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Hidrólisis enzimática de vísceras de pescado utilizando
pepsina y pancreatina
Enzymatic hydrolysis of fish viscera using pepsin and pancreatin
Jesús Alberto Ramírez U.1, Manuel Guillermo Mora U.1, Henry Alexander Váquiro H.2 y José Fernando Solanilla D.2
RESUMEN
ABSTRACT
Subproductos del pescado como las vísceras son un problema
creciente, si se contemplan los volúmenes cada vez mayores
de consumo. Se determinó el análisis proximal (contenido de
proteína, humedad, grasa y cenizas) de un aislado de proteínas
(AP), obtenido a partir de vísceras de tilapia (Oreochromis
sp.), el cual se hidrolizó con enzimas gastrointestinales. Las
curvas de grados de hidrólisis (GH) contra el tiempo fueron
establecidas para cada enzima, incluyendo su combinación, y
se lograron los valores máximos de hidrólisis en las reacciones
efectuadas. La proteína en las vísceras estuvo cerca del 28%
(base húmeda). Los valores de GH alcanzados tras finalizar las
reacciones con pepsina, pancreatina y la combinación fueron:
5,25; 22,22 y 23,83%, respectivamente.
Fish by-products such as viscera are a growing problem, if the
increasing consumption volumes are contemplated. Proximate
analysis was determined (protein, wet, fat and ash contents)
of an isolate protein (IP) obtained from viscera tilapia (Oreochromis sp.), which was hydrolyzed with gastrointestinal
enzymes. The curves of hydrolysis degrees (DH) versus time
were established for each enzyme, including its combination,
and the highest values in the hydrolysis reactions carried out
were achieved. Protein in viscera was about 28% (wet basis).
The DH values achieved after finishing the reactions with
pepsin, pancreatin, and the combination were 5.25, 22.22, and
23.83%, respectively.
Palabras clave: subproductos, AP, enzimas gastrointestinales,
proteína.
Key words: by-products, PI, gastrointestinal enzymes, protein.
Introducción
Materiales y métodos
Ante el inminente desarrollo de la producción piscícola en
Colombia y en el Tolima, los actores de la cadena deben
establecer programas de manejo de los subproductos que
generan. Las vísceras son un material aprovechable rico
en proteína (aproximadamente 90% de proteína en materia seca libre de grasa) (Raa y Gilberg, 1975). Su uso en
la producción de hidrolizados enzimáticos puede exhibir
propiedades mejoradas de las proteínas, de acuerdo al tipo
de manejo (Fan et al., 2012). Dichos hidrolizados se componen de aminoácidos libres y péptidos de cadena corta que
son nutracéuticos o alimentos funcionales por su perfil de
aminoácidos (Chalamaiah et al., 2012). En un tratamiento
enzimático con pepsina y pancreatina, se hidrolizó un aislado de proteínas y se determinó el rompimiento de enlaces,
generado por el grado de hidrólisis y sus condiciones. El
presente trabajo condujo a una alternativa de manejo de las
vísceras, lo cual contribuye a una mayor productividad de
la cadena mediante procesos de investigación.
Se empleó material recolectado en la Asociación Acuícola
Tecnológica del Tolima (Ibagué, Colombia). Las vísceras
liofilizadas fueron caracterizadas según métodos de la
AOAC: 952.45 para humedad en un horno de secado (DiES,
Thermolab 53); 981.10 para nitrógeno total en una unidad
automatizada (Velp Scientifica – DKL 8 y UDK 159), con
el factor 6,25 para la proteína hallada; 945,16 para grasa
cruda en un extractor Soxhlet y 945,46 para cenizas en una
mufla (Selecta). Los mismos protocolos se aplicaron en un
AP, el cual fue previamente desengrasado por extracción
continua Soxhlet. La hidrólisis enzimática se realizó en las
condiciones óptimas para cada enzima (Tab 1.). Se trabajó
una relación enzima/sustrato 1/100 (p/p), con sustrato al
4% (p/v). En cuanto al sistema secuencial, las variables
fueron iguales, inactivando la pepsina con cambio de pH
transcurridos 30 min y luego, se adicionó pancreatina. Las
reacciones se mantuvieron durante 390 min con agitación
constante de 150 rpm. El GH se midió de acuerdo con el
ISSN: 0120-9965 Fecha de recepción: 13-06-2016 Aceptado para publicación: 21-09-2016
Doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1supl.58030
1
Facultad de Ingeniería Agronómica, Universidad del Tolima. Ibagué (Colombia). [email protected]
Departamento de Producción y Sanidad Vegetal, Universidad del Tolima. Ibagué (Colombia).
2
Agronomía Colombiana 34(1Supl.), S1013-S1015, 2016
TABLA 1. Condiciones para hidrólisis de AP.
Enzima
Buffer
pH
Temperatura (ºC)
Pepsina
0,1 M Glicina-HCl
2,0
37
Pancreatina
0,1 M Fosfato de sodio
7,5
40
Resultados y discusión
El contenido de proteína encontrada en las vísceras fue
alto (Tab 2.), comparado con la composición de diferentes
fracciones de subproductos en otras especies (Rustad,
2007). Asimismo, el porcentaje de grasa señalado en AP
indica que es un polvo prácticamente inodoro e insípido
(Vidanarachchi et al., 2014). El uso de las proteínas de la
masa visceral de pescados puede tener varias aplicaciones,
dependiendo solo del camino que se elige para darles valor.
Por ejemplo, los APs han sido empleados como sustitutos
de carne en beef y albóndigas de pescado listos para comer,
resultando productos con un porcentaje de proteína aumentado, contenidos de carbohidratos y grasas reducidos, y de
mayor índice de aminoácidos esenciales (Ibrahim, 2015).
TABLA 2. Análisis proximal de vísceras y AP de tilapia (n=3, ± desvia-
ción estándar).
1
contenido de péptidos en el producto, favoreciendo su
uso en la alimentación. El efecto sinérgico de las enzimas
empleadas (endopeptidasa y exopeptidasa), por su parte,
permitió posiblemente la generación de una combinación
de polipéptidos y péptidos, con la exposición del terminal
amino y carboxilo de residuos de aminoácidos aromáticos y grupos carboxilo de residuos de lisina o arginina
(Polanco-Lugo et al., 2014). Se halló diferencia significativa
a un nivel de 0,05 entre los valores de medias de los GH
finales logrados entre los tratamientos con pancreatina y
pepsina-pancreatina, poniendo de manifiesto que existe
un GH superior en el sistema. Esto quizás debido a que la
pancreatina, en el efecto sinérgico, sigue con la rotura de
aminoácidos de los extremos de las cadenas de polipéptidos
más cortas formadas por la pepsina, durante la digestión de
las proteínas en los primeros 30 min previos a su adición.
25%
Grado de hidrólisis (GH)
método del ácido trinitrobenceno-sulfónico, preparando
una curva estándar con L-Leucina 0-1,6 mmol L-1, leyendo
a 340 nm (Adler-Nissen, 1979). El análisis estadístico y
gráfico del trabajo se desarrolló con Microsoft Excel 2010.
20%
15%
10%
5%
0%
0
Material
% Humedad
% Proteína
% Grasa cruda
% Cenizas
Vísceras1
6,12±0,002
53,76±0,010
21,61±0,005
0,26±0,002
AP
5,03±0,001
78,50±0,005
0,42±0,001
4,72±0,010
Contenido inicial de humedad fue del 51,13%.
30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420
Tiempo (min)
Pancreatina
Pepsina
Pepsina-Pancreatina
FIGURA 1. Curva de hidrólisis de AP con pepsina, pancreatina y pepsina-
pancreatina. Las barras de error indican una desviación estándar (n=3).
Dado que la hidrólisis de proteínas es objeto de un interés
cada vez mayor, porque de esta se pueden generar péptidos bioactivos, la comprensión del comportamiento del
hidrolítico de las enzimas es relevante a la hora de fijar las
características deseadas en los productos obtenidos. Para las
condiciones de pH y temperatura antedichas, el efecto del
tiempo de incubación en la reacción con pepsina, pancreatina y el sistema, los máximos valores de GH, 5,25%, 22,22%
y 23,83% se obtuvieron a 390 min, respectivamente (Fig 1.).
Según estos resultados, la pepsina no logró romper las
proteínas en cadenas de polipéptidos más cortas a las
condiciones ensayadas en más de un GH del 10%, aun así,
con el tratamiento probablemente se mejoraron sus propiedades funcionales. La pancreatina, en cambio, hidrolizó
las proteínas por encima del 10%, lo cual incrementó el
S1014
El GH es un parámetro generalmente usado para controlar
la proteólisis y es el indicador más extensamente utilizado
para comparar diferentes hidrolizados de proteínas. La
cantidad de péptidos esperados, que se producen por la
escisión de enlaces peptídicos con enzimas proteasas, se
generan por una actividad proteolítica más grande (Onuh
et al., 2013). El GH alto obtenido con el sistema muestra que
el AP resistente menos a la acción conjunta de la digestión
gastrointestinal, con las enzimas pepsina y pancreatina.
Por otro lado, las temperaturas óptimas a las cuales se
ensayaron las enzimas suministradas por el fabricante,
representan un bajo consumo energético desde el punto
de vista calórico, lo cual es llamativo para el escalamiento
preindustrial e industrial de estos procesos.
Agron. Colomb. 34(1Supl.), 2016
Conclusiones
antioxidant activities and applications: A review. Food Chem.
135(4), 3020-3038, Doi: 10.1016/j.foodchem.2012.06.100
Se pudo establecer los valores de GH máximo, finalmente
logrados a través del tratamiento con preparados de enzimas gastrointestinales en la materia prima (vísceras), lo
cual derivó en hidrolizados de bajo para pepsina y alto GH
para pancreatina y el sistema. También la composición de
las vísceras tilapia y del AP indicaron que son materiales
que cuentan con componentes de alto valor que pueden ser
aprovechados, con el objeto de maximizar su utilización y
en consecuencia, reducir la cantidad de subproductos que
son desechados al medioambiente.
Agradecimientos
Los autores agradecen la Comité Central de Investigaciones de la Universidad del Tolima, por su colaboración
económica para el desarrollo de este trabajo derivado del
proyecto de investigación “Obtención de péptidos a partir
de vísceras de pescado mediante hidrólisis enzimática”
que está siendo desarrollado por los autores-estudiantes.
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Ramírez U., Mora U., Váquiro H. y Solanilla D.: Hidrólisis enzimática de vísceras de pescado utilizando pepsina y pancreatina
S1015