La hidrólisis de proteínas disminuye su tamaño, altera su conformación y modifica las interacciones intra e intermoleculares. La magnitud de estos cambios depende de la enzima proteolítica utilizada, las condiciones de reacción y el grado de hidrólisis (GH) alcanzado 68. Se ha obtenido un gran número de hidrolizados y péptidos por hidrólisis enzimática a partir de fuentes vegetales, cambiando las propiedades nutricionales, bioactivas y funcionales de las proteínas, que incluyen la digestibilidad, actividades biológicas, calidad sensorial (como textura o gusto), o la reducción de los componentes alergénicos 69.
La hidrólisis de proteínas puede producir péptidos con propiedades biológicas o fisicoquímicas distintas a las de la proteína de la que provienen. De hecho, muchas de las propiedades biológicas que se le adjudican a las proteínas se deben a la presencia de secuencias en la estructura primaria de las mismas que, mediante la hidrólisis en el sistema digestivo, da lugar a péptidos bioactivos 70.
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Los péptidos bioactivos contienen entre 3 y 20 AA, aunque en algunos casos pueden ser de mayor longitud 71. Las propiedades biológicas que se pueden presentar incluyen: opioide, unión de minerales, actividad antitrombótica, antioxidante 72,73, antihipertensiva, antiinflamatoria, hipocolesterolémica 72, prevención de fenilcetonuria, antialérgica, prevención de enfermedades hepáticas, antifúngicas 74,75 y antitumorales 76, entre otras 77. Se han encontrado péptidos bioactivos en muchas fuentes vegetales (pseudocereales, algas, ajo, cúrcuma, tubérculos, sésamo, maní, alfalfa, espinaca, girasol, cacao, entre otros) como consecuencia de fermentación o hidrólisis enzimática 10.
La hidrólisis de las proteínas alimentarias usando proteasas modifica sus propiedades funcionales, entre lo que se destaca que si la hidrólisis es lo suficientemente extensiva se puede producir la solubilización de las proteínas antes insolubles 77,78.
1.3.1. PEPTIDASAS MICROBIANAS
Muchos microorganismos son capaces de producir enzimas proteolíticas durante su crecimiento. Los períodos de fermentación pueden llevar desde un par de horas hasta muchos días, dependiendo del tipo de microorganismo 77.
Los hongos del género Aspergillus constituyen algunos de los primeros organismos que fueron cultivados en medios artificiales y son de los hongos más comunes en el ambiente. Se trata de hongos filamentosos con características morfológicas distintivas 79.
Uno de los microorganismos más utilizados en la industria biotecnológica es Aspergillus niger (A. niger). Por décadas, ha sido usado para producir ácido cítrico y muchas enzimas empleadas en alimentos. Adicionalmente, muchos productos obtenidos a partir de este hongo son considerados generalmente reconocidos como seguros por la Administración de Alimentos y Drogas de Estados Unidos 80.
Las peptidasas son enzimas que catalizan reacciones de hidrólisis en las cuales las proteínas son degradadas a péptidos y AA. Las peptidasas de hongos filamentosos del género Aspergillus se producen tanto en fermentaciones sumergidas como en estado sólido, siendo éste último caso el que presenta los mayores rendimientos 81. Dentro de las peptidasas que produce este hongo, se encuentran las proteasas aspárticas o ácidas, denominadas aspergilopepsinas, que se caracterizan por tener pH óptimos bajos (entre 3 y 4) 82. Por otra parte produce peptidasas neutras
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o alcalinas 83–86, las cuales son generalmente serin – proteasas que se caracterizan por tener pH óptimos altos (entre 7 y 11) y por su estabilidad a altas temperaturas.
1.4. POLISACÁRIDOS 1.4.1. CARRAGENANO
El carragenano es una mezcla de varios PS que se encuentran rellenando los huecos de la celulosa en las paredes celulares de algunas algas de varias familias de Rhodophyceae (algas rojas). Estas algas se han utilizado desde hace 600 años para fabricar postres lácteos haciéndolas hervir para que liberen el carragenano 87.
Los carragenanos están formados por unidades de galactosa y/o de anhidrogalactosa, sulfatadas o no, unidas por enlaces alternos α - (1 – 3) y β - (1 – 4). El PM es normalmente de 300 – 400 kDa. Los tres tipos importantes de carragenanos, designados cada uno de ellos mediante una letra griega, son: ι, iota, λ, lamda, y κ, kappa. El ι-carragenano (Cgn) tiene un pKa de 1,0 y está formado por unidades alternas de galactosa con un grupo sulfato en el C–4 y de anhidrogalactosa con un grupo sulfato en el C–2 88,89.
1.4.2. ALGINATO
El alginato (Alg) es un PS que se encuentra en gran cantidad en las algas marinas pardas (Phaeophyceae), representando el 30 % a 60 % de su peso (base seca). Este PS se acumula en las algas marinas en forma de “cuerpos gelatinosos” después de combinarse con las sales del agua de mar.
Compuesto por residuos alternados de ácido α-L-gulurónico y α-D-manurónico, el Alg tiene un pKa de entre 1,5 y 3,5. Entre sus aplicaciones comerciales se destaca su uso como espesante, gelificante, estabilizante de dispersiones, coagente de textura y formador de filamentos, o películas 90.
1.4.3. CARBOXIMETILCELULOSA
La carboximetilcelulosa (CMC) es un compuesto orgánico derivado de la celulosa, compuesto por grupos carboximetil, enlazados a algunos grupos hidroxilos presentes en los polímeros de α–glucopiranosa 91. Es similar a la celulosa, pero a diferencia de ella, es soluble en agua.
La CMC (pKa=3,0) se utiliza como aditivo alimentario y tiene una variedad de funciones, como espesante, emulsificante y humectante, entre otros. La misma se ha
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utilizado para sustituir algunos hidrocoloides en alimentos, como la gelatina, el agar y el Alg.
1.4.4. QUITOSANO
El quitosano (CS) se obtiene de los exoesqueletos de camarones y cangrejos, que son un deshecho abundante de la industria pesquera. Es de gran interés científico debido a las propiedades químicas que presenta. El CS está formado por residuos de α-(1–4)–D–glucosamina que es el producto de la desacetilación de la quitina 92.
El CS es soluble a pH ácido ya que por debajo de su pKa (~6,5), el mismo se protona y se solubiliza. El estado de carga del CS es altamente dependiente del pH y de su grado de desacetilación. El PM del CS varía entre 3,8 y 20 kDa.