“Efecto del ultrasonido de alta intensidad sobre las propiedades fisicoquímicas, funcionales y reológicas de un aislado proteínico obtenido de la semilla del fruto de noni (Morinda citrifolia)”

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NAYARIT

POSGRADO EN CIENCIAS BIOLÓGICO AGROPECUARIAS

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“Efecto del ultrasonido de alta intensidad sobre las propiedades fisicoquímicas, funcionales y reológicas de un aislado proteínico obtenido de la semilla del fruto de noni (Morinda citrifolia)”

Avances de investigación

Seminario I

Presenta

M. en C. Ángel Efraín Rodríguez Rivera

 Tutor

Dr. José Armando Ulloa

   Xalisco, Nayarit; noviembre de 2021

1. Introducción

Las proteínas son macromoléculas nitrogenadas formadas por largas cadenas de aminoácidos que están unidos a través de enlaces peptídicos, cuya secuencia corresponde al gen que las codifica. Estos compuestos poseen propiedades nutricionales y funcionales que permiten conservar la estructura y el crecimiento de quien las consume. Asimismo, para fines prácticos las proteínas alimentarias son definidas como aquellas biomoléculas que son fácilmente digeribles, no toxicas, nutricionalmente adecuadas, disponibles en abundancia y que por sus propiedades nutricionales, funcionales y reológicas pueden ser adicionadas a una gran variedad de productos alimenticios (Badui, 2006)

Actualmente se ha incrementado el uso de proteínas provenientes de fuentes vegetales como ingredientes alimentarios debido a sus características nutricionales y propiedades funcionales. Por ejemplo, las leguminosas son la fuente de proteína más común que constituyen una gran familia de plantas, como el frijol, garbanzo, lenteja, soya o lupino. El valor nutricional de estas plantas está relacionado con el alto contenido de proteínas, minerales y vitaminas en las semillas (Piornos et al., 2015).

Por otra parte, recientemente se han realizado diversos estudios relacionados con el aprovechamiento de subproductos del procesamiento de fuentes vegetales (Joshi et al., 2015) para la obtención de aislados proteicos tales como la semilla de canola (Flores et al., 2020), la semilla de jaca (Resendiz et al., 2017),), el cartamo (Zuñiga et al., 2019), de la semilla de mango (Pérez et al., 2020) entre otros.

Sin embargo, hoy en día no existen estudios sobre aislados proteicos obtenidos de las semillas del fruto de noni, las cuales son el principal subproducto de la obtención de jugo de dicha fruta y simplemente son descartas como desechos, perdiéndose con ello su posible utilización como fuente de proteína.

Además, con el propósito de mejorar las propiedades funcionales y nutritivas de las proteínas, se han ensayado diversos tratamientos físicos, químicos y enzimáticos, entre los que destaca el tratamiento con ultrasonido (Yin et al., 2007), por lo que en esta investigación se plantea la evaluación del efecto del ultrasonido sobre las propiedades fisicoquímicas, funcionales y reológicas de un asilado proteínico de semilla de noni, con el propósito de recomendar su uso en la industria de los alimentos.

2. Revisión de literatura

2.1 Morinda citrifolia

El noni es el nombre de origen Hawaiano que recibe la fruta de la Morinda citrifolia. Este árbol es originario de la región comprendida desde el sureste asiático y se cultiva desde la Polinesia y la India, hasta el Caribe, México, América Central y en gran parte de Sudamérica. Además, se tiene registro de que los polinesios han usado la planta de noni con propósitos alimenticios y medicinales durante más de 2000 años (Elkins, 1998; Potterat et al., 2007).

Este árbol puede crecer a alturas que van desde los 5 a 10 m y posee grandes hojas de forma elíptica, simples y brillantes, teniendo un periodo de floración a lo largo de todo el año bajo condiciones favorables de clima y suelo (Acosta, 2003). El periodo de fructificación del noni es de alrededor de los nueve a los doce meses después de plantado. Al madurar los frutos tienen un tamaño similar al de una papa (5-10 cm de largo y 3-6 cm de ancho). Este fruto posee una cáscara verde gruesa y brillante con pequeñas cavidades poligonales donde se encuentran distribuidas la pulpa y sus semillas (Fig. 1) (McClathey et al., 2002).

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Fig. 1.- Fruto de noni

2.2 El noni en México

El noni fue introducido en América hacia el año de 1700, traído junto al árbol del pan por los ingleses a sus colonias, con el fin de aminorar los problemas de hambre y enfermedad (Wang, 2002; Senthilkumar et al., 2016). Hoy en día, el fruto del noni se encuentra ampliamente distribuido en las zonas tropicales del mundo abarcando una larga extensión territorial desde la India, Australia, hasta el norte, centro y gran parte de América en donde los principales países productores son: Panamá, Honduras, El Salvador, Nicaragua, Guatemala y México (Ulloa et al., 2012). En esos países, la fruta se comercializa tanto en mercados formales como informales mayormente en forma de jugo pasteurizado ya sea puro o mezclado con otros (usualmente con jugos de uva o mora). México es el segundo productor de noni a nivel mundial exportando alrededor de 720 ton, con un costo de 5’412, 000 dólares, siendo Nayarit el principal estado productor de fruto de noni con una producción anual de 204 ton (Ulloa et al., 2012).

2.3 La semilla de noni

La semilla del fruto de noni (Fig. 2) tiene una forma discoidal de color marrón y un tamaño de 0.4 a 0.6 cm de diámetro. En el fruto cada carpelo produce alrededor de cuatro semillas, sin embargo, el número total de semillas en la infrutescencia depende del número de carpelos. Al igual que la pulpa, la semilla de noni también es rica en nutrientes (Etsuyankpa et al., 2017) (Tabla 1).

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Fig. 2.- Semillas del fruto de noni

Tabla 1.- Composición química de la semilla del fruto de noni (Etsuyankpa et al., 2017)

2.4 Aislados proteicos

Los aislados proteínicos son productos con un contenido de proteínas alrededor del 80-90%. El proceso de obtención de los aislados proteicos consiste en una serie de etapas que eliminan o disminuyen los componentes no proteicos de la materia prima con el fin de obtener un producto con un elevado porcentaje de proteína pura (Moure et al., 2006). Este proceso está conformado principalmente por 3 etapas: (1) la extracción de las proteínas, (2) la purificación (3) y la deshidratación del extracto concentrado (Ulloa et al., 2012).

La primera etapa consiste en solubilizar las proteínas a pH neutro o alcalino con el fin de separarlas del resto de los compuestos no solubles, tales como los glúcidos insolubles. Durante esta etapa los factores que influyen en la extracción de proteínas son: el pH, la presencia o ausencia de sales, la concentración proteica, la fuerza iónica del medio, la carga neta y las repulsiones electrostáticas (Moure et al., 2006).

La segunda etapa del proceso consiste en la purificación de las proteínas extraídas, existiendo diversas metodologías entre las que destacan: la precipitación isoeléctrica y el proceso de ultrafiltración (Ochoa-Rivas et al., 2016). El método más comúnmente usado es la precipitación isoeléctrica, la cual consiste en la purificación de proteínas por medio del ajuste del pH de soluciones de alta concentración proteica, con el fin de coagular en su punto isoeléctrico. En el punto isoeléctrico, los residuos de los aminoácidos son cargados negativamente y equilibran exactamente los residuos cargados positivamente, de modo que las proteínas no poseen carga neta. La solubilidad de las proteínas es la más baja en el punto isoeléctrico ya que la repulsión electrostática entre estos compuestos es la más pequeña en este punto (Manamperi et al., 2010) por lo que, controlando la temperatura y el pH, se provoca la formación de un suero y un coágulo, los cuales pueden separarse por medio del uso de una centrifuga (Ulloa et al., 2012).

Por último, para obtener un aislado proteico en forma de polvo, se debe eliminar la mayor cantidad de agua presente en los aislados proteínicos por lo que este debe pasar por un proceso de deshidratación. El proceso de deshidratación más utilizado es la liofilización, que es un proceso en el que se congela el producto y posteriormente se introduce a una cámara de vacío para realizar la separación del agua por sublimación (Ulloa et al., 2012), teniendo la ventaja de no dañar estructuralmente a las muestras proteicas en comparación con los procesos de deshidratación térmicos.

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