Semilla de chan, ingrediente altamente rentable

Actualmente en el mundo existen alrededor de 7 mil millones de personas y se prevé que para el 2050 la población aumentará en un 30%.

Por ello, así como por las crecientes preferencias dietarias (veganos y vegetarianos), es necesario encontrar nuevas fuentes de proteína a bajo costo y accesibles que cumplan con los requerimientos de aminoácidos esenciales para humanos, y que tengan funcionalidad alimentaria y nutracéutica (benéfico para la salud) para su explotación a nivel industrial.

En ese contexto, los grupos de investigación se han enfocado a la búsqueda y caracterización de alimentos con propiedades nutricionales y funcionales deseables, usando nuevas tecnologías. Se busca la implementación de nuevos sistemas alimentarios que aporten beneficios a la salud, basándose principalmente en el estudio de plantas regionales, para darle así variedad de productos a las personas.

El reto es ofrecerles alternativas proteínicas como respuesta a sus necesidades.

Recientemente en México, diversos estudios se han enfocado a las semillas de uso pre-Colombino, tales como los pseudocereales: amaranto, quinoa y chía, catalogadas como “las nuevas semillas de oro del siglo XXI”.

Dentro de este grupo de semillas utilizadas como alimento y medicina por los habitantes mesoamericanos y redescubiertas en el presente encontramos al chan, un pseudocereal perteneciente a la familia Lamiaceae (donde se encuentra la chía).

La semilla de chan presenta 14% del peso seco en proteínas, cuya fracción mayoritaria son globulinas (39%).

La proteína más abundante de las globulinas de chan es la globulina 11S (Hs11S), una proteína de reserva de interés en la industria alimenticia presente en la mayoría de las leguminosas y en algunos cereales como el arroz y la avena.

Las globulinas de amaranto, lupino y soya han sido reportadas como nutracéuticas, ya que disminuyen el nivel de colesterol y de azúcar en sangre al interactuar con la insulina, y por sus actividades anticancerígenas.

Además, en otras globulinas 11S, se han encontrado propiedades antioxidantes y péptidos como el lunasin, al cual se le atribuyen propiedades anticancerígenas; por tanto, la Hs11S tendría potencial nutracéutico por su homología estructural y conformacional con dichas proteínas.

Otro beneficio es el perfil de aminoácidos esenciales; el perfil proteínico de la semilla de chan cubre con prácticamente todos los requerimientos establecidos por la FAO para todos los grupos de edad, excepto un solo aminoácido que es la lisina, cuya deficiencia es característica de la familia Lamiaceae.

Una vez pura la Hs11S, se realizaron estudios funcionales relacionados a la emulsificación como son tensión superficial, potencial zeta y solubilidad. Mediante tensión superficial fue obtenida la concentración micelar crítica (CMC, cantidad mínima de proteína para formar micelas estables dentro de una emulsión aceite en agua) de la Hs11S, la cual fue de de 0.6 mg/mL.

Esta CMC  fue menor que algunas proteínas comerciales utilizadas en el área de alimentos como la de la seroalbúmina de bovino (BSA) con 1.0 mg/mL o la globulina 11S de lenteja, con una CMC de 5 mg/mL.

El potencial zeta de la proteína se vio afectado por el pH y NaCl, encontrando un sistema coloidal estable (relacionado con estabilidad de emulsiones) a pHs 6.5-10. La solubilidad con o sin NaCl (≥94.5%) fue muy elevada. Esto sugiere que la concentración de NaCl, a pesar de influenciar el perfil del potencial zeta, no tiene un impacto considerable en la solubilidad de la Hs11S.

Por primera vez, se reporta una caracterización fisicoquímica de una proteína de interés agroalimentario empleando conjuntamente técnicas analíticas de frontera en tiempo real como: dispersión dinámica de luz (DLS) que sirve para monitorear cambios conformacionales y de asociación (estructura cuaternaria)/disociación (realizados en la UNAM), reología oscilatoria para determinar el punto exacto de gelificación y el comportamiento del gel en el calentamiento, enfriamiento y barrido de frecuencia (a 20°C) y DSC (efectuados en la UASLP), usada para la determinación de temperatura de desnaturalización, entalpía del proceso y cooperatividad de la proteína en la desnaturalización.

La gelificación inducida por calor pudo ser favorecida por el alto grado de agregación mostrado en los análisis de DLS. Además, el punto de gelificación (76°C) fue inferior a la temperatura de desnaturalización (94.1°C) indicando que puede mantener sus propiedades intrínsecas posteriores a la formación del gel.

Los resultados de CMC, potencial zeta, DLS y DSC sugieren que la Hs11S podría ser usada como potencial ingrediente emulsificante termoestable, aplicando una baja cantidad de surfactante proteínico.

Las propiedades gelificantes indican que se podría mejorar la textura y consistencia de productos alimenticios al emplear proteínas de chan. Además, los datos de reología oscilatoria, solubilidad, DSC y DLS de la Hs11S podrían ser utilizados para su explotación y aplicación racional en alimentos convencionales (yogurt y tofu) y/o nuevos como una fuente novedosa y económica de proteínas con alta calidad nutricional, funcional y potencialmente nutracéutica.

Primeramente, corroborar los resultados de CMC obtenidos en la investigación* haciendo pruebas de nanoemulsiones que nos permitan caracterizar la capacidad y estabilidad de las mismas, así como el efecto de factores de interés en el área de alimentos como son pH, temperatura y concentración de sal, por mencionar algunos.

El siguiente reto es determinar las propiedades antioxidantes y la presencia de péptidos bioactivos como el lunasin, que se pretenden elucidar posteriormente.

Hoy en día se tiene secuencia parcial de la proteína y se está trabajando en la obtención de los genes que codifican los cuatro monómeros que conforman la Hs11S. Esto nos va a permitir tener mayor certeza y afirmar que la Hs11S tiene beneficios para la salud usando herramientas bioinformáticas. Además, permitiría su producción heteróloga y pruebas de cristalización tendiente a obtener su estructura tridimensional.

REFERENCIA

* Hace referencia al proyecto titulado: “Propiedades fisicoquímicas y funcionales de la globulina 11S de la semilla de chan: una fuente novedosa de proteínas con potencial valor alimentario y nutracéutico”, el cual obtuvo el Premio Nacional de Ciencia y Tecnología en Alimentos (PNCTA) 2017 en su edición número 41, en la Categoría Estudiantil en Ciencia y Tecnología de Alimentos que otorga cada año el CONACyT y la Industria Mexicana de Coca-Cola. Autores: Lic. Biol. Luis Fernando De la Cruz Torres y Dr. Juan Alberto Osuna Castro, ambos de la Universidad de Colima.

Por Lic. Biol. Luis Fernando de la Cruz Torres, alumno del doctorado en la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad de Colima.