Cuantificación y determinación de punto isoélectrico de la caseína por espectrofotometría

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CUANTIFICACIÓN Y DETERMINACIÓN DE PUNTO ISOÉLECTRICO DE LA CASEÍNA POR ESPECTROFOTOMETRÍA

Ángel Santiago Guayacundo Criollo, 0000242356, Ingeniería de Bioproducción

Laura Valentina Rodriguez Zamora, 0000227211, Ingeniería Química.

Universidad de la Sabana

Luis Eduardo Díaz Barrera, Docente de Bioquímica

ABSTRACT

INTRODUCCIÓN

• LECHE

Contiene 3 tipos de proteínas en particular, caseína, lacto albúminas y lacto globulinas. La caseína es una fosfoproteína que representa alrededor del 80% de las proteínas presentes en la leche.Se conocen 4 tipos de caseína, α, α s2, β y κ, la última de ellas, conocida como Kappa-caseína es la de mayor importancia para la industria láctea ya que define la formación del cuajo para la elaboración de derivados lácteos.   (Guevara-Garay, Cuartas-Castaño, & Llano-Naranjo, 2014).

• CASEÍNA

La caseína es una de las proteínas principales de la leche la cual contiene vitaminas. Por otro lado, también poseen minerales, proteínas, carbohidratos y lípidos. (Guevara-Garay, Cuartas-Castaño, & Llano-Naranjo, 2014).Además, en la leche se encuentra   en   mayor   cantidad   agregados multimoleculares (formando   micelas   de caseína). (caseínas)

La   función   biológica   de   las   micelas   de caseína es transportar grandes cantidades de Ca y P altamente   insolubles (en   forma líquida   a   los   lactantes) y  así  formar   un coagulo en el estómago, para favorecer una nutrición eficiente. (caseínas)

Estas macroestructuras químicas se componen de centenares o miles de moléculas individuales que forman una solución coloidal tipo emulsión, estos complejos moleculares se les conocen como “micelas de caseína”, las cuales pueden medir hasta 0.4 µm y solo pueden ser observadas con un microscopio electrónico. (Vargas,2021).

La separación de la caseína del resto de la leche se da por la insolubilización de las micelas de caseína, que se produce por la separación de los extremos hidrofílicos de la k-caseína cuando es atacada por un agente enzimático o acidificante, los cuales neutralizan la carga de las micelas. Existen diferentes métodos físicos y químicos de separación de la caseína como la ultra centrifugación, centrifugación de caseinatos de calcio, métodos de saturación con sales, filtración con geles, precipitación con etanol, crio precipitación; sin embargo, a nivel industrial los métodos más importantes son la coagulación enzimática con cuajo, precipitación isoeléctrica con ácidos y filtración con membranas. (Vargas,2021).

La caseína acida se produce a partir de leche descremada con acidificación directa con un ácido orgánico fuerte o por fermentación con la adición de un cultivo láctico hasta alcanzar el pH del punto isoeléctrico (usualmente pH 4.6), en este punto se puede secar y obtener la caseína ácida; sin embargo, la neutralización de esta con el uso de hidróxidos fuertes usualmente de calcio, sodio y potasio para producir los respectivos caseinatos de calcio, sodio y potasio. Por último, la producción de caseína micelar implica el uso de nuevas tecnologías de separación, donde la leche descremada no se somete a procesos químicos con ácido o enzimas, pero se pasa por equipos de filtración de membranas. (Vargas,2021).

-PUNTO ISOELÉCTRICO

Se define como el valor del pH en el cual la solución posee una carga neta igual a 0, es decir, el pH isoeléctrico es el valor que alcanza el pH en una solución cuando el número total de cargas negativas iguala al número total de cargas positivas presentes en la molécula (García, J. (2010).El punto isoeléctrico de la proteína se da cuando el pH de la leche hace que la carga neta total de la proteína sea cero; En este punto las moléculas de proteína no se repelen entre sí y las cargas positivas de unas se atraen con las cargas negativas de las otras, esto provoca que las moléculas de proteína se agrupen, de esta manera las proteínas se precipitan y separan de la solución. (Vargas,2021)

-ELECTROFORESIS

En cuanto a electroforesis, se tiene que es un método analítico, en el que se separan biomoléculas, en dependencia entre otros factores de su carga y bajo la acción de un campo eléctrico para hacer una migración de solutos iónicos. Este método es utilizado para la caracterización de mezclas de proteínas a partir de un patrón de peso molecular, es decir, sirve para determinar qué proteínas existen en una solución, reconociéndolas a partir de su peso molecular con la ayuda de un patrón conocido. (García. H, s.f.).

• PROTEÍNAS Y AMINOÁCIDOS

Se construyen a partir de unos 20 tipos de aminoácidos, 18 de estos se encuentran en la leche; es importante tener en cuenta que 8 de estos aminoácidos (9 en los niños) no pueden ser sintetizados por el cuerpo humano. (Vargas,2021).Los aminoácidos son las unidades estructurales y funcionales con las que se construyen las proteínas, se caracterizan por contar en su molécula con un grupo amino (NH2) y un grupo carboxilo (COOH), ambos grupos funcionales anclados al mismo átomo de carbono (carbono a), por esto se les conoce como (a-aminoácidos) y son un tipo especifico de aminoácidos que permiten la construcción de macromoléculas como las proteínas. (Vargas,2021). Las propiedades fisicoquímicas y sensoriales de las proteínas lácteas dependen de la configuración de las macromoléculas de proteína, las cuales según el orden y tipo de aminoácidos al interior de la macromolécula determinan su naturaleza; cualquier cambio en el tipo o secuencia de los aminoácidos en la cadena molecular altera las propiedades de la proteína.(Vargas,2021). 

-REACCIÓN DE BIURET

El Reactivo de Biuret es aquel que detecta la presencia de proteínas, péptidos cortos y otros compuestos con dos o más enlaces peptídicos en sustancias de composición desconocida. El reactivo, de color azul, cambia a violeta en presencia de proteínas, y vira a rosa cuando se combina con polipéptidos de cadena corta. (Quimica.es, 2023). En presencia de proteínas, se forma un complejo de coordinación entre los iones Cu2+ y los pares de electrones no compartidos del nitrógeno que forma parte de los enlaces peptídicos. (Aires, 2022)

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