Obtención de Concentrados Proteicos a Partir de Alfalfa ( Medicago sativa )
Cortes Sánchez A., Gallardo Navarro Y. Depto. de Graduados e Investigación de Alimentos, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Biológicas, IPN. Prol. De Carpio Esq. Plan de Ayala, Col. Sto. Tomas. México, DF., Mayo 2005 Resumen
La alfalfa es una leguminosa que es importante por su contenido de triptófano y clorofila, es de alto rendimiento agrícola, por lo que ha sido propuesta como una posible fuente para la obtención de concentrados proteicos. Se comparo un método propuesto en la literatura para la obtención de concentrados proteicos de alfalfa, con otros 4 métodos propuestos en en este estudio. Los métodos están basados en la extracción acuosa de la proteína y extracción del jugo, jugo, posteriormente su coagulación por tratamiento tratamiento térmico y/o precipitación isoeléctrica, isoeléctrica, filtración y secado por liofilización. También se efectuaron combinaciones combinacion es de estos métodos y tratamiento en frío para favorecer la precipitación de la proteína. A la alfalfa como a los concentrados se les determinó: humedad, proteína y contenido de clorofila. clorofila. Se determinó el rendimiento rendimiento obtenido de los concentrados proteicos en cada uno de los métodos y el porciento de recuperación de la proteína. Introducción
En México, un estudio nutricional indica que más de la mitad de la población consume una dieta que condiciona a un estado de desnutrición que se manifiesta principalmente principalmente en niños, disminuyendo su desarrollo físico, mental y social. La principal carencia alimentaría en el mundo, son los productos proteicos. Estos son de difícil producción, alto costo y su disponibilidad y consumo son muy reducidos. La falta de proteínas en la dieta humana, principalmente principalmente en niños se manifiesta en problemas de crecimiento y desarrollo cerebral. Ante esto, los científicos buscan nuevas fuentes de proteínas que permitan aumentar el abasto y poner a disposición de los pueblos de baja capacidad económica, alimentos proteicos de alta calidad y bajo costo. Para esto se han propuesto materiales de origen vegetal, que por su contenido de proteínas y calidad, pueden contribuir a aminorar este problema de nutrición y alimentación. Los materiales empleados para elaborar alimentos ricos en proteínas se seleccionan en función de su valor nutritivo, disponibilidad, disponibilida d, costo e inocuidad. La elaboración de nuevos productos proteicos debe obedecer a una tecnología accesible, ya que procedimientos sofisticados y económicamente altos se opone a los propósitos generales de la producción y consumo de estos materiales. Una de las posibilidades que llena los requisitos antes mencionados, son los concentrados proteicos elaborados elaborados a 254
partir de materiales foliares en este caso la alfalfa ( Medicago sativa ) planta que pertenece a la familia de las leguminosas, su cultivo es muy extendido en los países de clima templado. Donde la ganadería intensiva es la que ha demandado de forma regular estos alimentos, cuya finalidad es abastecer a la industria de piensos. La importancia del cultivo de la alfalfa va desde su interés como fuente natural de proteínas, fibra, vitaminas y minerales como se muestra a continuación en los Cuadros1, 2 así como su contribución al paisaje y conservacion de la fauna. Martinez,1973 Cuadro 1.-Valores nutrimentales de la alfalfa % Proteína cenizas Extracto etereo Fibra cruda carbohidratos (Parada ,1975)
Base humeda 3.6 2.18 0.50 3.25 7.27
Base seca 27.11 12.47 2.86 18.59 41.59
Parada en 1975 trabajó con concentrados proteicos de alfalfa desarrollando un método para la obtención de concentrados proteicos, la proteína se separa en el proceso industrial calentando el jugo de 75 a 80ºC (ebullición) y la separación del flòculo proteico se realiza por medio de un filtro prensa, una decoloración con etanol, para un posterior secado por aspersión. Cuadro 2.- Composición de la alfalfa (Medicago sativa) Constituyentes Celulosa Almidón, azúcar y pectina Lignina grasa Ácidos orgánicos Iones metalicos taninos Saponinas betaina Clorofilas xantofilas tricina (Parada ,1975)
% Base seca 30.0 11.00 10.0 8.0 7.0 6.0 3.0 1.00 0.45 0.40 0.04 0.02
255
El objetivo de este trabajo es comparar el método propuesto en la literatura con el desarrollo de 4 métodos que se proponen en el presente estudio. Materiales y Métodos
La alfalfa se adquirió en un mercado de la Ciudad de México Inicialmente se le realizó un tratamiento previo de selección como se observa en la Figura 1 usando la parte de la planta señalada como A. A la alfalfa como a los concentrados se les determinó: humedad, proteína por los métodos del AOAC,1970 y contenido de clorofila por el metodo de Bruisma,1965. Lotes de 500g se sometieron a una serie de operaciones: primeramente la proteína se obtuvo por extracción acuosa, utizando una proporción 1:2 y se recuperó por una precipitación por ajuste de pH. En otro método se usó precipitación por ajuste de pH combinándolo con ebullición. Se empleó un método con separaciòn en frió usando cambios: en pH, pHEbullición y ebullición. Con y el uso de un extractor mecánico se obtuvo un jugo de alfalfa que se sometióa ebullición para la obtención del coágulo proteico y posterior secado por liofilización. En las Figuras 2, 3, 4, 5 y 6 se muestran las principales variables para la obtención de proteínas por extracción acuosa, aplicando tratamiento térmico, cambios de pH, tratamiento térmico-pH, uso de extractor y decantación en frió. Se procedió a la cuantificación del porcentaje de proteína de cada uno de los concentrados proteicos obtenidos . Parada en su método hace una decoloración del concentrado proteico con etanol al 96%, pero en los métodos propuestos no se realiza debido a que el concentrado muestra un color verde debido a la clorofila y puede ser adicionado para la elaboración de un alimento funcional ya que posee propiedades organolépticas aceptables.
256
257
258
259
Resultados
La alfalfa presento un contenido de humedad del 80.3% y la raíz indicada como porción “B” un 69.2%.Se determinaron contenidos, el contenido de proteína de la alfalfa fresca fue de 3.7% Se realizo la cuantificación de clorofila de la alfalfa fresca (Cuadro 3), usando el método de Bruisma en 1963, el cual se basa en la extracción de la clorofila con acetona al 80% y Etanol.se utilizaron 5g de muestra, se calcularon las siguientes concentraciones de clorofilas por medio de las siguientes ecuaciones: Cuadro 3.- Ecuaciones y resultados del contenido de clorofila en alfalfa fresca Clorofila a = 12.7 A 663-2.7A645 Clorofila total = Ca + Cb Cloroila a =10.1 mg/g de alfalfa Clorofila b = 4.6 mg/g de alfalfa Clorofila total = 14.7mg/g de alfalfa
Clorofila b= 22.9A 645-4.7A 663
El contenido de clorofila obtenido de 7.94 g /100 g de alfalfa en base seca, nos indica la importancia de no eliminar en el proceso este componente. En al Cuadro 4 se presentan los rendimientos obtenidos con los diferentes métodos utilizados. Cuadro 4.- Rendimientos de obtención de concentrados proteicos Método Ebullición pH y ebullición pH al pI Jugo, ebullición Jugo, pH Jugo, pH ebullición, Ebullición, en frío Jugo,ebullición Frío pH, frío Ebullición, pH frio
Concentrado proteico. g/ 500g de alfalfa
Concentrado proteico. g/Kg de alfalfa
Concentrado proteico g/100g alfalfa fresca
59.5 72.8 17.8
Concentrado proteico liofilizado. g / 500g de alfalfa 7.8 8 1.9
15.6 16 3.8
1.6 1.6 0.38
Recuperación de proteína en los concentrados proteicos,% 42.7 43.7 10.4
52
8
16
1.6
43.7
81
7.6
15.2
1.5
41.5
129.7
16.9
33.8
3.4
92.3
78.3
9
18
1.8
49.2
122.1
15.7
31.4
3.1
85.8
318.49
14.2
28.4
1.42
51.2
135.6
9.7
19.4
1.9
53
260
En la mayor parte de los métodos se obtiene un % de recuperación de proteína de 40% o mas. Se observa un incremento en la recuperación de proteína por arriba del 90% en los concentrados obtenidos a partir del jugo de alfalfa y por la aplicación de tratamiento térmico y ajuste de pH. Esto se puede relacionar con el tratamiento combinado de ambos métodos provocando una mayor precipitación proteica. En los métodos en que se obtuvo una recuperación entre 90% y 50%, se pueden mejorar aplicando una segunda o tercera extracción. En el Cuadro 5 se presenta el contenido de proteína de los concentrados proteicos, es de resaltar que el % de proteína de todos ellos va de 59.1 a 61.2 por lo que no mostraron gran variabilidad. Parada, 1975 informó una concentración proteica de 58.9% en el concentrado proteico. Debe considerarse que el rendimiento en la obtención de los concentrados proteicos de materiales vegetales dependerá de su estado de maduración, región y condiciones de cultivo así como el tratamiento al que se somete para la obtención de dichos concentrados. Cuadro 5.-Contenido de proteína en los concentrados proteicos Método
%N
%Proteína
Ebullición.-pH
9.54
59.62
Ebullición.
9.87
61.6
Extractor + Ebullición.
9.45
59.06
PH
9.8
61.2
Extractor.+pH
9.75
60.9
Extractor pH+Ebullicion
9.45
59.06
Decan. + Ebullición
10
62.5
Decantación.+Extractor, Ebulliciòn.
9.8
61.25
Decantación.+ pH
9.74
60.87
Decantación. pH-Ebullición
9.68
60.54
En el Cuadro 6 se muestran los rendimientos de fibra residual que se obtienen en cada uno de los procesos, donde las cantidades de fibra residual son menores con el uso del extractor mecánico, debido a que en este no se incorpora el uso de agua durante el proceso de molienda.
261
Cuadro 6 Contenido de fibra residual en los diferentes procesos en base húmeda
Método
Bagazo residual (g)/500g de alfalfa
Ebullición Ebullición,pH pH-pI Jugo+Ebullición Jugo + pH Jugo+Ebullición pH
516.4 519.2 525.6 222.4 214.2
Ebullición +frío
638.2
200.3
Jugo+ebullición 236.9 + frío PH+ frío Ebullición, pH frío
678.6 522.2
El contenido de proteína en la fibra residual del proceso en base húmeda fue de 5.33% El contenido de proteína en la fibra residual del proceso en base seca fue de 15.8% Durante el tratamiento previo de la muestra de alfalfa fresca al realizar el corte para la obtención de la fracción “A” y “B” se obtuvieron pesos de la fracción “B” (raiz) de 200g.
Conclusiones
El método que permite recuperar el 92% de proteína, es aquel en el que se utiliza como materia prima el jugo de alfalfa, se ajusta el pH al punto isoelectrico de la proteína y se aplica un tratamiento térmico. Este rendimiento se podría mejorar si se aumentan el numero de extracciones o si se aplica un método de obtención del jugo y extracción acuosa sobre el residuo. Bibliografía
AOAC(1970),Official Methods of Analysis, Washington Association of official Analytical Chemistry.
262
Bruinsma,J. 1963: The quantitative analysis of chlorophylls a and b in plant extracts, Phytochem. And photobiol.(chlor.metanol sym)pergamon. Press.Great Britain vol. 2:241-249 Martínez M. 1979 “Catalogo de nombres vulgares y científicos de plantas mexicanas” .Fondo de cultura económica, México D.F. Parada E.1975, Tesis de Maestría en Ciencias. “Producción de concentrados proteínicos a partir de hojas”. ENCB-IPN México D.F.
263
