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Hidrolizados de Proteína de Pescado

Dr. José Luis Cárdenas López2014

Hidrólisis

• Hidrólisis ácida– Introduce cambios en proteínas por la acidez

• Hidrólisis con proteasas– Propiedades funcionales intactas– Propiedades funcionales intactas– Generalmente a condiciones de temperatura

más frías (estructura intacta)

• Diferencias con HP y CPP

Hidrolizados de proteína de pescado (HPP)

• La preparación de HPP con proteasas, se ha usado por mas de 50 años. – Pero el proceso es mas antiguo, mil años o más

• Carne con proteasas a condiciones • Carne con proteasas a condiciones específicas de pH y temp, seguidos de un secado por aspersión (spray drying)

• Mejores propiedades nutritivas y funcionales que el pescado entero o el concentrado proteico de pescado

Producción de HPP

• Materia prima:– Especies sub-utilizadas– Pelágicos menores, fauna de

acompañamientoacompañamiento– Pesca no convencional (ej. Krill)

Proceso genéricoMezclar con agua

Ajustar pH y Temperatura

Añadir enzima(s)

Hidrólisis

Desactivación de la enzima T = 50-80°C, pH = 4, t = 30 min

PROTEINA NATIVA

Enzima(s)

T = 50-80°C, pH = 4, t = 30 min

Filtración (separación de huesos, escamas etc)

Decolorización y/o deodorizacon(carbón activado)

T = 50°C, pH = 4, t = 30 min

NeutralizaciónpH = 7

Secado (o no)

HIDROLIZADO

Secado del HPP

Secadora de aspersión (Spray dryer)

Secadora de vacío

HPP líquidos

• Hidrolizado PP vs Emulsión de pescado• Uso de estabilizadores (ej.: ác. fosfórico)

HPP

• Altamente soluble en agua, bajo en grasa y ceniza

• Por control de la hidrólisis se pueden modificar las propiedades funcionales, modificar las propiedades funcionales, tales como:– Cap de retención de agua – Capacidad emulsificante– Capacidad espumante– Estabilidad de la espuma

• Hidrólisis sin control resulta en la formación de péptidos pequeños que pueden carecer de las propiedades funcionales buscadasfuncionales buscadas

• Por lo tanto se requiere una forma de medir el grado de hidrólisis

Grado de hidrólisis

• Grado de hidrólisis= (h/htot) x 100

– h = num de grupos amino libres– h = num de grupos amino libres– htot= num de enlaces peptídicos en la proteína

original (AA totales -1)– Determinado con TNBS (Adler-Nissen, 1985)– Determinación con OPA– pH stat

Rx con TNBS

• TNBS (sulfonato de 2,4,6-trinitrobenzeno)

Lys (CH2)4 NH2 + NO2

O2N

HO3S

O2N

Lys (CH2)4 NH NO2

O2N

O2N

+ H2SO3

lisina TNBS

Abs@ 367

Rx con o-ftalaldehído

O

O

NH2 PEPTIDO

+ SHOH BME

O

N PEPTIDO

S OH

OPA

ComplejoAbs@410

pH stat

• Se puede hacer un monitoreo con pHstat– la cantidad de base

usada para mantener el pH constante es el pH constante es proporcional al grado de hidrólisis

Composición

• Los peces magros son ideales para el proceso

• Proximal de polvo de HPP de pez magro:– 92% proteína, 1.7% de lípidos, 6.4% ceniza– 92% proteína, 1.7% de lípidos, 6.4% ceniza

Proteasas

• ácidas o neutras• Exoproteasas o endoproteasas

– Exo: produce aminoacidos libres (no muy deseable para alimento animal)deseable para alimento animal)

– Endo: que tan selectiva será?

• Origen: microbiano, plantas o animales (incluso de los desechos de plantas de procesamiento)

HPP ácido

• No muy adecuado para producto seco• Neutralizar, a veces conduce a la

formación de sales…posible desventaja• Por lo que si se secará el producto se • Por lo que si se secará el producto se

debe escoger una proteasa neutral (papaína, por ejemplo)

• Palatabilidad!!

Ensilaje de pescado

• 2da guerra mundial• Control de microorganismos (por el pH)• Las enzimas endogenas del pescado no

son inhibidas totalmente, por lo que hay son inhibidas totalmente, por lo que hay cierto grado de hidrólisis

• Forma barata de conservar excedentes• Puede hacer al pescado mas palatable

para ciertos animales• Estabilidad!!

Enzimas para HPP

• Al cambiar condiciones de digestión, enzimas, especies, etc. Se pueden producir un amplio rango de HPP

• Generalmente se usan proteasas con • Generalmente se usan proteasas con amplia especificidad…(o cocteles)– Plantas (ficina, papaína, etc)– Animales (tripsina, pancreatina, etc)– Microbios (pronase, alcalasa, etc)

Algunos estudios

• Hale (1969) estudió 23 proteasas, obteniendo mejores resultados con pancreatina, pepsina y papaína

• Sen (1962) usando papaína a pH 7 • Sen (1962) usando papaína a pH 7 observó la máxima solubilización en las primeras horas de tratamiento, a 40°C se obtenían péptidos más grandes durante la digestión

• Venugopal (1981) reportó maxima solubilización con pepsina con pescado de bajo costo

• Simpson (1998) preparó HPP de camarón • Simpson (1998) preparó HPP de camarón fresco y congelado usando tripsina y quimiotripsina obteniendo alto contenido de G, P, R y V, usó 0.25-0.3% de enzimas, incubación por 2.5 a 3 h y temp de 35 a 40C

• Alimento animal, humano y fertilizante orgánico para plantas

• Modificar las propiedades funcionales de alimentos y en alimentos dietéticos, como fuente de péptidos y aminoácidos

Usos

fuente de péptidos y aminoácidos• Soufflés, merengues, macarrones, pan, sopa

de pescado, pasta de pescado y saborizantes en análogos de moluscos

• Se usa como suplemento de proteína en galletas y productos de cereales

Usos

• En Japón “harina biofish” por digestión enzimática de sardinas y se comercializa como sustituto de leche

• Como dietas de inicio en salmón del • Como dietas de inicio en salmón del Atlántico, dando mayores tasas de crecimiento

• Como atrayentes en alimento para peces• Peptonas de pescado – medios para

microbiología (1er uso que tuvieron las HPP)

Problema: amargor

• Los HPP son amargos debido a la formación de ciertos oligopéptidos durante la hidrólisis– Pueden ser removidos con alcoholes– Pueden ser removidos con alcoholes– Reducen la palatabilidad

Reacción de Plasteína

• La reducción del amargor se puede hacer por la reacción de plasteína

• Consiste en una agregación física de fragmentos de proteína (Andrews, 1990)fragmentos de proteína (Andrews, 1990)

PROTEÍNA NATIVA

extracción ydesnaturalización

PROTEÍNA ALIMENTICIA

degradación

PLASTEÍNA HIDROLIZADO

HIDROLIZADO

Re-síntesis

con impurezas

sin impurezas

remoción deimpurezas

Plasteína (cont)

• Fragmentos peptídicos de un hidrolizado• Esta influenciado por la naturaleza de los

aminoácidos:– Los hidrofóbicos son enlazados – Los hidrofóbicos son enlazados

preferentemente

• Ayuda a mejorar el VB de una proteína– VB: que tanto del nitrógeno ingerido es

utilizado por el cuerpo

Valor Biológico

I-(FN- UN-PFN)X 100VB=

I-FN

X 100VB=

I = nitrógeno ingeridoFN= nitrógeno total fecalUN= nitrógeno total de orinaPFN=nitrógeno excretado en grupo con dieta libre de nitrógeno

Síntesis exitosa de plasteína

• Requiere 30 % de sólidos compuestos de polipéptidos de PM 1500-2000 Da

• pH en la región 4-6, asegurando alta [ ] de grupos amino y carboxilo no ionizadosde grupos amino y carboxilo no ionizados

• Alta [ ] de hidrofóbicos• facilita la formación de enlaces peptídicos

Beneficios y desventajas

• Beneficios• Menor contenido de ceniza (que harina de pescado)• Estabilización del producto sin necesidad de secado• Menor costo – proceso por lotes• Producto puede ser seco o líquido según el uso• Péptidos bioactivos (antioxidantes, antiproliferativos,

inhibidores de tumores, estimulación del sistema inmune de organismos de acuacultura etc.)

• Desventajas• Mercado indefinido – producto nuevo• Reproducibilidad