborar un mtodo adecuado de extraccin y aislamiento de
protenas. Entre las propiedades ms importantes y significativas tenemos:
a) SOLUBILIDAD
La solubilidad de las protenas en diversos disolventes est en funcin de factores
fsico qumicos propios de cada polmero (peso molecular, estructura secundaria y
terciaria, forma, composicin de aminocidos, ionizacin, etc.) y de factores del sistema
en que se encuentran (pH, fuerza inica, constante dielctrica, temperatura, etc.), estas
-
22
propiedades de las protenas, permiten contribuir a que los alimentos exhiban
caractersticas deseables46,42
.
b) DESNATURALIZACIN
En un sentido termodinmico se refiere al cambio de un estado ordenado de las
molculas a otro desordenado, en este proceso se pierde las estructuras secundaria,
terciaria y cuaternaria, desnaturalizndose as la estructura interna de la protena46
.
La desnaturalizacin puede ser producida por todos aquellos agentes que rompen los
puentes de hidrogeno, los enlaces inicos o hidrfobos como son: cambios de
temperatura, pH, aumento de la tensin interfacial, adicin de disolventes orgnicos,
sales, etc. 10
c) HIDRATACIN
Al igual que otras sustancias orgnicas, las protenas en estado seco tienden a
retener una cierta cantidad de agua hasta alcanzar el equilibrio con la humedad
relativa del medio que lo rodea, presentando diferentes capacidades de retencin del
solvente, es importante considerar la estructura terciaria de la protena, pues la
presencia de residuos hidroflicos en el rea externa, facilitara la interaccin con el
agua42
.
d) GELIFICACIN
Es el proceso que se realiza en dos etapas, la primera de desenrrollamiento y
desnaturalizacin de las protenas a elevadas temperaturas, y la segunda de
formacin de una red que retiene agua (cuyo resultado es un gel) y se lleva a cabo a
bajas temperaturas10
.
e) VISCOCIDAD
La viscosidad depende de los factores extrnsecos como son la temperatura, el
pH. La viscosidad es una medida de la resistencia que presentan los fluidos para
moverse en un plano: es una funcin de la red u ordenamiento tridimensional de las
molculas y, por tanto, aumenta con la concentracin del polipptido. Al aumentar la
temperatura se reduce la viscosidad ya que los puentes de hidrogeno se rompen, lo
que lleva consigo que estos polmeros pierdan su hidratacin, as mismo, cuando se
-
23
acercan a su punto isoelctrico se reduce la cantidad de agua retenida y con ello la
viscosidad46,42
.
4.2 EXTRACCIN Y PURIFICACIN DE PROTENAS
Actualmente, debido al incremento de la demanda proteinica en el mundo20
y la
importancia en la nutricin, para la poblacin en general. Es de gran inters en la dieta,
las protenas vegetales (leguminosas, pseudocereales, cereales, algas y hojas), pues son
una nueva alternativa, en este contexto las protenas aisladas de los vegetales estn
ganado importancia en la industria alimenticia a causa de su alto contenido protenico20
.
La moderna tecnologa de alimentos permite una utilizacin ms eficaz de las protenas
vegetales, mediante la elaboracin de extractos proteicos de mayor calidad, adems del
adecuado control de las propiedades hace su utilizacin cada vez ms frecuente en la
formulacin de alimentos nuevos28,21
.
Los fines perseguidos cuando se extraen las protenas vegetales son: nutricional,
funcional, organolptico, economico, es decir:
Mejorar el valor nutricional, obtenindose mediante la eliminacin de sustancias
toxicas.
Mejorar las caractersticas organolptica, resulta de la eliminacin durante la
extraccin de pigmentos y aromas.
Mejorar las propiedades funcionales, las cuales resultan del enriquecimiento
proteico y de los cambios de las condiciones del medio por eliminacin de ciertos
constituyentes indeseables.
Valorar las producciones alimenticias tradicionales, dndoles una mejor utilizacin
de los recursos que se tiene.
De una manera general, y dependiendo de los mtodos utilizados en su extraccin,
como en su posterior aplicacin y niveles de pureza, los extractos proteicos pueden ser
agrupados en concentrados proteicos y aislados proteicos.
-
24
4.2.1 CONCENTRADOS PROTEICOS
Segn Linden y Lorient (1994), los concentrados proteicos vegetales resultan de un
enriquecimiento del material en su contenido protenico, mediante una separacin
paulatina de sus componentes no protenicos (Lpidos, fibra, carbohidratos, minerales,
etc.), de tal manera que sus propiedades nutricionales no se modifiquen ni se pierdan48
.
El proceso de concentrado proteico implica una serie de tratamientos, que aprovechando
las propiedades fisicoqumicas de los solventes de extraccin (solubilidad, polaridad,
fuerza inica, pH isoelctrico), permiten separar la protena.
4.2.2 AISLADOS PROTEICOS
Los aislados proteicos son la forma comercial ms purificada, que se logran
eliminando los polisacridos, oligosacridos y algunos otros componentes ya sea por:
hidrlisis y posterior precipitacin, por adicin de cidos minerales, controlando los
diferentes parmetros como: el pH, temperatura, solubilidad y otros, que permiten el
enriquecimiento de la protena requerida49,46
.
a) MTODOS DE OBTENCIN
Los aislados proteicos pueden obtenerse a partir de un concentrado proteico, as
como de la materia prima natural. La extraccin y purificacin de los constituyentes
proteicos, estn basados en el mtodo de obtencin de aislados proteicos de
leguminosas como la soya y los lupinos, entre ellos el tarwi (esquema 1 y 2) o
mtodos para aislar protenas de los cereales.
-
25
Fuente: Medrano R. (1990)
Esquema 1: Obtencin de aislados proteicos de soya
Harina desengrasada
Extraccin con agua alcalina
Separacin Residuo de
harina Solucin de
protena
Acidificacin a pH 4,5
Protena coagulada Lavado Secado
Aislado de Protena Neutralizacin a pH 7
Secado
Aislado de protena
-
26
En el primer caso el proceso de aislamiento, se basa en las diferencias de solubilidad
de las fracciones globnicas con respecto al pH, para su obtencin se siguen los
siguientes pasos:
1. Se parte de harina sin tratamiento alguno o desengrasada que ha recibido un
tratamiento trmico mnimo y la extraccin se efecta con agua y lcalis
Esquema 2. Obtencin de concentrados proteicos de tarwi
Fuente: Medrano R. (1990)
Semilla de tarwi
Triturado Cscaras
Cotiledones
Molido
Harina amarga
Extraccin etrea
Harina desengrasada
Extraccin EtOH-
H 2 O (1:1) pH 4,5
Lavado EtOH - H 2 O
(1:1)
Secado
Concentrado proteico del tarwi
-
27
(NaOH) a pH 8,0 11 el residuo insoluble contiene principalmente
polisacridos insolubles que se eliminan por centrifugacin, incluyendo la fibra.
2. El extracto obtenido se acidifica (HCl) a pH isoelctrico de la protena 4,5 lo
que hace que precipite la mayor parte de la protena que se separa del suero
(fraccin soluble) por centrifugacin, posteriormente se lava y se neutraliza la
protena asilada.
3. Finalmente se seca de forma natural o artificial.
En el segundo caso, la extraccin de las protenas de los cereales consiste en la
extraccin primeramente del gluten a partir de harina (cereal), en este caso se forma una
pasta (0,6 a 1 L de agua/kg de harina), seguidamente se lava con agua dura para eliminar
el almidn el cual es valorizada, y finalmente se siguen los pasos 1), 2) y 3) anteriormente
mencionados.
Al igual que sucede con los concentrados, los diferentes aislados proteicos tienen
aproximadamente la misma composicin qumica, sin embargo, sus propiedades fsicas y
funcionales pueden variar, como sucede con la solubilidad.
Adems los aislados proteicos contienen ciertos componentes de bajo peso molecular
como saponinas, fosfolpidos, isoflavonas y algunos glicosidos50
.
4.3 EVALUACIN DE LAS PROPIEDADES FUNCIONALES
En la industria alimentaria son muy utilizados los procesos para producir concentrados
y aislados de protena de alta calidad, los resultados de las investigaciones son de
bastante utilidad para comprender mejor algunas de las operaciones tradicionales del
procesamiento de los alimentos que dependen de las propiedades funcionales de las
protenas, las cuales estn sujetas a la solubilidad, capacidad de gelatinizacin,
capacidad emulsificante entre otros46,10
.
4.3.1 SOLUBILIDAD
Una propiedad importante de la protena es la solubilidad, la cual permite predecir sus
potencialidades funcionales en la formulacin de dietas alimenticias.
-
28
Los productos protenicos de origen vegetal como son los concentrados y aislados
proteicos para poder tener una gran aplicacin en los sistemas alimenticios, tienen que
ser altamente solubles en pHs cercanos a neutro 7.
La solubilidad de la protena es afectada por el pH, la fuerza inica, la temperatura, los
cationes divalentes y la composicin de aminocidos de la protena51,48
.
a) EFECTO DEL pH
Debido a la naturaleza anfoterica, la solubilidad de las protenas est muy
influenciada por el pH, est es mnima en su punto isoelctrico (PI) que depende
principalmente de la estructura de la protena, dependiendo del pH del sistema, estos
polmeros pueden actuar como cationes o como aniones, lo que repercute en el
aumento de la solubilidad y estabilidad. En general, a valores de pH diferentes del
punto isoelctrico habr un aumento significativo en la solubilidad de las protenas,
pero que la fuerza inica, el tipo de solvente, la temperatura y otros jugaran tambin
un papel importante48,46,10
.
b) FUERZA IONICA
Las sales tienen una influencia en la solubilidad da les protenas globulares y su
efecto no solo depende de su concentracin sino tambin de las cargas elctricas de
sus cationes y aniones, esto se debe principalmente a que las protenas al ser
macromolculas ionizables se ven alteradas por las interacciones electroestticas que
establecen consigo mismas y el medio que las rodea. As se ve que a bajas
concentraciones salinas aumenta la solubilidad de las protenas, al contrario, a
concentraciones salinas altas disminuye la solubilidad. En ambos puede aplicarse la
ecuacin de J. Cohn:
log S = Ks
Donde:
S = solubilidad de la protena en gramos/litro
Ks = constante de salado (depende de la naturaleza de la protena y de la sal
usada, pero es independiente del pH y T).
= logaritmo de la solubilidad hipottica a fuerza inica cero (depende del pH
y T).
= fuerza inica del solvente.
-
29
Por esta razn generalmente se usa el concepto de fuerza inica en lugar de molaridad o
normalidad y viene dado por:
= (Ci x (Zi)2)
Donde:
Ci = concentracin molar del in presente en la solucin.
Zi = nmero de carga del in.
A este fenmeno se lo conoce como precipitacin por salado49;1
.
c) EFECTO DE LA TEMPERATURA
Las protenas aumentan su solubilidad con el aumento de la temperatura en el
rango de 10 a 50 C, alcanzando su mximo alrededor de los 45 C, cuando se
exceden estos lmites, los polmeros tienden a desnaturalizarse y en ocasiones a
precipitar46,1
.
d) EFECTO DE LOS DISOLVENTES
La adicin de disolventes orgnicos a las soluciones de protenas causa un cambio
en la constante dielctrica del sistema que influye de manera muy marcada en la
estabilidad y la solubilidad de estos polmeros1.
4.3.2 POTENCIAL ALIMENTARIO DE LAS PROTENA
Su alta calidad nutritiva y gama nica de propiedades funcionales, convierte a las
protenas en una herramienta valiosa y de amplia variedad producir productos, algunos de
estos aspectos funcionales de los concentrados y aislados proteicos son, la
emulsificacin, su alta solubilidad, absorcin de agua y aceite, comportamiento reolgico,
capacidad gelificante, batido/espumado, entre otros que son utilizados para la fabricacin
fibras texturizadas, desarrolladores de la cremosidad, mimticos de la grasa, opacidad y
adherencia en una variedad de sistemas alimenticios. Los beneficios nutricionales
incluyen un bajo contenido calrico de los alimentos. Los aislados proteicos pueden ser
utilizados en pastelera, en la elaboracin de bebidas para deportistas, en la elaboracin
de embutidos21
y otros.
-
30
CAPITULO V
MATERIALES Y EQUIPOS
5.1 REACTIVOS QUIMICOS
cido brico (H3BO3)
cido clorhidrico (HCl) p. a: 37 % de pureza; densidad: 1.19 g/mL
cido orto-fosfrico (H3PO4) p. a: 85% de pureza: densidad: 1.685 g/mL
cido sulfrico (H2SO4) p. a: 96% de pureza; densidad: 1.84 g/mL
Alcohol etlico (C2H50) 99,5 % absoluto
Carbonato de sodio (Na2CO3)
Dixido de titanio (TiO2)
ter de petrleo 20 - 40
Fosfato de potasio dihidrogeno (KH2PO4)
Hidrxido de sodio (NaOH) p.a.
Indicador rojo de metilo (C15H15N3O2)
Indicador verde de bromocresol
Sulfato de cobre pentahidratado (CuSO45H2O) p.a
Sulfato de potasio (K2SO4) p.a
Sulfito de sodio (Na2SO3) p.a.
5.2 EQUIPOS E INSTRUMENTOS
Agitador magntico Balanza analtica, Marca: Denver Instrument, Modelo: APX 200
Calentadores graduables (Hot plate); Marca: Gerhardt; modelo: IP-20;
Industria: Alemana
Centrifugador: Marca, Termo electrn Corporation, Modelo: IEC Multi-RF,
Industria: USA
Desecador
Equipo Kjeldahl: Marca, Bchi labortechnick AG.; Modelo: CH 9230
Flawil, Industria: Sueca
Estufa con conveccin de aire: Marca: Binder; Modelo: FED 53, Industria:
-
31
Alemana.
pHmetro: Marca: Denver Instrument/Ultra Basic; Modelo: UB-10
pH/ATAC electrode 300729.1
Termmetro
Equipo soxhlet: Marca: Bchi labortechnik AG; Industria: Suiza
Mufla: Marca: Barnstead Thermolyne/Intenational; Modelo: FB 1310M
5.3 INSUMOS Y UTENSILIOS
Agua destilada Cajas Petri Crisoles de porcelana
Esptula
Guantes
Matraces Erlenmeyer de 250 mL
Matraces aforados de 100, 250 mL
Micropipetas
Mortero de gata
Papel absorbente
Papel filtro Whatman n 1
Parafilm
Pipetas volumtricas de 5 y 10 mL
Pinzas
Pisceta
Vasos de precipitado de 20, 50, 100, 500 mL
Vidrios reloj
Varillas de vidrio
-
32
CAPTULO VI
PARTE EXPERIMENTAL
6.1 PROCEDENCIA DE LA MATERIA PRIMA
La materia prima provino de cultivos experimentales de quinua y caihua de dos
diferentes regiones del departamento de La Paz (ver Tabla 3). Los granos de quinua y
caihua utilizados en la parte experimental del trabajo son denominados granos frescos.
(Fig. 12)
a) b)
c) d)
Fig. 12: Granos frescos de caihua a) Amarilla; b) Beige y quinua c) Intinaira; d) Surumi
-
33
Tabla 3. Lugar de colecta de las muestras de quinua y caihua.
Muestra
Variedad
Lugar de procedencia
Fecha de recoleccin
Cdigo
Quinua
Intinaira
Provincia Ingavi, 2da seccin Tiahuanacu, comunidad Chambi-Taraco, 3870 m.s.n.m.
28/04/06
QIK
Quinua
Surumi
Provincia Los Andes, 2da seccin de Laja, comunidad Kallutaka, a 3980 m.s.n.m.
22/04/06
QST
Caihua
Amarilla
Provincia Los Andes, 2da seccin de Laja, comunidad Kallutaka, a 3980 m.s.n.m.
28/04/06
CAK
Caihua
Beige
Provincia Ingavi, 2da seccin Tiahuanacu, comunidad Chambi-Taraco, 3870 m.s.n.m.
22/04/06
CVT
6.2 PROCESAMIENTO DE LA MATERIA PRIMA Para procesar la materia prima se sigui las siguientes etapas:
Recoleccin de granos: Los granos de quinua y caihua recolectados fueron
almacenados en envases de vidrio a temperatura ambiente y en lugar seco.
Limpieza: Se limpi los granos en forma manual retirando impurezas; ramas,
palos, piedras y restos de insectos.
Lavado: Se realiz en forma manual retirando las saponinas presentes en los
granos de quinua. El lavado se hizo con agua fra hasta liberar las saponinas del
grano de quinua (hasta no observar espuma). En el caso de la caihua el lavado
fue innecesario.
Secado: Se procedi a secar en una estufa a 20 C.
Molienda: Se efectu en un mortero de gata hasta obtener una harina fina.
Almacenamiento: Se almacen en recipientes de vidrio (limpio y seco) en un lugar
oscuro y seco, a temperatura ambiente.
Para evitar interferencias provocadas por los lpidos se realiz una extraccin
slido lquido en un equipo Soxhlet, con ter de petrleo 20 40 como solvente,
segn la Norma Boliviana (NB 665 Anexo 8).
Secado de la materia prima desgrasada: Se realiza en una estufa a 20 C por 2,5 a
3 horas, obtenindose harina seca y desgrasada.
Extraccin de almidn: Para evitar las interferencias por el almidn se realiz una
extraccin slido lquido, en una relacin de 500 gramos de muestra por litro de
-
34
agua cruda, posteriormente decantamos y finalmente se seca la muestra libre de
almidn en la estufa a 20 C para su posterior uso.
6.3 ANALISIS PROXIMAL Se realiz un anlisis proximal segn las Normas Bolivianas (Anexo 8) con la finalidad
de conocer la composicin nutrimental para los granos molidos de quinua y caihua as
como para los aislados proteicos obtenidos (Tabla 4 y 6), adems de sus caractersticas
fsicas y visuales (Fig. 15, Tabla 5).
6.4 OBTENCIN DE LOS AISLADOS PROTEICOS
La obtencin de aislados proteicos de quinua y caihua se realiz siguiendo la
metodologa descrita por Medrano R. (1990)54,53,51,46,12
optimizndose as las condiciones
para los pseudocereales estudiados.
6.4.1 PRUEBAS DE OPTIMIZACION
a) DETERMINACIN DEL NMERO DE EXTRACCIONES (Pg. 43, tabla 7, grfica 1)
La determinacin del nmero de extracciones, para obtener aislados proteicos de la
quinua y caihua se realiz con granos de quinua y caihua comercial, los cuales fueron
obtenidos en el mercado.
Se suspende harina desengrasada de quinua y caihua en agua destilada (10 %
p/v), agregamos sulfito de sodio 0,1 % p/p53
y ajustamos a pH 9 con NaOH 1N y 0,5N
para solubilizar las protenas, agitar la suspensin por 60 minutos a temperatura ambiente
y procedemos a filtrar, obtenindose as una parte lquida y otra parte slida que es
resuspendida nuevamente en agua destilada (con la mitad del volumen inicial de la
primera extraccin) y ajustado a pH 9 con NaOH 1 N y 0,5 N, el cual es agitado por 60
minutos a temperatura ambiente y posteriormente filtrado, obtenindose as la segunda
extraccin. La muestra slida obtenida de la segunda extraccin es tratada como en la
primera extraccin, obtenindose as la tercera extraccin.
-
35
Cada sobrenadante obtenido por separado en la primera, segunda y tercera
extraccin es ajustado a pH 4,5 con H 3 PO 4 al 10 % para precipitar las protenas53
, luego
procedemos a separar con un kitasato las protenas precipitadas, seguidamente lavamos
las protenas aisladas con agua destilada, y procedemos a secar a una temperatura de 20
C en estufa, para posteriormente evaluar el porcentaje de protena aislada por
gravimetra.
b) SOLUBILIZACIN DE LAS PROTENAS EN MEDIO ALCALINO (pg. 44 45,
anexo 9, grafica 2)
Suspender la harina desgrasada en agua destilada (10 % p/v), agregar sulfito de sodio
(0,1 % p/p)53
y ajustar a pH alcalino de 7,5; 8,5; 9,5 y 10,5 con NaOH 1N y 0,5N para
solubilizar las protenas53,13
, agitar la suspensin por 60 min a temperatura ambiente.
Seguidamente centrifugar a 5500 rpm por 30 minutos a 4 C, la parte slida es
nuevamente resuspendida en agua destilada (con la mitad del volumen inicial de la 1ra
extraccin) y alcalinizada a los pH correspondientes con NaOH 1 y 0,1 N procedindose a
la segunda extraccin alcalina, del material de partida.
Cada sobrenadante obtenido (primera y segunda extraccin) es ajustado a pH 4,5 con
H 3 PO 4 al 10 % para precipitar las protenas53
, luego procedemos a centrifugar a 5500
rpm por 30 min a 4 C, seguidamente lavamos las protenas aisladas con agua destilada,
centrifugamos y secamos a una temperatura de 20 C en estufa, para posteriormente
evaluar el porcentaje de protena aislada por gravimetra.
c) PRECIPITACIN EN EL ENTORNO DEL pH ISOELECTRICO (pg. 45 46, anexo
10, grfica 3)
Suspender la harina desgrasada en agua destilada (10 % p/v), agregar sulfito de sodio
(0,1 % p/p)53
y ajustamos a pH alcalino de 8,0 a 8,9 con NaOH 1N y 0,5N para solubilizar
las protenas, agitamos la suspensin por 60 min (agitador magntico) a temperatura
ambiente, centrifugamos a 5500 rpm por 30 minutos a 4 C, la parte slida es nuevamente
resuspendida en agua destilada (con la mitad del volumen inicial de la 1ra extraccin) y
alcalinizada a pH 8,0 a 8,9 con NaOH 1 y 0,1 N procedindose a la segunda extraccin
alcalina del material de partida. Ajustar el pH del sobrenadante a pH 3,0; 4,5 y 5,5 para
-
36
precipitar las protenas, con solucin de H 3 PO 4 al 10%53,13
, centrifugar a 5500 rpm por 30
min a 4 C, lavamos las protenas aisladas con agua destilada, centrifugamos y secamos
a una temperatura de 20 C en estufa, para posteriormente evaluar el porcentaje de
protena aislada por gravimetra.
d) ESTUDIO DE LA TEMPERATURA DE SOLUBILIZACIN (pg. 46, anexo 11,
grfica 4)
Para evaluar la condicin ms adecuada para aislar las protenas en funcin de la
temperatura55
, se efectuaron pruebas de acuerdo a lo siguiente:
Se suspende harina desgrasada (10 % p/v) ajustando a pH alcalino de 8,5 con NaOH
1N y 0,5N (solubilizacin de las protenas), agregamos sulfito de sodio (0,1 % p/p)53
y
ajustamos la temperatura a 30, 40, 50 y 70 C a los extractos alcalinizados, agitamos la
suspensin por 60 min y centrifugamos a 5500 rpm por 30 minutos a 4 C. Ajustamos el
pH del sobrenadante a 4,5 para precipitar las protenas, con solucin de H 3 PO 4 al 10%53
,
centrifugar a 5500 rpm por 30 min a 4 C, se procede a lavar las protenas aisladas con
agua destilada y secamos a una temperatura de 20 C en estufa, para posteriormente
evaluar el porcentaje de protena aislada por gravimetra.
e) EFECTO DEL TIEMPO DE SOLUBILIZACIN (pg. 47)
Para evaluar el tiempo de extraccin para aislar las protenas, se realizaron dos
pruebas de 30 y 60 minutos: Donde las suspensiones de harina desgrasada (10 % p/v)
son ajustados a pH alcalino de 8,5 con NaOH 1N y 0,5N (solubilizacin de las protenas).
Las suspensiones son agitadas por 30 y 60 min (extraccin) a temperatura ambiente,
posteriormente la solucin es separada por centrifugacin a 5500 rpm por 30 minutos a 4
C.
El sobrenadante obtenido es ajustado a pH 4,5 para precipitar las protenas, con
solucin de cido fosfrico al 10%, centrifugamos a 5500 rpm por 30 min a 4 C, lavamos
las protenas aisladas con agua destilada y secamos a una temperatura de 20 C en
estufa.
-
37
f) PRUEBAS DE SECADO (pg. 47)
El secado de las protenas aisladas, es una de las etapas ms crticas, debido a la
degradacin trmica y oxidativa que pueden sufrir las protenas, lo que posteriormente
determina sus propiedades fsico-qumicas y funcionales. Es por esta razn que se
realizaron pruebas de secado en las siguientes condiciones (secado de las protenas
adicionadas con antioxidante y secado de las protenas sin antioxidante):
Secado a temperatura ambiente
En esta prueba, las protenas aisladas son expuestas en forma directa a temperatura
ambiente bajo sombra de 18 a 20 C.
Secado a temperatura de 18 20 C
El secado a esta temperatura se realiz en una estufa elctrica en un rango de
temperatura de 18 a 20 C.
Secado a temperatura de 30 35 C
Esta prueba se realiz en una estufa elctrica en un rango de temperatura de 30 a 35
C.
6.5 CONDICIONES OPTIMAS PARA OBTENER AISLADOS PROTEICOS (pg. 48
49, grfica 5, anexo 12)
Sobre la base de las pruebas realizadas, se procedi a obtener los aislados
proteicos, habiendo determinado que el proceso descrito en el esquema 3 es el ms
adecuado para obtener los aislados proteicos.
-
38
a) PRIMERA EXTRACCIN ALCALINA
Se pesa 10 g de muestra (harina desgrasada libre de almidn) y se suspende en
agua destilada (10% p/v), se adiciona sulfito de sodio 0,1 % (p/p)53
, se procede a ajustar
a pH alcalino de 8,0 a 8,9 con NaOH 1 N y 0,5 N para solubilizar las protenas. Agitar la
suspensin por 60 minutos (con agitador magntico) a temperatura ambiente, centrifugar
Esquema 3: Diagrama para obtener aislados
protenicos de la quinua y caihua
Fuente: Elaboracin propia
- Limpieza de los granos - Lavado de la quinua - Secado y molido de los granos
Ajustar a pH 4,3 a 5,3
- 500 g/ L H2O
- Secado en estufa a 20 C
Ajustar a pH 8,0 a 8,9
Materia prima
Extraccin de Aceite
Filtracin Aceite crudo
Harina desgrasada quinua y/o caihua
Extraccin del almidn
Lavar con agua cruda y decantar
Agua ms almidn
Harina seca libre de almidn
Centrifugar Residuo lquido
Residuo slido
Protena precipitada
Centrifugar
Suero
Secado 30 - 35 C, molido
Aislado Protenico
Purificacin (centrifugacin)
Secado de la harina a 20 C
Lavado y neutralizado
-
39
a 5500 rpm por 30 minutos a 4 C y procedemos a ajustar el sobrenadante a pH 4,5 a 5,3
con H 3 PO 4 al 10 % para precipitar las protenas53
. Las protenas precipitadas son
separadas por centrifugacin a 5500 rpm por 30 min a 4 C, las protenas obtenidas son
lavadas con agua destilada y centrifugada a 5500 rpm por 30 min a 4 C, finalmente
secamos las protenas a una temperatura de 30 a 35 C en la estufa, para posteriormente
evaluar el porcentaje de protena aislada por gravimetra.
b) SEGUNDA EXTRACCIN ALCALINA
Los slidos centrifugados de la primera extraccin se resuspender con agua
destilada (con la mitad del volumen inicial de la 1ra extraccin), ajustando el pH de 8,0
a 8,9 procedindose a la segunda extraccin alcalina, y siguiendo el procedimiento del
inciso a).
c) PRECIPITACIN ISOELECTRICA DE LAS PROTENAS
Los extractos alcalinos de la primera y segunda extraccin de cada material de
partida fueron reunidos en uno solo y sometidos a precipitacin, mediante el ajuste del
pH entre 4,5 a 5,3 con solucin de H 3 PO 4 al 10%53
. Despus de 20 min de reposo se
procedi a separar la protena precipitada por centrifugacin (5500 rpm), obtenindose
precipitados proteicos de cada material de partida. (Fig. 13)
Fig. 13: precipitado proteico de la quinua y caihua
-
40
d) SEPARACIN DE LAS PROTENAS
Para la separacin de las protenas aisladas, previamente la protena precipitada fue
lavada con agua destilada tres veces 50, 25 y 25 mL respectivamente, de esta manera se
neutraliz la protena aislada, posteriormente la protena es separada por centrifugacin.
e) SECADO DE LAS PROTENAS
Las protenas aisladas (de cada uno de los materiales de partida) son llevadas en
cajas petri (previamente pesadas) y secadas a una estufa con conveccin de aire a una
temperatura de 30 a 35 C por el lapso de 13 horas, por ltimo se procede a moler las
protenas en un mortero de gata (fig. 14) y determinar el contenido de protenas por
gravimetra.
a) b)
c) d)
Fig. 14: Protena obtenida de caihua: c) beige y b) amarilla) quinua: a) Intinaira y d) Surumi
6.5.1 EVALUACION DE LA SOLUBILIDAD DE LOS AISLADOS PROTEICOS
Las propiedades funcionales de los aislados proteicos son las que permiten definir su
utilizacin como aditivos en sistemas alimenticios, principalmente la solubilidad, razn por
-
41
la cual, se procedi a evaluar esta propiedad en los aislados proteicos obtenidos, bajo las
siguientes condiciones: (pag. 46, 47, 48)
a) Solubilidad en funcin de la temperatura
b) Solubilidad en funcin del pH
a) SOLUBILIDAD EN FUNCIN DE LA TEMPERATURA (anexo 13, grfica 6)
Para evaluar este parmetro, se procedi a efectuar cuatro pruebas a distintas
temperaturas55
(35, 45, 60 y 80 C).
Se procedi a realizar dos ensayos para cada temperatura, para ello se pes
aproximadamente 0,5 gramos de cada aislado proteico obtenido, llevndolo a un volumen
de 20 mL con agua destilada. Luego se somete a la temperatura de prueba, en un equipo
de bao Mara durante 20 minutos con agitacin, despus del tiempo transcurrido se
procedi a reposarlo durante 20 minutos, para luego separarlo por centrifugacin y
posteriormente secarlo en una estufa a 30 - 35 C.
b) SOLUBILIDAD EN FUNCIN DEL pH (anexo 14, grfica 7)
Para evaluar este parmetro46,10
, se procedi a efectuar seis pruebas a distintos pH
(2,5; 3,5; 4,5; 5,5; 6,5 y 7,5). Para cada condicin de pH se procedi a realizar un ensayo,
para lo cual se pes aproximadamente 0,5 gramos de cada aislado proteico, llevndolo a
un volumen de 20 mL con agua destilada. Luego se ajust el pH del medio al valor del pH
de prueba con soluciones diluidas de cido fosfrico e hidrxido de sodio procurando no
variar significativamente el volumen total. Despus de ajustar el pH de prueba, se agit
durante 30 min. Transcurrido el tiempo se procedi a reposarlo durante 20 minutos, para
luego separarlo por centrifugacin, y realizar el lavado correspondiente con agua destilada
para nuevamente centrifugarlo y luego secarlo en una estufa a 30 35 C.
-
42
CAPTULO VII
RESULTADOS Y DISCUSIN
7.1 ANALISIS PROXIMAL
7.1.1 ANALISIS PROXIMAL DE LA QUINUA Y CAIHUA
Los resultados del anlisis proximal de las muestras de quinua y caihua (Tabla 4)1
nos muestran que los porcentajes de protena para las distintas variedades consideradas,
contienen un porcentaje alto de carbohidratos y entran dentro de los rangos de
composicin obtenidos en la bibliografa. Los porcentajes de cenizas y materia grasa
tambin estn dentro el rango de los datos bibliogrficos. La variacin dentro de los
rangos dados por bibliografa puede deberse al lugar de procedencia de la materia prima
(altura s.n.m., caractersticas fenolgicas de la variedad, condiciones de HR del ambiente,
contenido de sales y pH de los suelos, etc., factores que no entran dentro de los objetivos
del presente estudio.
Tabla 4. Resultados del anlisis proximal de las quenopodiaceas andinas quinua y caihua segn la Norma Boliviana para Cereales Quinua en grano mtodo de ensayo
Quinua (QIK) Quinua (QST) Caihua (CAK) Caihua (CVT)
Humedad % 12,42 10,57 12,13 12,45
Cenizas % 2,89 3,17 3,75 4,43
Protenas % (Nx6,25) 12,75 13,17 14,68 13,45
Materia grasa % 6,35 4,98 6,67 5,55
* Carbohidratos % 65,59 68,01 62,77 64,12
* Promedio de cada muestra
7.1.2 CARACTERIZACIN Y ANALISIS PROXIMAL DE LOS AISLADOS PROTEICOS
DE QUINUA Y CAIHUA
Se procedi a evaluar los aislados proteicos obtenidos, determinando sus
caractersticas fsicas y visuales (Tabla 5, Fig. 15).
1 Tcnicas analticas empleadas para el anlisis proximal de las muestras de quinua y caihua segn la
Norma Boliviana para Cereales Quinua en grano mtodo de ensayo (Anexo 8)
-
43
Tabla 5. Caractersticas fsicas y visuales de los aislados proteicos
Caractersticas
Observacin de los Aislados Proteicos
CVT CAK QIK QST
Color Beige claro Beige oscuro Blanco Blanco
Olor Caracterstico Caracterstico Caracterstico Caracterstico
Sabor Inspido Inspido Inspido Inspido
Textura Muy fina Muy fina Muy fina Muy fina
CVT = Caihua beige Taraco CAK = Caihua amarilla Kallutaca QIK = Quinua Intinaira Kallutaca QST = Quinua Surumi Taraco
Fig. 15: Caractersticas visuales de la quinua y caihua
Los resultados del anlisis proximal de los aislados se dan en la Tabla 6. El contenido
de protenas en los aislados result en todos los casos superior al 80%.
Tabla 6. Anlisis proximal de los aislados proteicos
Parmetro CVT CAK QIK QST
Humedad (%) 7,71 8,11 7,59 8,10
Cenizas (%) 2,83 1,14 1,27 1,56
Protena (%) (Nx6,25)* 82,35 86,92 85,22 83,44 * Promedio por triplicado (expresado en base seca) CVT = Caihua beige Taraco CAK = Caihua amarilla Kallutaca QIK = Quinua Intinaira Kallutaca
QST = Quinua Surumi Taraco
CAIHUA QUINUA
-
44
7.2 AISLADOS PROTEICOS
7.2.1 DETERMINACIN DEL NMERO DE EXTRACCIONES La determinacin del nmero de extracciones, para obtener aislados proteicos de la
quinua y caihua, se realizaron pruebas obteniendo los siguientes resultados: Tabla 7,
Grfica 1
Tabla 7: Determinacin del nmero de extracciones
MUESTRA
% Protena aislada
% Total
% Protena comercial*
Rendimiento
1 Extrac. 2 Extrac. 3 Extrac. Quinua 9,65 3,55 0,58 13,78 14,9 92,5
Caihua 11,56 5,02 1,41 17,99 19,0 94,7
* ref24
0
2
4
6
8
10
12
14
1 Extrac. 2 Extrac. 3 Extrac.
% p
rote
na a
isla
da
caihua quinua
Grfica 1: Nmero de extracciones de las quenopodiaceas andinas
Por los resultados obtenidos en la segunda y tercera extraccin, que muestran una
disminucin significativa (de tipo exponencial) en los porcentajes de protena aislada,
permiten concluir que bastan dos extracciones para aislar las protenas con un buen
rendimiento.
-
45
7.2.2 PRUEBAS DE OPTIMIZACIN DE LOS AISLADOS PROTEICOS
La obtencin de los aislados proteicos de cada muestra se realiz por triplicado, y
posteriormente se analiz los mismos, segn detalle a continuacin:
a) SOLUBILIZACIN DE LAS PROTENAS EN MEDIO ALCALINO
La grafica 2 del Anexo 9 permite concluir que el rendimiento y la apariencia fsica
de la protena aislada dependen del pH. La solubilidad de las protenas es mayor a un
pH, obteniendo un mximo relativo a 10,5.
Adems, es de conocimiento que tratamientos alcalinos altos (pH > 9) afectan
negativamente a los aminocidos azufrados y a otros esenciales tales como lisina
generando lisino-alanina; adems de causar desnaturalizacin e hidrlisis de las
protenas, incremento de la reaccin de Maillard con el oscurecimiento de las
protenas; e incremento de la extraccin de componentes no proteicos, los cuales
coprecipitan con las protenas, bajando as la calidad del aislado12
. Por estas razones
tcnicas se opt por trabajar en un rango de pH 8,0 8,9, que permite obtener una
cantidad apreciable de protena.
70
75
80
85
90
95
7,53 8,53 9,55 10,54
pH
Re
nd
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nto
pro
ten
a
ais
lad
a
CAK
70
75
80
85
90
95
7,53 8,53 9,51 10,51
pH
Re
nd
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nto
pro
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a
ais
lad
a
CVT
a) CAK = Caihua amarilla Kallutaca b) CVT = Caihua beige Taraco
-
46
65
70
75
80
85
90
7,52 8,51 9,52 10,52
pH
Re
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a
ais
lad
a
QIK
65
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75
80
85
90
7,52 8,52 9,51 10,51
pH
Re
nd
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ten
a
ais
lad
a
QST
c) QIK = Quinua Intinaira Kallutaca d) QST = Quinua Surumi Taraco
Grfica 2: Rendimiento de las protenas aisladas obtenidas por extraccin a pH alcalino (promedio) a), b), c) y d).
b) PRECIPITACIN EN EL ENTORNO DEL pH ISOELECTRICO
La grfica 3 del anexo 10 permite concluir que en la regin del pI, la variacin del
pH (fig. 13) influye sobre la apariencia fsica de la protena aislada. Se logr un
rendimiento mximo por precipitacin a pH 3,02. Sin embargo, a un pH por debajo de
4,0 la apariencia fsica de la protena cambia considerablemente precipitando en forma
grumosa. Por esta razn, se opt por trabajar en un rango de pH 4,5 5,3.
65
70
75
80
85
90
95
3,02 4,52 5,52 pH
Re
nd
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a
CVT
70
75
80
85
90
95
3,02 4,52 5,53pH
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a
ais
lad
a
CAK
a) CVT = Caihua beige Taraco b) CAK = Caihua Amarilla Kallutaca
-
47
65
70
75
80
85
90
95
3,07 4,51 5,51 pH
Re
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QIK
0
20
40
60
80
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3,02 4,51 5,52
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a
ais
lad
a
QST
c) QIK = Quinua Intinaira Kallutaca d) QST = Quinua Surumi Taraco
Grfica 3: Rendimiento de protena aislada en el entrono del pH isoelctrico. a); b); c) y d) (base seca)
c) ESTUDIO DE LA TEMPERATURA DE SOLUBILIZACIN
La influencia de la temperatura de solubilizacin se ilustra en la grfica 4 del
anexo 11, la cual muestra que el rendimiento proteico es dependiente de la
temperatura, obtenindose rendimientos ptimos a 40 C y rendimientos bajos a 70
C. Tambin nos muestran que el tratamiento trmico afecta las caractersticas
fisicoqumicas de las protenas, notndose cambios en las caractersticas fsicas de
las protenas aisladas, pues a mayor temperatura se forman agregados o grumos.
0
20
40
60
80
100
30 40 50 70 C
Re
nd
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pro
ten
a a
isla
da
QIK QST CAK CVT
QIK = Quinua Intinaira Kallutaca QST = Quinua Surumi Taraco CAK = Caihua amarilla Kallutaca CVT = Caihua beige Taraco
Grfica 4: Efecto de la temperatura de solubilizacin.
-
48
d) EFECTO DEL TIEMPO DE SOLUBILIZACIN
Una de las variables para la obtencin de los aislados proteicos es el tiempo. Para
determinar el tiempo ptimo de solubilizacin se procedi a realizar dos pruebas,
variando el tiempo; una prueba de 30 minutos y otra de 60 minutos. El tiempo ptimo
para la solubilizacin de las protenas es de 60 minutos, lo que se nota por la cantidad
del precipitado. Por ello se opt por extraer las protenas solubilizando la muestra
durante 60 minutos.
e) PRUEBAS DE SECADO
Temperatura ambiente
Al aislar la protena sin sulfito de sodio, el aislado proteico fue expuesto en
forma directa a temperatura ambiente bajo sombra, durante 4 das. El producto
obtenido tiene un aspecto slido de masa de color oscuro lo cual supone una
degradacin oxidativa del material proteico.
La protena aislada con sulfito de sodio, tambin fue expuesta a temperatura
ambiente bajo sombra, durante 4 das. El producto seco de la protena aislada
muestra un aspecto slido pero de una coloracin ms blanquecina, adems de
observar que tiene un poco de brillo.
Estas primeras pruebas de secado a temperatura ambiente presentaron
bastantes dificultades pues a temperatura promedio de 18 y 20 C los aislados
eran propensos a desarrollar microorganismos (mohos), cuya incidencia se notaba
en el aspecto y en el olor de las protenas. Al segundo da el olor y las
caractersticas fsicas de la protena eran indeseables. Por ello concluimos que
esta etapa (secado) es una de las ms crticas, debido a la degradacin trmica y
oxidativa, as como a la accin microbiana que pueden presentar las protenas.
Temperatura 18 20 C
El secado a temperatura de 18 a 20 C se realiz en una estufa elctrica con
conveccin de aire durante 20 horas. La protena aislada sin sulfito de sodio
muestra un aspecto slido de color oscuro, en tanto que el producto de la protena
aislada con sulfito de sodio presenta menos oscurecimiento, pero se observa una
solidificacin del material.
-
49
Temperatura 30 35 C
Esta prueba se realiz en una estufa elctrica con conveccin de aire a una
temperatura de 30 a 35 C durante 13 horas, Donde se observa que el producto de
la protena sin sulfito de sodio, presenta menor oscurecimiento y menor
solidificacin, en tanto que para el producto con sulfito de sodio, el producto
obtenido presenta una coloracin de amarilla a blanca, adems de presentar una
solidificacin menor, lo que permite inferir una menor degradacin trmica y
oxidativa de las protenas aisladas.
Las tres pruebas realizadas para el secado de las protenas aisladas permitieron optar
por un rango de temperatura entre 30 y 35 C (tercera prueba), el cual se aplic a todos
los aislados proteicos obtenidos ulteriormente.
7.3 CONDICIN PTIMA PARA AISLAR PROTENAS
La temperatura, el pH de extraccin, el pH de precipitacin as como el tiempo, nos
permitieron obtener datos importantes, los cuales nos dan las condiciones ms favorables
para aislar las protenas a partir de harina desgrasada de granos de quinua y caihua, los
resultados obtenidos se resumen en:
La solubilizacin alcalina con adicin de sulfito de sodio 0,1 % (p/p) entre un
rango de pH 8,0 8,9; durante 60 minutos a temperatura ambiente y agitacin
continua.
El nmero de extracciones aconsejable es de dos extracciones.
Precipitacin cida en un rango de pH 4,5 - 5,3; con un tiempo de reposo de 15
a 20 minutos a temperatura ambiente.
Centrifugacin a 5500 rpm por 30 minutos12
Secado en estufa a una temperatura cercana a 30 - 35C con un tiempo de
secado de 13 horas.
La estimacin del porcentaje de rendimiento optimizado para quinua y caihua
obtenido a partir de la grfica 5, del Anexo 12 (Rendimiento protena aislada) nos da los
siguientes resultados: para los granos molidos de quinua QIK 85,9%; QST 83,6%; y para
los granos molidos de caihua CAK 87,7% y CVT 82,5% de los resultados, se observa
-
50
que hay una correlacin en los valores obtenidos, adems, de haberse aislado un buen
porcentaje de las protenas.
78
80
82
84
86
88 QIK
QST
CAK
CVT
Grafica 5: Rendimiento protena aislada
7.4 EVALUACION DE LA SOLUBILIDAD DE LOS AISLADOS PROTEICOS
La evaluacin de la solubilidad de las protenas aisladas de la quinua y caihua,
realizado frente a las condiciones de temperatura y pH, se observa que el comportamiento
bajo estas condiciones es ptimo y que de acuerdo a los resultados las protenas aisladas
tienen buenas propiedades funcionales.
a) SOLUBILIDAD EN FUNCIN DE LA TEMPERATURA
Los resultados en el anexo 13, grfica 6 nos muestran que la solubilidad de los
aislados proteicos aumentan entre las temperaturas de 35 a 45 C, pero, a
temperaturas superiores a 45 C la solubilidad disminuye, adems de observarse la
desnaturalizacin de la protena.
-
51
0
20
40
60
80
100
120
35 C 45 C 60 C 80 C
% p
rote
na s
olu
bil
izad
a
QIK QST CAK CVT
Grafica 6: Porcentaje de protena solubilizada a diferentes temperaturas
CVT = Caihua beige Taraco CAK = Caihua amarilla Kallutaca QIK = Quinua Intinaira Kallutaca QST = Quinua Surumi Taraco
b) SOLUBILIDAD EN FUNCIN DEL pH
La solubilidad de las protenas aisladas en funcin del pH (anexo 14, grfica 7)
muestra, que a pH de 2,5 y 3,5 la solubilidad es moderada, as como a pH 5,5; 6,5 y
7,5 donde la solubilidad de las protenas es mucho mayor. La solubilidad de las
protenas a pH 4,5 es mnima comparada con los extremos de pH.
Por lo tanto, de los resultados obtenidos en el estudio de la solubilidad de las
protenas aisladas en funcin de la temperatura y del pH, se llega a la conclusin de
que el mtodo aplicado en la obtencin de los aislados proteicos de quinua y caihua
es adecuado.
-
52
0
10
20
30
40
50
60
70
2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5
pH%
pro
ten
a a
isla
da
QIK QST
QIK = Quinua Intinaira Kallutaca QST = Quinua Surumi Taraco
0
10
20
30
40
50
60
70
2,5 3,5 4.5 5,5 6,5 7,5
pH
% p
rote
na
ais
lad
a
CAK CVT
CVT = Caihua beige Taraco CAK = Caihua amarilla Kallutaca
Grfica 7: Solubilidad de los aislados proteicos en funcin del pH
-
53
CAPTULO VIII
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
8.1 CONCLUSIONES
De los resultados del presente estudio se concluye que:
El anlisis proximal (anexo 8) de los granos molidos de quinua y caihua (Tabla 4),
muestran que el porcentaje de protenas de los granos molidos de quinua y caihua se
encuentran dentro el rango bibliogrfico. La Tabla 6 muestra el anlisis proximal de los
aislados proteicos de la quinua y caihua, aprecindose contenidos altos del porcentaje
de protenas.
De los resultados del pH de extraccin (anexo 9, graficas 2 a, b, c y d) se observa
que a pH 10,5 se obtuvo el mximo rendimiento y a pH 7,5 el mnimo rendimiento, lo que
nos da a entender que el rendimiento aumenta con el pH creciente.
De los resultados en el (anexo 10, grafica 3 a, b, c y d), el pH isoelctrico tiene un
efecto moderado en el rendimiento del producto y un efecto mayor en su apariencia fsica.
Obtenindose aislados proteicos con buena apariencia fsica en un rango de pH 4,5 a 5,3.
A pH por debajo de 4,0 la protena precipita como cuajo, lo cual influye bastante en el
aspecto fsico.
El efecto de la temperatura (anexo 11, grafica 4) nos muestra que el rendimiento es
dependiente de la temperatura, obtenindose rendimientos ptimos a 40 C y
rendimientos bajos a 70 C. Tambin nos muestran que el tratamiento trmico afecta las
caractersticas fisicoqumicas de las protenas, notndose cambios en las caractersticas
fsicas de las protenas aisladas, pues a mayor temperatura se forman agregados o
grumos, comparando la extraccin a temperatura ambiente la diferencia de rendimiento es
mnima, por lo tanto, la temperatura adecuada de extraccin es a temperatura ambiente.
Por tanto la mejor condicin para aislar las protenas de quinua y caihua es:
-
54
El pH de extraccin (alcalino) con adicin de sulfito de sodio 0,1 % (p/p) ptima por
cantidad y calidad est en el rango de pH 8,0 a 8,9
El tiempo de extraccin ptimo es de 60 minutos con agitacin continua
La temperatura de extraccin ptima es a temperatura ambiente
El pH isoelctrico ptimo por cantidad y calidad (pH cido) est en el rango de 4,5
a 5,3
El secado de las protenas ptimo es de 30 - 35C por un tiempo de 13 horas.
La mejor estimacin del rendimiento obtenido para la quinua QIK 85,9; QST 83,6;
CAK 87,7 y CVT 82,5 % de los resultados, se observa que hay una correlacin en
los valores obtenidos, adems, de haberse aislado un buen porcentaje de las
protenas.
La solubilidad de las protenas aisladas en funcin de la temperatura (anexo 13,
grafica 6) aumenta en el rango de temperatura de 35 a 45 C, la solubilidad de las
protenas a temperaturas mayores es menor, adems de observarse la desnaturalizacin
de la protena. La solubilidad de las protenas aisladas en funcin del pH (anexo 14,
grfica 7) muestra que a un pH de 4,5 la solubilidad es mnima, observndose adems
que a pH deferente del punto isoelctrico hay un aumento significativo de la solubilidad de
las protenas aisladas.
De los resultados obtenidos en el estudio de la solubilidad de las protenas aisladas se
debe considerar que mientras menos solubles sean ms desnaturalizados sern los
aislados proteicos, por esta razn es importante considerar el mtodo de obtencin de las
protenas, puesto que si ste implica un dao intenso, dichas propiedades se modifican
notoriamente por lo cual el mtodo aplicado en este estudio para aislar las protenas de
quinua y caihua es adecuado por los resultados obtenidos de la solubilidad de los
aislados proteicos.
Por lo tanto el estudio realizado a los aislados proteicos de quinua y caihua poseen
caractersticas nutricionales y funcionales excepcionales aptas para su utilizacin en la
industria, por lo tanto se requiere estudios que permitan su utilizacin y el desarrollo de
productos que incorporen aislados proteicos de quinua y caihua.
-
55
8.2 RECOMENDACIONES
Como temas de investigacin se sugiere realizar un estudio similar al presente, con
otras accesiones de quinua y caihua, para poder evaluar el potencial en recursos
genticos que se poseemos. Asimismo se recomienda hacer un estudio electrofortico
(mtodo bioqumico de separacin de compuestos que poseen grupos ionizables) para
evaluar los aminocidos presentes en las protenas de los aislados proteicos obtenidos,
aislar y caracterizar la mayor protena presente almacenada en las semillas de quinua y
caihua, adems de otros estudios que se pueden realizar especialmente a la caihua, ya
que esta quenopodicea es la menos estudiada.
Por ltimo el uso de aislados y concentrados de protena tiene bastante inters en la
industria alimentaria, dada sus cualidades como la capacidad gelificante (formar geles),
emulsificacin, adherencia, entre otros, los cuales contribuyen al desarrollo de la
cremosidad, textura, propiedades que podran ser aprovechados para obtener una
variedad de alimentos.
-
56
BIBLIOGRAFIA
1. Scopes, R. K. Protein Purification. EWd. Springer Veriag, 1986. pp. 31-60.
2. Vioque, J. y Milln, F. Los hidrolizados proteicos en alimentacin: suplementos
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