Solubilidad
La solubilidad de las proteínas se define como el porcentaje de proteína contenida en un alimento, que es extraíble con agua o con solución salina en condiciones especificadas (Sirorski, 2001), también puede definirse como la cantidad de proteína que se mantiene en solución, después de aplicar al sistema una fuerza centrífuga por un tiempo predeterminado (Hultin et al., 1995). La solubilización de las proteínas les ayuda a mantener su estructura y a ser funcionalmente activas, dependiendo de la proporción de grupos hidrófobos e hidrófilos que hay en la molécula proteica (Borderías, et al., 1988). Por consiguiente, con frecuencia se valora la calidad tecnológica de las proteínas musculares en función de su solubilidad (Hultin et al., 1995).
La solubilidad de las proteínas musculares se ve afectada por la especie, por el tipo específico de músculo, de fibra y de isoforma, así como por la cantidad de tejido conectivo presente, estado de rigor, temperatura y condiciones de extracción (Hultin et al., 1995; Xiong, 1994). Las variaciones en el pH del medio, afectan la solubilidad de las proteínas musculares, ya que se modifica su ionización y carga neta, alterando sus fuerzas atractivas y repulsivas y la aptitud para asociarse con agua (Borderías et al., 1988; Kim et al., 2003). Por lo tanto, la solubilidad disminuye en el punto isoeléctrico (pI), ya que las cargas negativas y positivas en las moléculas de proteína se igualan y tienden a asociarse a través de enlaces iónicos e interacciones hidrofóbicas, mientras que a pH superiores e inferiores al pI, la proteína adquiere un incremento en su carga neta negativa o positiva, respectivamente. Estas cargas generan nuevos sitios de unión para el agua y resultan en la repulsión entre moléculas de proteína, incrementando su superficie de hidratación y en consecuencia, su solubilidad (Choi et al., 2002; Lin et al, 1998).
Por otra parte, la solubilidad de las proteínas también es afectada por la fuerza iónica (µ) de la solución salina empleada. Las proteínas miofibrilares muestran un aumento en su solubilidad (salting-in) con el incremento en las concentraciones de sal (0.5 a 1M) (Kim et al., 2003), seguido por su disminución (salting-out) con posteriores adiciones de sal (>1M). De tal forma que las sales que incrementan la solubilidad de las proteínas también tienden a desnaturalizarlas.
El patrón de solubilidad contra pH es la base para la selección de parámetros óptimos en la extracción de proteínas. En consecuencia el patrón de solubilidad en la mayoría de las proteínas alimenticias exhibe una curva en forma de U (Figura 1).
En cuanto a la temperatura, las propiedades de hidratación de las proteínas disminuyen cuando ésta se incrementa, debido a la disminución en la capacidad de formar enlaces de hidrógeno. Las temperaturas elevadas tienden a desnaturalizar a las proteínas disminuyendo la capacidad de interacción de sus grupos polares con el agua (Borderías et al., 1988).
En lo concerniente a la metología utilizada para determinar la solubilidad de proteínas, se ha desarrollado un procedimiento estándar que se basa en el procedimiento micro-Kjeldahl para medir el índice de solubilidad de nitrógeno. El método anteriormente mencionado, implica la dispersión de una proteína seca en una solución de NaCl (0.1M), ajuste de pH a un valor deseado, centrifugación, filtración y determinación del contenido de nitrógeno del supernadante empleando el procedimiento de micro-Kjeldahl. Aunque existen otros métodos como el procedimiento de biuret, se ha estimado que el procedimiento basado en micro-Kjeldahl presenta un menor margen de error y variabilidad para otras proteínas (Boye et al., 1997).
Capacidad de Gelificación
La funcionalidad de las proteínas musculares está asociada con su capacidad para formar un gel durante su calentamiento (transición sol-gel) (Gill et al., 1992). Un gel es un sistema semisólido de viscosidad alta, que consiste de una red tridimensional formada por la asociación de macromoléculas dispersas en solución. En la red hay uniones de cadenas poliméricas que forman enlaces cruzados y segmentos de cadenas extendidas aleatoriamente. Dentro de la red se inmoviliza al solvente acuoso impidiendo su flujo al aplicar una fuerza externa (presión o centrifugado) (Siroroski, 2001). Así pues, un gel resulta del equilibrio entre fuerzas atractivas (hidrofóbicas, electrostáticas, puentes de hidrógeno y/o puentes disulfuro) y repulsivas (electrostáticas y las interacciones agua-proteína) entre cadenas polipeptídicas (Borderías et al., 1988).
El pH y el tipo y concentración de sal utilizada, afectan el grado de interacción entre las proteínas, ya que modifican su estructura terciaria y distribución de cargas, alterando con ello la naturaleza y estructura del gel. A un pH alejado del punto isoeléctrico (pI), se forma un gel débil, ya que una carga neta elevada (del mismo signo), ocasiona que las moléculas se repelan y no se forme un gel ordenado, aunque el efecto de la concentración proteica pudiera compensar las fuerzas de repulsión electrostáticas. Por el contrario, a un pH cercano al pI, las proteínas se atraen, las redes proteicas se compactan formándose un gel elástico (Borderías et al., 1998).
El proceso de gelificación se produce en dos etapas sucesivas; una de desnaturalización parcial de las cadenas proteicas, seguida de su agregación (Phillips et al., 1994; Xion, 1994). Debido al proceso de desnaturalización, ciertos grupos reactivos se hacen accesibles pudiendo establecerse puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas, enlaces disulfuro y uniones iónicas o electrostáticas, cuando la etapa de agregación es lenta en relación a la de desnaturalización, se forma un gel homogéneo y resistente (Borderías et al., 1998).
La solubilidad de las proteínas se define como el porcentaje de proteína contenida en un alimento, que es extraíble con agua o con solución salina en condiciones especificadas (Sirorski, 2001), también puede definirse como la cantidad de proteína que se mantiene en solución, después de aplicar al sistema una fuerza centrífuga por un tiempo predeterminado (Hultin et al., 1995). La solubilización de las proteínas les ayuda a mantener su estructura y a ser funcionalmente activas, dependiendo de la proporción de grupos hidrófobos e hidrófilos que hay en la molécula proteica (Borderías, et al., 1988). Por consiguiente, con frecuencia se valora la calidad tecnológica de las proteínas musculares en función de su solubilidad (Hultin et al., 1995).
La solubilidad de las proteínas musculares se ve afectada por la especie, por el tipo específico de músculo, de fibra y de isoforma, así como por la cantidad de tejido conectivo presente, estado de rigor, temperatura y condiciones de extracción (Hultin et al., 1995; Xiong, 1994). Las variaciones en el pH del medio, afectan la solubilidad de las proteínas musculares, ya que se modifica su ionización y carga neta, alterando sus fuerzas atractivas y repulsivas y la aptitud para asociarse con agua (Borderías et al., 1988; Kim et al., 2003). Por lo tanto, la solubilidad disminuye en el punto isoeléctrico (pI), ya que las cargas negativas y positivas en las moléculas de proteína se igualan y tienden a asociarse a través de enlaces iónicos e interacciones hidrofóbicas, mientras que a pH superiores e inferiores al pI, la proteína adquiere un incremento en su carga neta negativa o positiva, respectivamente. Estas cargas generan nuevos sitios de unión para el agua y resultan en la repulsión entre moléculas de proteína, incrementando su superficie de hidratación y en consecuencia, su solubilidad (Choi et al., 2002; Lin et al, 1998).
Por otra parte, la solubilidad de las proteínas también es afectada por la fuerza iónica (µ) de la solución salina empleada. Las proteínas miofibrilares muestran un aumento en su solubilidad (salting-in) con el incremento en las concentraciones de sal (0.5 a 1M) (Kim et al., 2003), seguido por su disminución (salting-out) con posteriores adiciones de sal (>1M). De tal forma que las sales que incrementan la solubilidad de las proteínas también tienden a desnaturalizarlas.
El patrón de solubilidad contra pH es la base para la selección de parámetros óptimos en la extracción de proteínas. En consecuencia el patrón de solubilidad en la mayoría de las proteínas alimenticias exhibe una curva en forma de U (Figura 1).
En cuanto a la temperatura, las propiedades de hidratación de las proteínas disminuyen cuando ésta se incrementa, debido a la disminución en la capacidad de formar enlaces de hidrógeno. Las temperaturas elevadas tienden a desnaturalizar a las proteínas disminuyendo la capacidad de interacción de sus grupos polares con el agua (Borderías et al., 1988).
En lo concerniente a la metología utilizada para determinar la solubilidad de proteínas, se ha desarrollado un procedimiento estándar que se basa en el procedimiento micro-Kjeldahl para medir el índice de solubilidad de nitrógeno. El método anteriormente mencionado, implica la dispersión de una proteína seca en una solución de NaCl (0.1M), ajuste de pH a un valor deseado, centrifugación, filtración y determinación del contenido de nitrógeno del supernadante empleando el procedimiento de micro-Kjeldahl. Aunque existen otros métodos como el procedimiento de biuret, se ha estimado que el procedimiento basado en micro-Kjeldahl presenta un menor margen de error y variabilidad para otras proteínas (Boye et al., 1997).
Capacidad de Gelificación
La funcionalidad de las proteínas musculares está asociada con su capacidad para formar un gel durante su calentamiento (transición sol-gel) (Gill et al., 1992). Un gel es un sistema semisólido de viscosidad alta, que consiste de una red tridimensional formada por la asociación de macromoléculas dispersas en solución. En la red hay uniones de cadenas poliméricas que forman enlaces cruzados y segmentos de cadenas extendidas aleatoriamente. Dentro de la red se inmoviliza al solvente acuoso impidiendo su flujo al aplicar una fuerza externa (presión o centrifugado) (Siroroski, 2001). Así pues, un gel resulta del equilibrio entre fuerzas atractivas (hidrofóbicas, electrostáticas, puentes de hidrógeno y/o puentes disulfuro) y repulsivas (electrostáticas y las interacciones agua-proteína) entre cadenas polipeptídicas (Borderías et al., 1988).
El pH y el tipo y concentración de sal utilizada, afectan el grado de interacción entre las proteínas, ya que modifican su estructura terciaria y distribución de cargas, alterando con ello la naturaleza y estructura del gel. A un pH alejado del punto isoeléctrico (pI), se forma un gel débil, ya que una carga neta elevada (del mismo signo), ocasiona que las moléculas se repelan y no se forme un gel ordenado, aunque el efecto de la concentración proteica pudiera compensar las fuerzas de repulsión electrostáticas. Por el contrario, a un pH cercano al pI, las proteínas se atraen, las redes proteicas se compactan formándose un gel elástico (Borderías et al., 1998).
El proceso de gelificación se produce en dos etapas sucesivas; una de desnaturalización parcial de las cadenas proteicas, seguida de su agregación (Phillips et al., 1994; Xion, 1994). Debido al proceso de desnaturalización, ciertos grupos reactivos se hacen accesibles pudiendo establecerse puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas, enlaces disulfuro y uniones iónicas o electrostáticas, cuando la etapa de agregación es lenta en relación a la de desnaturalización, se forma un gel homogéneo y resistente (Borderías et al., 1998).
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