tesis: desarrollo de pelÍculas activas a partir de
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FACULTAD DE QUIacuteMICA
DESARROLLO DE PELIacuteCULAS ACTIVAS A PARTIR DE PROTEIacuteNAS DE PIEL DE
TIBUROacuteN
TESIS
QUE PARA OBTENER EL TIacuteTULO DE
QUIacuteMICO DE ALIMENTOS
PRESENTA
SERGIO URIEL JUAacuteREZ FLORES
CIUDAD UNIVERSITARIA CD MX 2016
2016
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTOacuteNOMA DE MEacuteXICO
JURADO ASIGNADO
PRESIDENTE Mariacutea de los Aacutengeles Valdivia Loacutepez
VOCAL Lorena de Anda Aguilar
SECRETARIO Hiram Fernando Ramiacuterez Cahero
1er SUPLENTE Alejandro Zavala Rivapalacios
2do SUPLENTE Gustavo Lozano Vaacutezquez
SITIO DONDE SE DESARROLLO EL TEMA
LABORATORIO 322 Y 323 CONJUNTO E FACULTAD DE QUIacuteMICA UNAM
ASESOR DEL TEMA
Mariacutea de los Aacutengeles Valdivia Loacutepez
SUSTENTANTE
Sergio Uriel Juaacuterez Flores
CONTENIDO
INTRODUCCIOacuteN 1
OBJETIVOS 2
Objetivo general 2
Objetivos particulares 2
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES 3
11 El tiburoacuten en Meacutexico 3
12 Produccioacuten Nacional y Consumo 4
13 Uso de desperdicios pesqueros 6
14 Colaacutegeno 7
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea 9
15 Empaques activos 9
151 Peliacuteculas 10
152 Peliacuteculas de proteiacutena 11
153 Peliacuteculas activas 12
154 Antioxidantes 13
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS 14
21 Diagrama General 14
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico 15
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel 15
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico 15
23 Concentrado proteiacutenico 17
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico 17
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico 18
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico 20
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas 20
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas 21
261 Determinacioacuten de polifenoles 21
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) 22
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ 23
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas 24
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor 24
28 Propiedades mecaacutenicas 24
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten 26
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten 26
29 Propiedades de Barrera 27
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) 27
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) 29
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN 32
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico 32
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico 33
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena 36
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico 37
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas 38
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) 41
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ 42
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas 43
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten 43
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten 47
39 Propiedades de barrera 49
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) 49
392 Permeabilidad al oxiacutegeno 51
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) 53
CAPITULO IV CONCLUSIONES 56
BIBLIOGRAFIacuteA 58
1
INTRODUCCIOacuteN A la par del desarrollo de la industrializacioacuten en la produccioacuten de alimentos
se ha presentado un aumento en el uso de poliacutemeros sinteacuteticos para
protegerlos Los envases son utilizados para la conservacioacuten y
comercializacioacuten de los alimentos teniendo como funcioacuten principal ofrecer
proteccioacuten frente a cambios fiacutesicos quiacutemicos y contaminacioacuten microbiana La
utilizacioacuten de poliacutemeros sinteacuteticos en los envases genera residuos que
representan un gran problema ecoloacutegico a nivel mundial Por tal motivo con
la finalidad de reducir las consecuencias ambientales (Arvanitoyannis et al
1997) se han empleado poliacutemeros a base material biodegradable como
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos
Actualmente se han desarrollado empaques alternativos utilizando peliacuteculas
de proteiacutenas de piel de tiburoacuten las cuales presentan propiedades mecaacutenicas
que las hacen adecuadas para actuar como barreras protectoras alternativas
frente a los plaacutesticos sinteacuteticos en buena parte de lenta biodegradacioacuten Para
la formacioacuten de estas peliacuteculas es necesario tener un componente capaz de
construir una matriz estructural con suficiente cohesioacuten como son las
moleacuteculas de proteiacutena los polisacaacuteridos y los liacutepidos ademaacutes de la adicioacuten
de plastificantes como polioles y diversas sustancias que les brindan una
mejor funcionalidad como barrera fiacutesica y de permeabilidad
En el presente trabajo se plantea la elaboracioacuten de peliacuteculas a partir de
proteiacutenas de piel de cazoacuten que ademaacutes presenten actividad antioxidante La
importancia principal de la elaboracioacuten de peliacuteculas activas es la
incorporacioacuten de antioxidantes moleacuteculas que poseen la capacidad de
retardar la oxidacioacuten y que en este caso son de origen natural Estas
peliacuteculas tienen como principal funcioacuten alargar la vida de anaquel de los
alimentos debido a la reduccioacuten de la velocidad de la oxidacioacuten lipiacutedica la
regulacioacuten de la concentracioacuten de oxiacutegeno y el control de la permeabilidad al
vapor de agua
2
OBJETIVOS
Objetivo general
Desarrollar peliacuteculas activas a partir de un concentrado proteiacutenico
proveniente de la piel de pesqueriacutea de tiburoacuten para utilizar como envase
primario de sistemas alimentarios
Objetivos particulares
Elaborar peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico mediante
la adicioacuten de antioxidantes por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
Determinar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas control y de
las peliacuteculas activas fuerza de fractura en la extensioacuten y fuerza de
fractura a la puncioacuten
Evaluar las propiedades de barrera de las peliacuteculas control y de las
activas permeabilidad al vapor de agua y permeabilidad al oxiacutegeno
Evaluar el efecto antioxidante que presentan las peliacuteculas activas
3
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES
11 El tiburoacuten en Meacutexico El cazoacuten (Galeorhinus galeus) es un tiburoacuten de talla media con el cuerpo
moderadamente alargado y esbelto nariz con pequentildeos pliegos nasales
cinco aberturas branquiales de las cuales las dos uacuteltimas estaacuten situadas
sobre la base de la aleta pectoral Ojos ovalados situados a los lados de la
cabeza boca grande y arqueada con pliegues labiales moderadamente
largos Habita en mares tropicales y templados en aguas libres arenosas o
de fangos cercanos a la costa en zonas con profundidades de 20 a 200 m
durante los meses de verano migra solo o en pequentildeos grupos a las aguas
litorales Son viviacuteparos paren sus criacuteas despueacutes de 10 meses de gestacioacuten
durante los meses de verano las cuales miden unos 40 cm En la Figura 11
se muestra la morfologiacutea del cazoacuten
Figura 11 Morfologiacutea del cazoacuten (Galeorhinus galeus) (Cifuentes et al 1997)
Tanto en el Golfo de Meacutexico como en el Oceacuteano Paciacutefico existen zonas de
pesca de cazoacuten donde la captura anual presenta una clara tendencia a la
baja
4
12 Produccioacuten Nacional y Consumo Las entidades mexicanas con mayor produccioacuten anual de cazoacuten se muestran
en la Figura 12 Por su parte en la Figura 13 se muestra la produccioacuten de
tiburoacuten y cazoacuten en la uacuteltima deacutecada observaacutendose un decremento en su
produccioacuten
Figura 1 2 Zonas costeras productoras de cazoacuten en Meacutexico (CONAPESCA 2014)
Figura 13 Serie histoacuterica de produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten (peso en toneladas) (CONAPESCA 2014)
En la Figura 14 se muestra la participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten o cazoacuten de las principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana
5
Figura 14 Participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten de las
principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana (CONAPESCA 2014)
El cazoacuten es una especie consumida frecuentemente en Meacutexico ya que
seguacuten un estudio de mercado realizado por CONAPESCA se encuentra en
el seacuteptimo lugar de consumo de pescados y mariscos de la dieta de los
mexicanos soacutelo por debajo del camaroacuten mojarra atuacuten sierra pulpo y
huachinango (CONAPESCA 2014)
Figura 15 Cantidad porcentual de pescados o mariscos consumidos con mayor
frecuencia a nivel nacional (CONAPESCA 2014)
6
13 Uso de desperdicios pesqueros El procesamiento de pescado genera enormes cantidades de desechos Se
estima que los residuos de procesamiento despueacutes del fileteado representan
aproximadamente el 30 del peso total de pescado entre piel y huesos
restantes del fileteado (Shahidi 1994)
En Meacutexico existe una gran problemaacutetica con respecto al manejo de desechos
de pesqueriacutea Una razoacuten es la falta de una cultura de sustentabilidad para el
manejo de residuos la ausencia de poliacuteticas para el aprovechamiento
integral de los productos pesqueros lo que ocasiona que los residuos no
reciban un manejo apropiado y sean desechados en el mar playas en
tiraderos a cielo abierto o rellenos sanitarios sin tratamiento previo El
problema se complica por las malas praacutecticas de manejo dentro de la cadena
productiva e infraestructura inadecuada para su tratamiento y disposicioacuten
(SEMARNAT Simposium Internacional de Residuos 2012)
Con la finalidad de utilizar estos residuos se han desarrollado meacutetodos para
la conversioacuten de desperdicio pesquero en productos para el consumo
humano alimentos de origen animal y otros productos de importancia
comercial Entre los usos actuales maacutes importantes de los desechos de
pescado estaacuten la produccioacuten de harina la extraccioacuten de colaacutegeno y
antioxidantes La utilizacioacuten de desechos de pescado ayuda a eliminar
aspectos nocivos ambientales y a mejorar la calidad en su procesamiento de
pescado
7
14 Colaacutegeno Es la familia de proteiacutenas fibrosas que forma parte de la matriz extracelular
del tejido conectivo es la proteiacutena maacutes abundante de origen animal
(Muyonga et al 2004) El colaacutegeno es un componente importante de todos
los tejidos conectivos del cuerpo se encuentra en la piel huesos tendones
cartiacutelagos vasos sanguiacuteneos dientes coacuternea pero en especial en los tejidos
asociados a la piel y los huesos tambieacuten se encuentra en el tejido intersticial
de praacutecticamente todos los oacuterganos En cada uno de estos tejidos tiene una
estructura caracteriacutestica acorde con la funcioacuten que desempentildea la cual es principalmente mantener su estructura e integridad (Gelse et al 2003)
Constituye aproximadamente del 25-30 de las proteiacutenas de los organismos
animales (Bea et al 2008)
La unidad fundamental del colaacutegeno es una moleacutecula de estructura interna
de triple heacutelice llamada tropocolaacutegeno la cual tiene un peso molecular de
285 kDa estaacute formado por tres cadenas polipeptiacutedicas de igual tamantildeo cada
una de las cuales es una heacutelice levoacutegira que pueden ser de tipo α o β dependiendo de las variaciones de aminoaacutecidos Las tres cadenas se
enrollan para formar una triple heacutelice dextroacutegira con tres residuos de
aminoaacutecidos por vuelta de aproximadamente 300 nm de longitud la cadena
tiene un peso molecular de aproximadamente 105 kDa La moleacutecula de
colaacutegeno se estabiliza por puentes de hidroacutegeno entre las cadenas y por las
interacciones de los residuos de aminoaacutecidos que se extienden radialmente
con moleacuteculas de agua de ahiacute su alta resistencia y propiedades de retencioacuten
de humedad (Gelse et al 2003)
Existen 21 variantes de colaacutegeno denominadas tipo I-XIX (Bea et al 2008)
Por ejemplo los tipos I II III y V son los colaacutegenos fibrosos El colaacutegeno tipo
l se encuentra en todos los tejidos conectivos incluyendo huesos y piel es la
forma maacutes abundante Este es un heteropoliacutemero de dos cadenas de α-1 y
una cadena α-2 se compone de un tercio de glicina no contiene triptoacutefano o
cisteiacutena y la concentracioacuten de tirosina e histidina son muy bajas
8
El tipo II es principalmente encontrado en el cartiacutelago y en el humor viacutetreo el
tipo III es visto en la piel pulmoacuten y tejido vascular y el tipo IV estaacute presente
en las membranas basales
Cada cadena polipeptiacutedica de colaacutegeno tiene cerca de 1000 residuos de
aminoaacutecidos La composicioacuten que presentan es caracteriacutestica glicina 33
prolina de 12-20 4-hidroxiprolina 10 y 5-hidroxilisina la cual
generalmente en menor proporcioacuten carece de cisteiacutena y la proporcioacuten de
triptoacutefano es muy pequentildea Hay veinte aminoaacutecidos diferentes en cada
cadena α y se encuentran en un patroacuten especiacutefico repetido (Glicina-X-Y)
donde frecuentemente ldquoXrdquo es prolina y ldquoYrdquo hidroxiprolina Debido a que el
interior de la superheacutelice dextroacutegira del tropocolaacutegeno es muy compacto el
uacutenico residuo que puede situarse interiormente es la glicina (Garrido et al
2006)
En la Figura 16 se representa la triple heacutelice de colaacutegeno y se indica el tipo
de cadena polipeptiacutedica constituyente de los colaacutegenos I II y III
Figura 16 Representacioacuten de la estructura del colaacutegeno
9
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea En la mayoriacutea de tipos de colaacutegeno de pescado se han encontrado dos
variantes de la cadena A que normalmente son designados como α-1 y α-2
A pesar de tener aproximadamente el mismo peso molecular (95 Da) estas
variantes pueden separarse por medio de una electroforesis en gel de
poliacrilamida con dodecilsulfato de sodio (SDS-PAGE) debido a su diferente
afinidad por este surfactante Las cadenas α-2 en presencia de SDS sufren
una mayor desnaturalizacioacuten en comparacioacuten con las cadenas α-1 (Ninan
2009)
El colaacutegeno de pescado variacutea ampliamente en su composicioacuten de
aminoaacutecidos En particular los niveles de prolina e hidroxiprolina variacutean
significativamente entre especies de peces La proporcioacuten de hidroxiprolina
depende de la temperatura ambiental en el habitad del pescado y afecta la
estabilidad teacutermica del colaacutegeno Los peces que viven en entornos friacuteos
tienen menor contenido de eacutesta y presentan menor estabilidad teacutermica que
aquellos que viven en entornos caacutelidos El colaacutegeno de peces de agua friacutea
contiene niveles maacutes altos de aminoaacutecidos con grupo hidroxilo serina y
treonina (Ninan 2009)
15 Empaques activos Los alimentos con base lipiacutedica se deterioran al sufrir diversas reacciones de
degradacioacuten tanto por calentamiento como durante un almacenamiento
prolongado y en condiciones no oacuteptimas de almacenamiento Los procesos
principales de deterioro son las reacciones de oxidacioacuten eacutesta es la forma de
deterioro de los alimentos maacutes importante luego de la producida por
microorganismos
Algunas formas de controlar y reducir la oxidacioacuten son la exclusioacuten del
oxiacutegeno del alimento envasado al vaciacuteo el uso de materiales impermeables
al oxiacutegeno el empleo de bajas temperaturas de almacenamiento la
proteccioacuten frente a la luz o la incorporacioacuten de antioxidantes
10
Con la finalidad de reducir la oxidacioacuten en los alimentos y el deterioro de los
mismos se ha desarrollado la tecnologiacutea de empaques activos los cuales
tienen como finalidad proteger los alimentos con un alto contenido de liacutepidos
Se llaman activos porque se les ha incorporado un antioxidante mediante el
cual los empaques activos son capaces de retrasar la oxidacioacuten
(Jongjareonrak et al 2008)
151 Peliacuteculas Una peliacutecula o recubrimiento se define como una capa delgada y continua de
material comestible aplicada a los alimentos ya sea por inmersioacuten rociacuteo o
como envoltura que provee una barrera selectiva contra la transferencia de
gases vapores y solutos ofreciendo tambieacuten proteccioacuten fiacutesica La formacioacuten
de peliacuteculas generalmente consiste de al menos dos componentes un
poliacutemero de alto peso molecular (ejemplo polisacaacuteridos o proteiacutenas) y un
plastificante (Cuq et al 1997) Un plastificante es definido como una
moleacutecula de bajo peso molecular poco volaacutetil y de naturaleza quiacutemica similar
a la del poliacutemero que contribuye a la formacioacuten de la peliacutecula Un plastificante
debe de ser miscible con el poliacutemero (Bertuzzi 2002)
La elaboracioacuten de peliacuteculas requiere de al menos una moleacutecula capaz de
formar una matriz continua con una cohesioacuten adecuada La adicioacuten de un
agente plastificante a las peliacuteculas comestibles se requiere para superar la
fragilidad provocada por las elevadas fuerzas intermoleculares entre las
cadenas de poliacutemeros Los plastificantes reducen estas fuerzas y aumentan
la movilidad de las cadenas polimeacutericas por lo que se incrementa la
flexibilidad y extensibilidad de la peliacutecula
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) y la permeabilidad al oxiacutegeno (PO)
son las propiedades de barrera maacutes investigadas para conocer la capacidad
de las peliacuteculas para proteger los alimentos frente a factores ambientales
(Damoradan y Paraf 1997) Ademaacutes de las propiedades de barrera se
deben considerar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas a fin de
11
caracterizar la proteccioacuten que brindan contra un abuso mecaacutenico durante la
manipulacioacuten y almacenamiento Las pruebas de extensioacuten y de puncioacuten
proveen informacioacuten acerca de la flexibilidad y elongacioacuten del material de
empaque propiedades que son resultado de la interaccioacuten cadena-cadena
de los poliacutemeros que conforman la peliacutecula si se incrementan estas
interacciones se obtienen peliacuteculas maacutes fuertes pero menos flexibles
152 Peliacuteculas de proteiacutena Las proteiacutenas son poliacutemeros altamente complejos y su diversidad funcional
depende mayoritariamente de su estructura quiacutemica Por ejemplo mientras
otros biopoliacutemeros tales como los polisacaacuteridos y aacutecidos nucleicos estaacuten
conformados por uno o pocos tipos de monoacutemeros las proteiacutenas y los
polipeacuteptidos estaacuten conformados por combinaciones de 20 aminoaacutecidos
diferentes (19 α-aminoaacutecidos y un iminoaacutecido) unidos mediante enlaces
amida denominados enlaces peptiacutedicos (Damodaran y Paraf 1997)
Entre las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno y la gelatina han tenido mayor
importancia en la produccioacuten de peliacuteculas (Damodaran y Paraf 1997) Estas
proteiacutenas han sido normalmente extraiacutedas de desperdicios generados del
sacrificio animal (Cuq et al 1997) Las moleacuteculas de proteiacutena fibrosa
extensas estaacuten asociadas fuertemente unas con otras generalmente
mediante enlaces de hidrogeno Las proteiacutenas globulares se pliegan en
estructuras esfeacutericas complejas unidas entre siacute por la combinacioacuten de
interacciones de hidrogeno ioacutenica hidrofoacutebicas y covalentes tales como los
puentes de disulfuro (Scope 1994) Sus propiedades fiacutesicas y quiacutemicas
dependen de la cantidad e identidad de los aminoaacutecidos constituyentes y de
su ubicacioacuten dentro de las cadenas de proteiacutena
Las peliacuteculas de proteiacutena se forman generalmente a partir de soluciones de
proteiacutena solubilizada o dispersada en disolventes o acarreadores volaacutetiles
Los solventes o acarreadores volaacutetiles son por lo general agua etanol o
mezclas etanolagua en diferentes proporciones (Kester y Fennema 1986)
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
JURADO ASIGNADO
PRESIDENTE Mariacutea de los Aacutengeles Valdivia Loacutepez
VOCAL Lorena de Anda Aguilar
SECRETARIO Hiram Fernando Ramiacuterez Cahero
1er SUPLENTE Alejandro Zavala Rivapalacios
2do SUPLENTE Gustavo Lozano Vaacutezquez
SITIO DONDE SE DESARROLLO EL TEMA
LABORATORIO 322 Y 323 CONJUNTO E FACULTAD DE QUIacuteMICA UNAM
ASESOR DEL TEMA
Mariacutea de los Aacutengeles Valdivia Loacutepez
SUSTENTANTE
Sergio Uriel Juaacuterez Flores
CONTENIDO
INTRODUCCIOacuteN 1
OBJETIVOS 2
Objetivo general 2
Objetivos particulares 2
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES 3
11 El tiburoacuten en Meacutexico 3
12 Produccioacuten Nacional y Consumo 4
13 Uso de desperdicios pesqueros 6
14 Colaacutegeno 7
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea 9
15 Empaques activos 9
151 Peliacuteculas 10
152 Peliacuteculas de proteiacutena 11
153 Peliacuteculas activas 12
154 Antioxidantes 13
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS 14
21 Diagrama General 14
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico 15
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel 15
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico 15
23 Concentrado proteiacutenico 17
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico 17
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico 18
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico 20
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas 20
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas 21
261 Determinacioacuten de polifenoles 21
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) 22
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ 23
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas 24
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor 24
28 Propiedades mecaacutenicas 24
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten 26
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten 26
29 Propiedades de Barrera 27
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) 27
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) 29
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN 32
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico 32
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico 33
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena 36
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico 37
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas 38
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) 41
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ 42
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas 43
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten 43
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten 47
39 Propiedades de barrera 49
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) 49
392 Permeabilidad al oxiacutegeno 51
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) 53
CAPITULO IV CONCLUSIONES 56
BIBLIOGRAFIacuteA 58
1
INTRODUCCIOacuteN A la par del desarrollo de la industrializacioacuten en la produccioacuten de alimentos
se ha presentado un aumento en el uso de poliacutemeros sinteacuteticos para
protegerlos Los envases son utilizados para la conservacioacuten y
comercializacioacuten de los alimentos teniendo como funcioacuten principal ofrecer
proteccioacuten frente a cambios fiacutesicos quiacutemicos y contaminacioacuten microbiana La
utilizacioacuten de poliacutemeros sinteacuteticos en los envases genera residuos que
representan un gran problema ecoloacutegico a nivel mundial Por tal motivo con
la finalidad de reducir las consecuencias ambientales (Arvanitoyannis et al
1997) se han empleado poliacutemeros a base material biodegradable como
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos
Actualmente se han desarrollado empaques alternativos utilizando peliacuteculas
de proteiacutenas de piel de tiburoacuten las cuales presentan propiedades mecaacutenicas
que las hacen adecuadas para actuar como barreras protectoras alternativas
frente a los plaacutesticos sinteacuteticos en buena parte de lenta biodegradacioacuten Para
la formacioacuten de estas peliacuteculas es necesario tener un componente capaz de
construir una matriz estructural con suficiente cohesioacuten como son las
moleacuteculas de proteiacutena los polisacaacuteridos y los liacutepidos ademaacutes de la adicioacuten
de plastificantes como polioles y diversas sustancias que les brindan una
mejor funcionalidad como barrera fiacutesica y de permeabilidad
En el presente trabajo se plantea la elaboracioacuten de peliacuteculas a partir de
proteiacutenas de piel de cazoacuten que ademaacutes presenten actividad antioxidante La
importancia principal de la elaboracioacuten de peliacuteculas activas es la
incorporacioacuten de antioxidantes moleacuteculas que poseen la capacidad de
retardar la oxidacioacuten y que en este caso son de origen natural Estas
peliacuteculas tienen como principal funcioacuten alargar la vida de anaquel de los
alimentos debido a la reduccioacuten de la velocidad de la oxidacioacuten lipiacutedica la
regulacioacuten de la concentracioacuten de oxiacutegeno y el control de la permeabilidad al
vapor de agua
2
OBJETIVOS
Objetivo general
Desarrollar peliacuteculas activas a partir de un concentrado proteiacutenico
proveniente de la piel de pesqueriacutea de tiburoacuten para utilizar como envase
primario de sistemas alimentarios
Objetivos particulares
Elaborar peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico mediante
la adicioacuten de antioxidantes por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
Determinar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas control y de
las peliacuteculas activas fuerza de fractura en la extensioacuten y fuerza de
fractura a la puncioacuten
Evaluar las propiedades de barrera de las peliacuteculas control y de las
activas permeabilidad al vapor de agua y permeabilidad al oxiacutegeno
Evaluar el efecto antioxidante que presentan las peliacuteculas activas
3
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES
11 El tiburoacuten en Meacutexico El cazoacuten (Galeorhinus galeus) es un tiburoacuten de talla media con el cuerpo
moderadamente alargado y esbelto nariz con pequentildeos pliegos nasales
cinco aberturas branquiales de las cuales las dos uacuteltimas estaacuten situadas
sobre la base de la aleta pectoral Ojos ovalados situados a los lados de la
cabeza boca grande y arqueada con pliegues labiales moderadamente
largos Habita en mares tropicales y templados en aguas libres arenosas o
de fangos cercanos a la costa en zonas con profundidades de 20 a 200 m
durante los meses de verano migra solo o en pequentildeos grupos a las aguas
litorales Son viviacuteparos paren sus criacuteas despueacutes de 10 meses de gestacioacuten
durante los meses de verano las cuales miden unos 40 cm En la Figura 11
se muestra la morfologiacutea del cazoacuten
Figura 11 Morfologiacutea del cazoacuten (Galeorhinus galeus) (Cifuentes et al 1997)
Tanto en el Golfo de Meacutexico como en el Oceacuteano Paciacutefico existen zonas de
pesca de cazoacuten donde la captura anual presenta una clara tendencia a la
baja
4
12 Produccioacuten Nacional y Consumo Las entidades mexicanas con mayor produccioacuten anual de cazoacuten se muestran
en la Figura 12 Por su parte en la Figura 13 se muestra la produccioacuten de
tiburoacuten y cazoacuten en la uacuteltima deacutecada observaacutendose un decremento en su
produccioacuten
Figura 1 2 Zonas costeras productoras de cazoacuten en Meacutexico (CONAPESCA 2014)
Figura 13 Serie histoacuterica de produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten (peso en toneladas) (CONAPESCA 2014)
En la Figura 14 se muestra la participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten o cazoacuten de las principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana
5
Figura 14 Participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten de las
principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana (CONAPESCA 2014)
El cazoacuten es una especie consumida frecuentemente en Meacutexico ya que
seguacuten un estudio de mercado realizado por CONAPESCA se encuentra en
el seacuteptimo lugar de consumo de pescados y mariscos de la dieta de los
mexicanos soacutelo por debajo del camaroacuten mojarra atuacuten sierra pulpo y
huachinango (CONAPESCA 2014)
Figura 15 Cantidad porcentual de pescados o mariscos consumidos con mayor
frecuencia a nivel nacional (CONAPESCA 2014)
6
13 Uso de desperdicios pesqueros El procesamiento de pescado genera enormes cantidades de desechos Se
estima que los residuos de procesamiento despueacutes del fileteado representan
aproximadamente el 30 del peso total de pescado entre piel y huesos
restantes del fileteado (Shahidi 1994)
En Meacutexico existe una gran problemaacutetica con respecto al manejo de desechos
de pesqueriacutea Una razoacuten es la falta de una cultura de sustentabilidad para el
manejo de residuos la ausencia de poliacuteticas para el aprovechamiento
integral de los productos pesqueros lo que ocasiona que los residuos no
reciban un manejo apropiado y sean desechados en el mar playas en
tiraderos a cielo abierto o rellenos sanitarios sin tratamiento previo El
problema se complica por las malas praacutecticas de manejo dentro de la cadena
productiva e infraestructura inadecuada para su tratamiento y disposicioacuten
(SEMARNAT Simposium Internacional de Residuos 2012)
Con la finalidad de utilizar estos residuos se han desarrollado meacutetodos para
la conversioacuten de desperdicio pesquero en productos para el consumo
humano alimentos de origen animal y otros productos de importancia
comercial Entre los usos actuales maacutes importantes de los desechos de
pescado estaacuten la produccioacuten de harina la extraccioacuten de colaacutegeno y
antioxidantes La utilizacioacuten de desechos de pescado ayuda a eliminar
aspectos nocivos ambientales y a mejorar la calidad en su procesamiento de
pescado
7
14 Colaacutegeno Es la familia de proteiacutenas fibrosas que forma parte de la matriz extracelular
del tejido conectivo es la proteiacutena maacutes abundante de origen animal
(Muyonga et al 2004) El colaacutegeno es un componente importante de todos
los tejidos conectivos del cuerpo se encuentra en la piel huesos tendones
cartiacutelagos vasos sanguiacuteneos dientes coacuternea pero en especial en los tejidos
asociados a la piel y los huesos tambieacuten se encuentra en el tejido intersticial
de praacutecticamente todos los oacuterganos En cada uno de estos tejidos tiene una
estructura caracteriacutestica acorde con la funcioacuten que desempentildea la cual es principalmente mantener su estructura e integridad (Gelse et al 2003)
Constituye aproximadamente del 25-30 de las proteiacutenas de los organismos
animales (Bea et al 2008)
La unidad fundamental del colaacutegeno es una moleacutecula de estructura interna
de triple heacutelice llamada tropocolaacutegeno la cual tiene un peso molecular de
285 kDa estaacute formado por tres cadenas polipeptiacutedicas de igual tamantildeo cada
una de las cuales es una heacutelice levoacutegira que pueden ser de tipo α o β dependiendo de las variaciones de aminoaacutecidos Las tres cadenas se
enrollan para formar una triple heacutelice dextroacutegira con tres residuos de
aminoaacutecidos por vuelta de aproximadamente 300 nm de longitud la cadena
tiene un peso molecular de aproximadamente 105 kDa La moleacutecula de
colaacutegeno se estabiliza por puentes de hidroacutegeno entre las cadenas y por las
interacciones de los residuos de aminoaacutecidos que se extienden radialmente
con moleacuteculas de agua de ahiacute su alta resistencia y propiedades de retencioacuten
de humedad (Gelse et al 2003)
Existen 21 variantes de colaacutegeno denominadas tipo I-XIX (Bea et al 2008)
Por ejemplo los tipos I II III y V son los colaacutegenos fibrosos El colaacutegeno tipo
l se encuentra en todos los tejidos conectivos incluyendo huesos y piel es la
forma maacutes abundante Este es un heteropoliacutemero de dos cadenas de α-1 y
una cadena α-2 se compone de un tercio de glicina no contiene triptoacutefano o
cisteiacutena y la concentracioacuten de tirosina e histidina son muy bajas
8
El tipo II es principalmente encontrado en el cartiacutelago y en el humor viacutetreo el
tipo III es visto en la piel pulmoacuten y tejido vascular y el tipo IV estaacute presente
en las membranas basales
Cada cadena polipeptiacutedica de colaacutegeno tiene cerca de 1000 residuos de
aminoaacutecidos La composicioacuten que presentan es caracteriacutestica glicina 33
prolina de 12-20 4-hidroxiprolina 10 y 5-hidroxilisina la cual
generalmente en menor proporcioacuten carece de cisteiacutena y la proporcioacuten de
triptoacutefano es muy pequentildea Hay veinte aminoaacutecidos diferentes en cada
cadena α y se encuentran en un patroacuten especiacutefico repetido (Glicina-X-Y)
donde frecuentemente ldquoXrdquo es prolina y ldquoYrdquo hidroxiprolina Debido a que el
interior de la superheacutelice dextroacutegira del tropocolaacutegeno es muy compacto el
uacutenico residuo que puede situarse interiormente es la glicina (Garrido et al
2006)
En la Figura 16 se representa la triple heacutelice de colaacutegeno y se indica el tipo
de cadena polipeptiacutedica constituyente de los colaacutegenos I II y III
Figura 16 Representacioacuten de la estructura del colaacutegeno
9
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea En la mayoriacutea de tipos de colaacutegeno de pescado se han encontrado dos
variantes de la cadena A que normalmente son designados como α-1 y α-2
A pesar de tener aproximadamente el mismo peso molecular (95 Da) estas
variantes pueden separarse por medio de una electroforesis en gel de
poliacrilamida con dodecilsulfato de sodio (SDS-PAGE) debido a su diferente
afinidad por este surfactante Las cadenas α-2 en presencia de SDS sufren
una mayor desnaturalizacioacuten en comparacioacuten con las cadenas α-1 (Ninan
2009)
El colaacutegeno de pescado variacutea ampliamente en su composicioacuten de
aminoaacutecidos En particular los niveles de prolina e hidroxiprolina variacutean
significativamente entre especies de peces La proporcioacuten de hidroxiprolina
depende de la temperatura ambiental en el habitad del pescado y afecta la
estabilidad teacutermica del colaacutegeno Los peces que viven en entornos friacuteos
tienen menor contenido de eacutesta y presentan menor estabilidad teacutermica que
aquellos que viven en entornos caacutelidos El colaacutegeno de peces de agua friacutea
contiene niveles maacutes altos de aminoaacutecidos con grupo hidroxilo serina y
treonina (Ninan 2009)
15 Empaques activos Los alimentos con base lipiacutedica se deterioran al sufrir diversas reacciones de
degradacioacuten tanto por calentamiento como durante un almacenamiento
prolongado y en condiciones no oacuteptimas de almacenamiento Los procesos
principales de deterioro son las reacciones de oxidacioacuten eacutesta es la forma de
deterioro de los alimentos maacutes importante luego de la producida por
microorganismos
Algunas formas de controlar y reducir la oxidacioacuten son la exclusioacuten del
oxiacutegeno del alimento envasado al vaciacuteo el uso de materiales impermeables
al oxiacutegeno el empleo de bajas temperaturas de almacenamiento la
proteccioacuten frente a la luz o la incorporacioacuten de antioxidantes
10
Con la finalidad de reducir la oxidacioacuten en los alimentos y el deterioro de los
mismos se ha desarrollado la tecnologiacutea de empaques activos los cuales
tienen como finalidad proteger los alimentos con un alto contenido de liacutepidos
Se llaman activos porque se les ha incorporado un antioxidante mediante el
cual los empaques activos son capaces de retrasar la oxidacioacuten
(Jongjareonrak et al 2008)
151 Peliacuteculas Una peliacutecula o recubrimiento se define como una capa delgada y continua de
material comestible aplicada a los alimentos ya sea por inmersioacuten rociacuteo o
como envoltura que provee una barrera selectiva contra la transferencia de
gases vapores y solutos ofreciendo tambieacuten proteccioacuten fiacutesica La formacioacuten
de peliacuteculas generalmente consiste de al menos dos componentes un
poliacutemero de alto peso molecular (ejemplo polisacaacuteridos o proteiacutenas) y un
plastificante (Cuq et al 1997) Un plastificante es definido como una
moleacutecula de bajo peso molecular poco volaacutetil y de naturaleza quiacutemica similar
a la del poliacutemero que contribuye a la formacioacuten de la peliacutecula Un plastificante
debe de ser miscible con el poliacutemero (Bertuzzi 2002)
La elaboracioacuten de peliacuteculas requiere de al menos una moleacutecula capaz de
formar una matriz continua con una cohesioacuten adecuada La adicioacuten de un
agente plastificante a las peliacuteculas comestibles se requiere para superar la
fragilidad provocada por las elevadas fuerzas intermoleculares entre las
cadenas de poliacutemeros Los plastificantes reducen estas fuerzas y aumentan
la movilidad de las cadenas polimeacutericas por lo que se incrementa la
flexibilidad y extensibilidad de la peliacutecula
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) y la permeabilidad al oxiacutegeno (PO)
son las propiedades de barrera maacutes investigadas para conocer la capacidad
de las peliacuteculas para proteger los alimentos frente a factores ambientales
(Damoradan y Paraf 1997) Ademaacutes de las propiedades de barrera se
deben considerar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas a fin de
11
caracterizar la proteccioacuten que brindan contra un abuso mecaacutenico durante la
manipulacioacuten y almacenamiento Las pruebas de extensioacuten y de puncioacuten
proveen informacioacuten acerca de la flexibilidad y elongacioacuten del material de
empaque propiedades que son resultado de la interaccioacuten cadena-cadena
de los poliacutemeros que conforman la peliacutecula si se incrementan estas
interacciones se obtienen peliacuteculas maacutes fuertes pero menos flexibles
152 Peliacuteculas de proteiacutena Las proteiacutenas son poliacutemeros altamente complejos y su diversidad funcional
depende mayoritariamente de su estructura quiacutemica Por ejemplo mientras
otros biopoliacutemeros tales como los polisacaacuteridos y aacutecidos nucleicos estaacuten
conformados por uno o pocos tipos de monoacutemeros las proteiacutenas y los
polipeacuteptidos estaacuten conformados por combinaciones de 20 aminoaacutecidos
diferentes (19 α-aminoaacutecidos y un iminoaacutecido) unidos mediante enlaces
amida denominados enlaces peptiacutedicos (Damodaran y Paraf 1997)
Entre las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno y la gelatina han tenido mayor
importancia en la produccioacuten de peliacuteculas (Damodaran y Paraf 1997) Estas
proteiacutenas han sido normalmente extraiacutedas de desperdicios generados del
sacrificio animal (Cuq et al 1997) Las moleacuteculas de proteiacutena fibrosa
extensas estaacuten asociadas fuertemente unas con otras generalmente
mediante enlaces de hidrogeno Las proteiacutenas globulares se pliegan en
estructuras esfeacutericas complejas unidas entre siacute por la combinacioacuten de
interacciones de hidrogeno ioacutenica hidrofoacutebicas y covalentes tales como los
puentes de disulfuro (Scope 1994) Sus propiedades fiacutesicas y quiacutemicas
dependen de la cantidad e identidad de los aminoaacutecidos constituyentes y de
su ubicacioacuten dentro de las cadenas de proteiacutena
Las peliacuteculas de proteiacutena se forman generalmente a partir de soluciones de
proteiacutena solubilizada o dispersada en disolventes o acarreadores volaacutetiles
Los solventes o acarreadores volaacutetiles son por lo general agua etanol o
mezclas etanolagua en diferentes proporciones (Kester y Fennema 1986)
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
CONTENIDO
INTRODUCCIOacuteN 1
OBJETIVOS 2
Objetivo general 2
Objetivos particulares 2
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES 3
11 El tiburoacuten en Meacutexico 3
12 Produccioacuten Nacional y Consumo 4
13 Uso de desperdicios pesqueros 6
14 Colaacutegeno 7
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea 9
15 Empaques activos 9
151 Peliacuteculas 10
152 Peliacuteculas de proteiacutena 11
153 Peliacuteculas activas 12
154 Antioxidantes 13
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS 14
21 Diagrama General 14
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico 15
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel 15
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico 15
23 Concentrado proteiacutenico 17
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico 17
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico 18
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico 20
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas 20
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas 21
261 Determinacioacuten de polifenoles 21
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) 22
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ 23
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas 24
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor 24
28 Propiedades mecaacutenicas 24
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten 26
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten 26
29 Propiedades de Barrera 27
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) 27
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) 29
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN 32
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico 32
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico 33
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena 36
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico 37
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas 38
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) 41
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ 42
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas 43
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten 43
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten 47
39 Propiedades de barrera 49
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) 49
392 Permeabilidad al oxiacutegeno 51
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) 53
CAPITULO IV CONCLUSIONES 56
BIBLIOGRAFIacuteA 58
1
INTRODUCCIOacuteN A la par del desarrollo de la industrializacioacuten en la produccioacuten de alimentos
se ha presentado un aumento en el uso de poliacutemeros sinteacuteticos para
protegerlos Los envases son utilizados para la conservacioacuten y
comercializacioacuten de los alimentos teniendo como funcioacuten principal ofrecer
proteccioacuten frente a cambios fiacutesicos quiacutemicos y contaminacioacuten microbiana La
utilizacioacuten de poliacutemeros sinteacuteticos en los envases genera residuos que
representan un gran problema ecoloacutegico a nivel mundial Por tal motivo con
la finalidad de reducir las consecuencias ambientales (Arvanitoyannis et al
1997) se han empleado poliacutemeros a base material biodegradable como
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos
Actualmente se han desarrollado empaques alternativos utilizando peliacuteculas
de proteiacutenas de piel de tiburoacuten las cuales presentan propiedades mecaacutenicas
que las hacen adecuadas para actuar como barreras protectoras alternativas
frente a los plaacutesticos sinteacuteticos en buena parte de lenta biodegradacioacuten Para
la formacioacuten de estas peliacuteculas es necesario tener un componente capaz de
construir una matriz estructural con suficiente cohesioacuten como son las
moleacuteculas de proteiacutena los polisacaacuteridos y los liacutepidos ademaacutes de la adicioacuten
de plastificantes como polioles y diversas sustancias que les brindan una
mejor funcionalidad como barrera fiacutesica y de permeabilidad
En el presente trabajo se plantea la elaboracioacuten de peliacuteculas a partir de
proteiacutenas de piel de cazoacuten que ademaacutes presenten actividad antioxidante La
importancia principal de la elaboracioacuten de peliacuteculas activas es la
incorporacioacuten de antioxidantes moleacuteculas que poseen la capacidad de
retardar la oxidacioacuten y que en este caso son de origen natural Estas
peliacuteculas tienen como principal funcioacuten alargar la vida de anaquel de los
alimentos debido a la reduccioacuten de la velocidad de la oxidacioacuten lipiacutedica la
regulacioacuten de la concentracioacuten de oxiacutegeno y el control de la permeabilidad al
vapor de agua
2
OBJETIVOS
Objetivo general
Desarrollar peliacuteculas activas a partir de un concentrado proteiacutenico
proveniente de la piel de pesqueriacutea de tiburoacuten para utilizar como envase
primario de sistemas alimentarios
Objetivos particulares
Elaborar peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico mediante
la adicioacuten de antioxidantes por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
Determinar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas control y de
las peliacuteculas activas fuerza de fractura en la extensioacuten y fuerza de
fractura a la puncioacuten
Evaluar las propiedades de barrera de las peliacuteculas control y de las
activas permeabilidad al vapor de agua y permeabilidad al oxiacutegeno
Evaluar el efecto antioxidante que presentan las peliacuteculas activas
3
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES
11 El tiburoacuten en Meacutexico El cazoacuten (Galeorhinus galeus) es un tiburoacuten de talla media con el cuerpo
moderadamente alargado y esbelto nariz con pequentildeos pliegos nasales
cinco aberturas branquiales de las cuales las dos uacuteltimas estaacuten situadas
sobre la base de la aleta pectoral Ojos ovalados situados a los lados de la
cabeza boca grande y arqueada con pliegues labiales moderadamente
largos Habita en mares tropicales y templados en aguas libres arenosas o
de fangos cercanos a la costa en zonas con profundidades de 20 a 200 m
durante los meses de verano migra solo o en pequentildeos grupos a las aguas
litorales Son viviacuteparos paren sus criacuteas despueacutes de 10 meses de gestacioacuten
durante los meses de verano las cuales miden unos 40 cm En la Figura 11
se muestra la morfologiacutea del cazoacuten
Figura 11 Morfologiacutea del cazoacuten (Galeorhinus galeus) (Cifuentes et al 1997)
Tanto en el Golfo de Meacutexico como en el Oceacuteano Paciacutefico existen zonas de
pesca de cazoacuten donde la captura anual presenta una clara tendencia a la
baja
4
12 Produccioacuten Nacional y Consumo Las entidades mexicanas con mayor produccioacuten anual de cazoacuten se muestran
en la Figura 12 Por su parte en la Figura 13 se muestra la produccioacuten de
tiburoacuten y cazoacuten en la uacuteltima deacutecada observaacutendose un decremento en su
produccioacuten
Figura 1 2 Zonas costeras productoras de cazoacuten en Meacutexico (CONAPESCA 2014)
Figura 13 Serie histoacuterica de produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten (peso en toneladas) (CONAPESCA 2014)
En la Figura 14 se muestra la participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten o cazoacuten de las principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana
5
Figura 14 Participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten de las
principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana (CONAPESCA 2014)
El cazoacuten es una especie consumida frecuentemente en Meacutexico ya que
seguacuten un estudio de mercado realizado por CONAPESCA se encuentra en
el seacuteptimo lugar de consumo de pescados y mariscos de la dieta de los
mexicanos soacutelo por debajo del camaroacuten mojarra atuacuten sierra pulpo y
huachinango (CONAPESCA 2014)
Figura 15 Cantidad porcentual de pescados o mariscos consumidos con mayor
frecuencia a nivel nacional (CONAPESCA 2014)
6
13 Uso de desperdicios pesqueros El procesamiento de pescado genera enormes cantidades de desechos Se
estima que los residuos de procesamiento despueacutes del fileteado representan
aproximadamente el 30 del peso total de pescado entre piel y huesos
restantes del fileteado (Shahidi 1994)
En Meacutexico existe una gran problemaacutetica con respecto al manejo de desechos
de pesqueriacutea Una razoacuten es la falta de una cultura de sustentabilidad para el
manejo de residuos la ausencia de poliacuteticas para el aprovechamiento
integral de los productos pesqueros lo que ocasiona que los residuos no
reciban un manejo apropiado y sean desechados en el mar playas en
tiraderos a cielo abierto o rellenos sanitarios sin tratamiento previo El
problema se complica por las malas praacutecticas de manejo dentro de la cadena
productiva e infraestructura inadecuada para su tratamiento y disposicioacuten
(SEMARNAT Simposium Internacional de Residuos 2012)
Con la finalidad de utilizar estos residuos se han desarrollado meacutetodos para
la conversioacuten de desperdicio pesquero en productos para el consumo
humano alimentos de origen animal y otros productos de importancia
comercial Entre los usos actuales maacutes importantes de los desechos de
pescado estaacuten la produccioacuten de harina la extraccioacuten de colaacutegeno y
antioxidantes La utilizacioacuten de desechos de pescado ayuda a eliminar
aspectos nocivos ambientales y a mejorar la calidad en su procesamiento de
pescado
7
14 Colaacutegeno Es la familia de proteiacutenas fibrosas que forma parte de la matriz extracelular
del tejido conectivo es la proteiacutena maacutes abundante de origen animal
(Muyonga et al 2004) El colaacutegeno es un componente importante de todos
los tejidos conectivos del cuerpo se encuentra en la piel huesos tendones
cartiacutelagos vasos sanguiacuteneos dientes coacuternea pero en especial en los tejidos
asociados a la piel y los huesos tambieacuten se encuentra en el tejido intersticial
de praacutecticamente todos los oacuterganos En cada uno de estos tejidos tiene una
estructura caracteriacutestica acorde con la funcioacuten que desempentildea la cual es principalmente mantener su estructura e integridad (Gelse et al 2003)
Constituye aproximadamente del 25-30 de las proteiacutenas de los organismos
animales (Bea et al 2008)
La unidad fundamental del colaacutegeno es una moleacutecula de estructura interna
de triple heacutelice llamada tropocolaacutegeno la cual tiene un peso molecular de
285 kDa estaacute formado por tres cadenas polipeptiacutedicas de igual tamantildeo cada
una de las cuales es una heacutelice levoacutegira que pueden ser de tipo α o β dependiendo de las variaciones de aminoaacutecidos Las tres cadenas se
enrollan para formar una triple heacutelice dextroacutegira con tres residuos de
aminoaacutecidos por vuelta de aproximadamente 300 nm de longitud la cadena
tiene un peso molecular de aproximadamente 105 kDa La moleacutecula de
colaacutegeno se estabiliza por puentes de hidroacutegeno entre las cadenas y por las
interacciones de los residuos de aminoaacutecidos que se extienden radialmente
con moleacuteculas de agua de ahiacute su alta resistencia y propiedades de retencioacuten
de humedad (Gelse et al 2003)
Existen 21 variantes de colaacutegeno denominadas tipo I-XIX (Bea et al 2008)
Por ejemplo los tipos I II III y V son los colaacutegenos fibrosos El colaacutegeno tipo
l se encuentra en todos los tejidos conectivos incluyendo huesos y piel es la
forma maacutes abundante Este es un heteropoliacutemero de dos cadenas de α-1 y
una cadena α-2 se compone de un tercio de glicina no contiene triptoacutefano o
cisteiacutena y la concentracioacuten de tirosina e histidina son muy bajas
8
El tipo II es principalmente encontrado en el cartiacutelago y en el humor viacutetreo el
tipo III es visto en la piel pulmoacuten y tejido vascular y el tipo IV estaacute presente
en las membranas basales
Cada cadena polipeptiacutedica de colaacutegeno tiene cerca de 1000 residuos de
aminoaacutecidos La composicioacuten que presentan es caracteriacutestica glicina 33
prolina de 12-20 4-hidroxiprolina 10 y 5-hidroxilisina la cual
generalmente en menor proporcioacuten carece de cisteiacutena y la proporcioacuten de
triptoacutefano es muy pequentildea Hay veinte aminoaacutecidos diferentes en cada
cadena α y se encuentran en un patroacuten especiacutefico repetido (Glicina-X-Y)
donde frecuentemente ldquoXrdquo es prolina y ldquoYrdquo hidroxiprolina Debido a que el
interior de la superheacutelice dextroacutegira del tropocolaacutegeno es muy compacto el
uacutenico residuo que puede situarse interiormente es la glicina (Garrido et al
2006)
En la Figura 16 se representa la triple heacutelice de colaacutegeno y se indica el tipo
de cadena polipeptiacutedica constituyente de los colaacutegenos I II y III
Figura 16 Representacioacuten de la estructura del colaacutegeno
9
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea En la mayoriacutea de tipos de colaacutegeno de pescado se han encontrado dos
variantes de la cadena A que normalmente son designados como α-1 y α-2
A pesar de tener aproximadamente el mismo peso molecular (95 Da) estas
variantes pueden separarse por medio de una electroforesis en gel de
poliacrilamida con dodecilsulfato de sodio (SDS-PAGE) debido a su diferente
afinidad por este surfactante Las cadenas α-2 en presencia de SDS sufren
una mayor desnaturalizacioacuten en comparacioacuten con las cadenas α-1 (Ninan
2009)
El colaacutegeno de pescado variacutea ampliamente en su composicioacuten de
aminoaacutecidos En particular los niveles de prolina e hidroxiprolina variacutean
significativamente entre especies de peces La proporcioacuten de hidroxiprolina
depende de la temperatura ambiental en el habitad del pescado y afecta la
estabilidad teacutermica del colaacutegeno Los peces que viven en entornos friacuteos
tienen menor contenido de eacutesta y presentan menor estabilidad teacutermica que
aquellos que viven en entornos caacutelidos El colaacutegeno de peces de agua friacutea
contiene niveles maacutes altos de aminoaacutecidos con grupo hidroxilo serina y
treonina (Ninan 2009)
15 Empaques activos Los alimentos con base lipiacutedica se deterioran al sufrir diversas reacciones de
degradacioacuten tanto por calentamiento como durante un almacenamiento
prolongado y en condiciones no oacuteptimas de almacenamiento Los procesos
principales de deterioro son las reacciones de oxidacioacuten eacutesta es la forma de
deterioro de los alimentos maacutes importante luego de la producida por
microorganismos
Algunas formas de controlar y reducir la oxidacioacuten son la exclusioacuten del
oxiacutegeno del alimento envasado al vaciacuteo el uso de materiales impermeables
al oxiacutegeno el empleo de bajas temperaturas de almacenamiento la
proteccioacuten frente a la luz o la incorporacioacuten de antioxidantes
10
Con la finalidad de reducir la oxidacioacuten en los alimentos y el deterioro de los
mismos se ha desarrollado la tecnologiacutea de empaques activos los cuales
tienen como finalidad proteger los alimentos con un alto contenido de liacutepidos
Se llaman activos porque se les ha incorporado un antioxidante mediante el
cual los empaques activos son capaces de retrasar la oxidacioacuten
(Jongjareonrak et al 2008)
151 Peliacuteculas Una peliacutecula o recubrimiento se define como una capa delgada y continua de
material comestible aplicada a los alimentos ya sea por inmersioacuten rociacuteo o
como envoltura que provee una barrera selectiva contra la transferencia de
gases vapores y solutos ofreciendo tambieacuten proteccioacuten fiacutesica La formacioacuten
de peliacuteculas generalmente consiste de al menos dos componentes un
poliacutemero de alto peso molecular (ejemplo polisacaacuteridos o proteiacutenas) y un
plastificante (Cuq et al 1997) Un plastificante es definido como una
moleacutecula de bajo peso molecular poco volaacutetil y de naturaleza quiacutemica similar
a la del poliacutemero que contribuye a la formacioacuten de la peliacutecula Un plastificante
debe de ser miscible con el poliacutemero (Bertuzzi 2002)
La elaboracioacuten de peliacuteculas requiere de al menos una moleacutecula capaz de
formar una matriz continua con una cohesioacuten adecuada La adicioacuten de un
agente plastificante a las peliacuteculas comestibles se requiere para superar la
fragilidad provocada por las elevadas fuerzas intermoleculares entre las
cadenas de poliacutemeros Los plastificantes reducen estas fuerzas y aumentan
la movilidad de las cadenas polimeacutericas por lo que se incrementa la
flexibilidad y extensibilidad de la peliacutecula
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) y la permeabilidad al oxiacutegeno (PO)
son las propiedades de barrera maacutes investigadas para conocer la capacidad
de las peliacuteculas para proteger los alimentos frente a factores ambientales
(Damoradan y Paraf 1997) Ademaacutes de las propiedades de barrera se
deben considerar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas a fin de
11
caracterizar la proteccioacuten que brindan contra un abuso mecaacutenico durante la
manipulacioacuten y almacenamiento Las pruebas de extensioacuten y de puncioacuten
proveen informacioacuten acerca de la flexibilidad y elongacioacuten del material de
empaque propiedades que son resultado de la interaccioacuten cadena-cadena
de los poliacutemeros que conforman la peliacutecula si se incrementan estas
interacciones se obtienen peliacuteculas maacutes fuertes pero menos flexibles
152 Peliacuteculas de proteiacutena Las proteiacutenas son poliacutemeros altamente complejos y su diversidad funcional
depende mayoritariamente de su estructura quiacutemica Por ejemplo mientras
otros biopoliacutemeros tales como los polisacaacuteridos y aacutecidos nucleicos estaacuten
conformados por uno o pocos tipos de monoacutemeros las proteiacutenas y los
polipeacuteptidos estaacuten conformados por combinaciones de 20 aminoaacutecidos
diferentes (19 α-aminoaacutecidos y un iminoaacutecido) unidos mediante enlaces
amida denominados enlaces peptiacutedicos (Damodaran y Paraf 1997)
Entre las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno y la gelatina han tenido mayor
importancia en la produccioacuten de peliacuteculas (Damodaran y Paraf 1997) Estas
proteiacutenas han sido normalmente extraiacutedas de desperdicios generados del
sacrificio animal (Cuq et al 1997) Las moleacuteculas de proteiacutena fibrosa
extensas estaacuten asociadas fuertemente unas con otras generalmente
mediante enlaces de hidrogeno Las proteiacutenas globulares se pliegan en
estructuras esfeacutericas complejas unidas entre siacute por la combinacioacuten de
interacciones de hidrogeno ioacutenica hidrofoacutebicas y covalentes tales como los
puentes de disulfuro (Scope 1994) Sus propiedades fiacutesicas y quiacutemicas
dependen de la cantidad e identidad de los aminoaacutecidos constituyentes y de
su ubicacioacuten dentro de las cadenas de proteiacutena
Las peliacuteculas de proteiacutena se forman generalmente a partir de soluciones de
proteiacutena solubilizada o dispersada en disolventes o acarreadores volaacutetiles
Los solventes o acarreadores volaacutetiles son por lo general agua etanol o
mezclas etanolagua en diferentes proporciones (Kester y Fennema 1986)
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas 24
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor 24
28 Propiedades mecaacutenicas 24
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten 26
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten 26
29 Propiedades de Barrera 27
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) 27
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) 29
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN 32
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico 32
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico 33
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena 36
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico 37
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas 38
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) 41
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ 42
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas 43
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten 43
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten 47
39 Propiedades de barrera 49
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) 49
392 Permeabilidad al oxiacutegeno 51
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) 53
CAPITULO IV CONCLUSIONES 56
BIBLIOGRAFIacuteA 58
1
INTRODUCCIOacuteN A la par del desarrollo de la industrializacioacuten en la produccioacuten de alimentos
se ha presentado un aumento en el uso de poliacutemeros sinteacuteticos para
protegerlos Los envases son utilizados para la conservacioacuten y
comercializacioacuten de los alimentos teniendo como funcioacuten principal ofrecer
proteccioacuten frente a cambios fiacutesicos quiacutemicos y contaminacioacuten microbiana La
utilizacioacuten de poliacutemeros sinteacuteticos en los envases genera residuos que
representan un gran problema ecoloacutegico a nivel mundial Por tal motivo con
la finalidad de reducir las consecuencias ambientales (Arvanitoyannis et al
1997) se han empleado poliacutemeros a base material biodegradable como
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos
Actualmente se han desarrollado empaques alternativos utilizando peliacuteculas
de proteiacutenas de piel de tiburoacuten las cuales presentan propiedades mecaacutenicas
que las hacen adecuadas para actuar como barreras protectoras alternativas
frente a los plaacutesticos sinteacuteticos en buena parte de lenta biodegradacioacuten Para
la formacioacuten de estas peliacuteculas es necesario tener un componente capaz de
construir una matriz estructural con suficiente cohesioacuten como son las
moleacuteculas de proteiacutena los polisacaacuteridos y los liacutepidos ademaacutes de la adicioacuten
de plastificantes como polioles y diversas sustancias que les brindan una
mejor funcionalidad como barrera fiacutesica y de permeabilidad
En el presente trabajo se plantea la elaboracioacuten de peliacuteculas a partir de
proteiacutenas de piel de cazoacuten que ademaacutes presenten actividad antioxidante La
importancia principal de la elaboracioacuten de peliacuteculas activas es la
incorporacioacuten de antioxidantes moleacuteculas que poseen la capacidad de
retardar la oxidacioacuten y que en este caso son de origen natural Estas
peliacuteculas tienen como principal funcioacuten alargar la vida de anaquel de los
alimentos debido a la reduccioacuten de la velocidad de la oxidacioacuten lipiacutedica la
regulacioacuten de la concentracioacuten de oxiacutegeno y el control de la permeabilidad al
vapor de agua
2
OBJETIVOS
Objetivo general
Desarrollar peliacuteculas activas a partir de un concentrado proteiacutenico
proveniente de la piel de pesqueriacutea de tiburoacuten para utilizar como envase
primario de sistemas alimentarios
Objetivos particulares
Elaborar peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico mediante
la adicioacuten de antioxidantes por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
Determinar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas control y de
las peliacuteculas activas fuerza de fractura en la extensioacuten y fuerza de
fractura a la puncioacuten
Evaluar las propiedades de barrera de las peliacuteculas control y de las
activas permeabilidad al vapor de agua y permeabilidad al oxiacutegeno
Evaluar el efecto antioxidante que presentan las peliacuteculas activas
3
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES
11 El tiburoacuten en Meacutexico El cazoacuten (Galeorhinus galeus) es un tiburoacuten de talla media con el cuerpo
moderadamente alargado y esbelto nariz con pequentildeos pliegos nasales
cinco aberturas branquiales de las cuales las dos uacuteltimas estaacuten situadas
sobre la base de la aleta pectoral Ojos ovalados situados a los lados de la
cabeza boca grande y arqueada con pliegues labiales moderadamente
largos Habita en mares tropicales y templados en aguas libres arenosas o
de fangos cercanos a la costa en zonas con profundidades de 20 a 200 m
durante los meses de verano migra solo o en pequentildeos grupos a las aguas
litorales Son viviacuteparos paren sus criacuteas despueacutes de 10 meses de gestacioacuten
durante los meses de verano las cuales miden unos 40 cm En la Figura 11
se muestra la morfologiacutea del cazoacuten
Figura 11 Morfologiacutea del cazoacuten (Galeorhinus galeus) (Cifuentes et al 1997)
Tanto en el Golfo de Meacutexico como en el Oceacuteano Paciacutefico existen zonas de
pesca de cazoacuten donde la captura anual presenta una clara tendencia a la
baja
4
12 Produccioacuten Nacional y Consumo Las entidades mexicanas con mayor produccioacuten anual de cazoacuten se muestran
en la Figura 12 Por su parte en la Figura 13 se muestra la produccioacuten de
tiburoacuten y cazoacuten en la uacuteltima deacutecada observaacutendose un decremento en su
produccioacuten
Figura 1 2 Zonas costeras productoras de cazoacuten en Meacutexico (CONAPESCA 2014)
Figura 13 Serie histoacuterica de produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten (peso en toneladas) (CONAPESCA 2014)
En la Figura 14 se muestra la participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten o cazoacuten de las principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana
5
Figura 14 Participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten de las
principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana (CONAPESCA 2014)
El cazoacuten es una especie consumida frecuentemente en Meacutexico ya que
seguacuten un estudio de mercado realizado por CONAPESCA se encuentra en
el seacuteptimo lugar de consumo de pescados y mariscos de la dieta de los
mexicanos soacutelo por debajo del camaroacuten mojarra atuacuten sierra pulpo y
huachinango (CONAPESCA 2014)
Figura 15 Cantidad porcentual de pescados o mariscos consumidos con mayor
frecuencia a nivel nacional (CONAPESCA 2014)
6
13 Uso de desperdicios pesqueros El procesamiento de pescado genera enormes cantidades de desechos Se
estima que los residuos de procesamiento despueacutes del fileteado representan
aproximadamente el 30 del peso total de pescado entre piel y huesos
restantes del fileteado (Shahidi 1994)
En Meacutexico existe una gran problemaacutetica con respecto al manejo de desechos
de pesqueriacutea Una razoacuten es la falta de una cultura de sustentabilidad para el
manejo de residuos la ausencia de poliacuteticas para el aprovechamiento
integral de los productos pesqueros lo que ocasiona que los residuos no
reciban un manejo apropiado y sean desechados en el mar playas en
tiraderos a cielo abierto o rellenos sanitarios sin tratamiento previo El
problema se complica por las malas praacutecticas de manejo dentro de la cadena
productiva e infraestructura inadecuada para su tratamiento y disposicioacuten
(SEMARNAT Simposium Internacional de Residuos 2012)
Con la finalidad de utilizar estos residuos se han desarrollado meacutetodos para
la conversioacuten de desperdicio pesquero en productos para el consumo
humano alimentos de origen animal y otros productos de importancia
comercial Entre los usos actuales maacutes importantes de los desechos de
pescado estaacuten la produccioacuten de harina la extraccioacuten de colaacutegeno y
antioxidantes La utilizacioacuten de desechos de pescado ayuda a eliminar
aspectos nocivos ambientales y a mejorar la calidad en su procesamiento de
pescado
7
14 Colaacutegeno Es la familia de proteiacutenas fibrosas que forma parte de la matriz extracelular
del tejido conectivo es la proteiacutena maacutes abundante de origen animal
(Muyonga et al 2004) El colaacutegeno es un componente importante de todos
los tejidos conectivos del cuerpo se encuentra en la piel huesos tendones
cartiacutelagos vasos sanguiacuteneos dientes coacuternea pero en especial en los tejidos
asociados a la piel y los huesos tambieacuten se encuentra en el tejido intersticial
de praacutecticamente todos los oacuterganos En cada uno de estos tejidos tiene una
estructura caracteriacutestica acorde con la funcioacuten que desempentildea la cual es principalmente mantener su estructura e integridad (Gelse et al 2003)
Constituye aproximadamente del 25-30 de las proteiacutenas de los organismos
animales (Bea et al 2008)
La unidad fundamental del colaacutegeno es una moleacutecula de estructura interna
de triple heacutelice llamada tropocolaacutegeno la cual tiene un peso molecular de
285 kDa estaacute formado por tres cadenas polipeptiacutedicas de igual tamantildeo cada
una de las cuales es una heacutelice levoacutegira que pueden ser de tipo α o β dependiendo de las variaciones de aminoaacutecidos Las tres cadenas se
enrollan para formar una triple heacutelice dextroacutegira con tres residuos de
aminoaacutecidos por vuelta de aproximadamente 300 nm de longitud la cadena
tiene un peso molecular de aproximadamente 105 kDa La moleacutecula de
colaacutegeno se estabiliza por puentes de hidroacutegeno entre las cadenas y por las
interacciones de los residuos de aminoaacutecidos que se extienden radialmente
con moleacuteculas de agua de ahiacute su alta resistencia y propiedades de retencioacuten
de humedad (Gelse et al 2003)
Existen 21 variantes de colaacutegeno denominadas tipo I-XIX (Bea et al 2008)
Por ejemplo los tipos I II III y V son los colaacutegenos fibrosos El colaacutegeno tipo
l se encuentra en todos los tejidos conectivos incluyendo huesos y piel es la
forma maacutes abundante Este es un heteropoliacutemero de dos cadenas de α-1 y
una cadena α-2 se compone de un tercio de glicina no contiene triptoacutefano o
cisteiacutena y la concentracioacuten de tirosina e histidina son muy bajas
8
El tipo II es principalmente encontrado en el cartiacutelago y en el humor viacutetreo el
tipo III es visto en la piel pulmoacuten y tejido vascular y el tipo IV estaacute presente
en las membranas basales
Cada cadena polipeptiacutedica de colaacutegeno tiene cerca de 1000 residuos de
aminoaacutecidos La composicioacuten que presentan es caracteriacutestica glicina 33
prolina de 12-20 4-hidroxiprolina 10 y 5-hidroxilisina la cual
generalmente en menor proporcioacuten carece de cisteiacutena y la proporcioacuten de
triptoacutefano es muy pequentildea Hay veinte aminoaacutecidos diferentes en cada
cadena α y se encuentran en un patroacuten especiacutefico repetido (Glicina-X-Y)
donde frecuentemente ldquoXrdquo es prolina y ldquoYrdquo hidroxiprolina Debido a que el
interior de la superheacutelice dextroacutegira del tropocolaacutegeno es muy compacto el
uacutenico residuo que puede situarse interiormente es la glicina (Garrido et al
2006)
En la Figura 16 se representa la triple heacutelice de colaacutegeno y se indica el tipo
de cadena polipeptiacutedica constituyente de los colaacutegenos I II y III
Figura 16 Representacioacuten de la estructura del colaacutegeno
9
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea En la mayoriacutea de tipos de colaacutegeno de pescado se han encontrado dos
variantes de la cadena A que normalmente son designados como α-1 y α-2
A pesar de tener aproximadamente el mismo peso molecular (95 Da) estas
variantes pueden separarse por medio de una electroforesis en gel de
poliacrilamida con dodecilsulfato de sodio (SDS-PAGE) debido a su diferente
afinidad por este surfactante Las cadenas α-2 en presencia de SDS sufren
una mayor desnaturalizacioacuten en comparacioacuten con las cadenas α-1 (Ninan
2009)
El colaacutegeno de pescado variacutea ampliamente en su composicioacuten de
aminoaacutecidos En particular los niveles de prolina e hidroxiprolina variacutean
significativamente entre especies de peces La proporcioacuten de hidroxiprolina
depende de la temperatura ambiental en el habitad del pescado y afecta la
estabilidad teacutermica del colaacutegeno Los peces que viven en entornos friacuteos
tienen menor contenido de eacutesta y presentan menor estabilidad teacutermica que
aquellos que viven en entornos caacutelidos El colaacutegeno de peces de agua friacutea
contiene niveles maacutes altos de aminoaacutecidos con grupo hidroxilo serina y
treonina (Ninan 2009)
15 Empaques activos Los alimentos con base lipiacutedica se deterioran al sufrir diversas reacciones de
degradacioacuten tanto por calentamiento como durante un almacenamiento
prolongado y en condiciones no oacuteptimas de almacenamiento Los procesos
principales de deterioro son las reacciones de oxidacioacuten eacutesta es la forma de
deterioro de los alimentos maacutes importante luego de la producida por
microorganismos
Algunas formas de controlar y reducir la oxidacioacuten son la exclusioacuten del
oxiacutegeno del alimento envasado al vaciacuteo el uso de materiales impermeables
al oxiacutegeno el empleo de bajas temperaturas de almacenamiento la
proteccioacuten frente a la luz o la incorporacioacuten de antioxidantes
10
Con la finalidad de reducir la oxidacioacuten en los alimentos y el deterioro de los
mismos se ha desarrollado la tecnologiacutea de empaques activos los cuales
tienen como finalidad proteger los alimentos con un alto contenido de liacutepidos
Se llaman activos porque se les ha incorporado un antioxidante mediante el
cual los empaques activos son capaces de retrasar la oxidacioacuten
(Jongjareonrak et al 2008)
151 Peliacuteculas Una peliacutecula o recubrimiento se define como una capa delgada y continua de
material comestible aplicada a los alimentos ya sea por inmersioacuten rociacuteo o
como envoltura que provee una barrera selectiva contra la transferencia de
gases vapores y solutos ofreciendo tambieacuten proteccioacuten fiacutesica La formacioacuten
de peliacuteculas generalmente consiste de al menos dos componentes un
poliacutemero de alto peso molecular (ejemplo polisacaacuteridos o proteiacutenas) y un
plastificante (Cuq et al 1997) Un plastificante es definido como una
moleacutecula de bajo peso molecular poco volaacutetil y de naturaleza quiacutemica similar
a la del poliacutemero que contribuye a la formacioacuten de la peliacutecula Un plastificante
debe de ser miscible con el poliacutemero (Bertuzzi 2002)
La elaboracioacuten de peliacuteculas requiere de al menos una moleacutecula capaz de
formar una matriz continua con una cohesioacuten adecuada La adicioacuten de un
agente plastificante a las peliacuteculas comestibles se requiere para superar la
fragilidad provocada por las elevadas fuerzas intermoleculares entre las
cadenas de poliacutemeros Los plastificantes reducen estas fuerzas y aumentan
la movilidad de las cadenas polimeacutericas por lo que se incrementa la
flexibilidad y extensibilidad de la peliacutecula
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) y la permeabilidad al oxiacutegeno (PO)
son las propiedades de barrera maacutes investigadas para conocer la capacidad
de las peliacuteculas para proteger los alimentos frente a factores ambientales
(Damoradan y Paraf 1997) Ademaacutes de las propiedades de barrera se
deben considerar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas a fin de
11
caracterizar la proteccioacuten que brindan contra un abuso mecaacutenico durante la
manipulacioacuten y almacenamiento Las pruebas de extensioacuten y de puncioacuten
proveen informacioacuten acerca de la flexibilidad y elongacioacuten del material de
empaque propiedades que son resultado de la interaccioacuten cadena-cadena
de los poliacutemeros que conforman la peliacutecula si se incrementan estas
interacciones se obtienen peliacuteculas maacutes fuertes pero menos flexibles
152 Peliacuteculas de proteiacutena Las proteiacutenas son poliacutemeros altamente complejos y su diversidad funcional
depende mayoritariamente de su estructura quiacutemica Por ejemplo mientras
otros biopoliacutemeros tales como los polisacaacuteridos y aacutecidos nucleicos estaacuten
conformados por uno o pocos tipos de monoacutemeros las proteiacutenas y los
polipeacuteptidos estaacuten conformados por combinaciones de 20 aminoaacutecidos
diferentes (19 α-aminoaacutecidos y un iminoaacutecido) unidos mediante enlaces
amida denominados enlaces peptiacutedicos (Damodaran y Paraf 1997)
Entre las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno y la gelatina han tenido mayor
importancia en la produccioacuten de peliacuteculas (Damodaran y Paraf 1997) Estas
proteiacutenas han sido normalmente extraiacutedas de desperdicios generados del
sacrificio animal (Cuq et al 1997) Las moleacuteculas de proteiacutena fibrosa
extensas estaacuten asociadas fuertemente unas con otras generalmente
mediante enlaces de hidrogeno Las proteiacutenas globulares se pliegan en
estructuras esfeacutericas complejas unidas entre siacute por la combinacioacuten de
interacciones de hidrogeno ioacutenica hidrofoacutebicas y covalentes tales como los
puentes de disulfuro (Scope 1994) Sus propiedades fiacutesicas y quiacutemicas
dependen de la cantidad e identidad de los aminoaacutecidos constituyentes y de
su ubicacioacuten dentro de las cadenas de proteiacutena
Las peliacuteculas de proteiacutena se forman generalmente a partir de soluciones de
proteiacutena solubilizada o dispersada en disolventes o acarreadores volaacutetiles
Los solventes o acarreadores volaacutetiles son por lo general agua etanol o
mezclas etanolagua en diferentes proporciones (Kester y Fennema 1986)
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
1
INTRODUCCIOacuteN A la par del desarrollo de la industrializacioacuten en la produccioacuten de alimentos
se ha presentado un aumento en el uso de poliacutemeros sinteacuteticos para
protegerlos Los envases son utilizados para la conservacioacuten y
comercializacioacuten de los alimentos teniendo como funcioacuten principal ofrecer
proteccioacuten frente a cambios fiacutesicos quiacutemicos y contaminacioacuten microbiana La
utilizacioacuten de poliacutemeros sinteacuteticos en los envases genera residuos que
representan un gran problema ecoloacutegico a nivel mundial Por tal motivo con
la finalidad de reducir las consecuencias ambientales (Arvanitoyannis et al
1997) se han empleado poliacutemeros a base material biodegradable como
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos
Actualmente se han desarrollado empaques alternativos utilizando peliacuteculas
de proteiacutenas de piel de tiburoacuten las cuales presentan propiedades mecaacutenicas
que las hacen adecuadas para actuar como barreras protectoras alternativas
frente a los plaacutesticos sinteacuteticos en buena parte de lenta biodegradacioacuten Para
la formacioacuten de estas peliacuteculas es necesario tener un componente capaz de
construir una matriz estructural con suficiente cohesioacuten como son las
moleacuteculas de proteiacutena los polisacaacuteridos y los liacutepidos ademaacutes de la adicioacuten
de plastificantes como polioles y diversas sustancias que les brindan una
mejor funcionalidad como barrera fiacutesica y de permeabilidad
En el presente trabajo se plantea la elaboracioacuten de peliacuteculas a partir de
proteiacutenas de piel de cazoacuten que ademaacutes presenten actividad antioxidante La
importancia principal de la elaboracioacuten de peliacuteculas activas es la
incorporacioacuten de antioxidantes moleacuteculas que poseen la capacidad de
retardar la oxidacioacuten y que en este caso son de origen natural Estas
peliacuteculas tienen como principal funcioacuten alargar la vida de anaquel de los
alimentos debido a la reduccioacuten de la velocidad de la oxidacioacuten lipiacutedica la
regulacioacuten de la concentracioacuten de oxiacutegeno y el control de la permeabilidad al
vapor de agua
2
OBJETIVOS
Objetivo general
Desarrollar peliacuteculas activas a partir de un concentrado proteiacutenico
proveniente de la piel de pesqueriacutea de tiburoacuten para utilizar como envase
primario de sistemas alimentarios
Objetivos particulares
Elaborar peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico mediante
la adicioacuten de antioxidantes por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
Determinar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas control y de
las peliacuteculas activas fuerza de fractura en la extensioacuten y fuerza de
fractura a la puncioacuten
Evaluar las propiedades de barrera de las peliacuteculas control y de las
activas permeabilidad al vapor de agua y permeabilidad al oxiacutegeno
Evaluar el efecto antioxidante que presentan las peliacuteculas activas
3
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES
11 El tiburoacuten en Meacutexico El cazoacuten (Galeorhinus galeus) es un tiburoacuten de talla media con el cuerpo
moderadamente alargado y esbelto nariz con pequentildeos pliegos nasales
cinco aberturas branquiales de las cuales las dos uacuteltimas estaacuten situadas
sobre la base de la aleta pectoral Ojos ovalados situados a los lados de la
cabeza boca grande y arqueada con pliegues labiales moderadamente
largos Habita en mares tropicales y templados en aguas libres arenosas o
de fangos cercanos a la costa en zonas con profundidades de 20 a 200 m
durante los meses de verano migra solo o en pequentildeos grupos a las aguas
litorales Son viviacuteparos paren sus criacuteas despueacutes de 10 meses de gestacioacuten
durante los meses de verano las cuales miden unos 40 cm En la Figura 11
se muestra la morfologiacutea del cazoacuten
Figura 11 Morfologiacutea del cazoacuten (Galeorhinus galeus) (Cifuentes et al 1997)
Tanto en el Golfo de Meacutexico como en el Oceacuteano Paciacutefico existen zonas de
pesca de cazoacuten donde la captura anual presenta una clara tendencia a la
baja
4
12 Produccioacuten Nacional y Consumo Las entidades mexicanas con mayor produccioacuten anual de cazoacuten se muestran
en la Figura 12 Por su parte en la Figura 13 se muestra la produccioacuten de
tiburoacuten y cazoacuten en la uacuteltima deacutecada observaacutendose un decremento en su
produccioacuten
Figura 1 2 Zonas costeras productoras de cazoacuten en Meacutexico (CONAPESCA 2014)
Figura 13 Serie histoacuterica de produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten (peso en toneladas) (CONAPESCA 2014)
En la Figura 14 se muestra la participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten o cazoacuten de las principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana
5
Figura 14 Participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten de las
principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana (CONAPESCA 2014)
El cazoacuten es una especie consumida frecuentemente en Meacutexico ya que
seguacuten un estudio de mercado realizado por CONAPESCA se encuentra en
el seacuteptimo lugar de consumo de pescados y mariscos de la dieta de los
mexicanos soacutelo por debajo del camaroacuten mojarra atuacuten sierra pulpo y
huachinango (CONAPESCA 2014)
Figura 15 Cantidad porcentual de pescados o mariscos consumidos con mayor
frecuencia a nivel nacional (CONAPESCA 2014)
6
13 Uso de desperdicios pesqueros El procesamiento de pescado genera enormes cantidades de desechos Se
estima que los residuos de procesamiento despueacutes del fileteado representan
aproximadamente el 30 del peso total de pescado entre piel y huesos
restantes del fileteado (Shahidi 1994)
En Meacutexico existe una gran problemaacutetica con respecto al manejo de desechos
de pesqueriacutea Una razoacuten es la falta de una cultura de sustentabilidad para el
manejo de residuos la ausencia de poliacuteticas para el aprovechamiento
integral de los productos pesqueros lo que ocasiona que los residuos no
reciban un manejo apropiado y sean desechados en el mar playas en
tiraderos a cielo abierto o rellenos sanitarios sin tratamiento previo El
problema se complica por las malas praacutecticas de manejo dentro de la cadena
productiva e infraestructura inadecuada para su tratamiento y disposicioacuten
(SEMARNAT Simposium Internacional de Residuos 2012)
Con la finalidad de utilizar estos residuos se han desarrollado meacutetodos para
la conversioacuten de desperdicio pesquero en productos para el consumo
humano alimentos de origen animal y otros productos de importancia
comercial Entre los usos actuales maacutes importantes de los desechos de
pescado estaacuten la produccioacuten de harina la extraccioacuten de colaacutegeno y
antioxidantes La utilizacioacuten de desechos de pescado ayuda a eliminar
aspectos nocivos ambientales y a mejorar la calidad en su procesamiento de
pescado
7
14 Colaacutegeno Es la familia de proteiacutenas fibrosas que forma parte de la matriz extracelular
del tejido conectivo es la proteiacutena maacutes abundante de origen animal
(Muyonga et al 2004) El colaacutegeno es un componente importante de todos
los tejidos conectivos del cuerpo se encuentra en la piel huesos tendones
cartiacutelagos vasos sanguiacuteneos dientes coacuternea pero en especial en los tejidos
asociados a la piel y los huesos tambieacuten se encuentra en el tejido intersticial
de praacutecticamente todos los oacuterganos En cada uno de estos tejidos tiene una
estructura caracteriacutestica acorde con la funcioacuten que desempentildea la cual es principalmente mantener su estructura e integridad (Gelse et al 2003)
Constituye aproximadamente del 25-30 de las proteiacutenas de los organismos
animales (Bea et al 2008)
La unidad fundamental del colaacutegeno es una moleacutecula de estructura interna
de triple heacutelice llamada tropocolaacutegeno la cual tiene un peso molecular de
285 kDa estaacute formado por tres cadenas polipeptiacutedicas de igual tamantildeo cada
una de las cuales es una heacutelice levoacutegira que pueden ser de tipo α o β dependiendo de las variaciones de aminoaacutecidos Las tres cadenas se
enrollan para formar una triple heacutelice dextroacutegira con tres residuos de
aminoaacutecidos por vuelta de aproximadamente 300 nm de longitud la cadena
tiene un peso molecular de aproximadamente 105 kDa La moleacutecula de
colaacutegeno se estabiliza por puentes de hidroacutegeno entre las cadenas y por las
interacciones de los residuos de aminoaacutecidos que se extienden radialmente
con moleacuteculas de agua de ahiacute su alta resistencia y propiedades de retencioacuten
de humedad (Gelse et al 2003)
Existen 21 variantes de colaacutegeno denominadas tipo I-XIX (Bea et al 2008)
Por ejemplo los tipos I II III y V son los colaacutegenos fibrosos El colaacutegeno tipo
l se encuentra en todos los tejidos conectivos incluyendo huesos y piel es la
forma maacutes abundante Este es un heteropoliacutemero de dos cadenas de α-1 y
una cadena α-2 se compone de un tercio de glicina no contiene triptoacutefano o
cisteiacutena y la concentracioacuten de tirosina e histidina son muy bajas
8
El tipo II es principalmente encontrado en el cartiacutelago y en el humor viacutetreo el
tipo III es visto en la piel pulmoacuten y tejido vascular y el tipo IV estaacute presente
en las membranas basales
Cada cadena polipeptiacutedica de colaacutegeno tiene cerca de 1000 residuos de
aminoaacutecidos La composicioacuten que presentan es caracteriacutestica glicina 33
prolina de 12-20 4-hidroxiprolina 10 y 5-hidroxilisina la cual
generalmente en menor proporcioacuten carece de cisteiacutena y la proporcioacuten de
triptoacutefano es muy pequentildea Hay veinte aminoaacutecidos diferentes en cada
cadena α y se encuentran en un patroacuten especiacutefico repetido (Glicina-X-Y)
donde frecuentemente ldquoXrdquo es prolina y ldquoYrdquo hidroxiprolina Debido a que el
interior de la superheacutelice dextroacutegira del tropocolaacutegeno es muy compacto el
uacutenico residuo que puede situarse interiormente es la glicina (Garrido et al
2006)
En la Figura 16 se representa la triple heacutelice de colaacutegeno y se indica el tipo
de cadena polipeptiacutedica constituyente de los colaacutegenos I II y III
Figura 16 Representacioacuten de la estructura del colaacutegeno
9
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea En la mayoriacutea de tipos de colaacutegeno de pescado se han encontrado dos
variantes de la cadena A que normalmente son designados como α-1 y α-2
A pesar de tener aproximadamente el mismo peso molecular (95 Da) estas
variantes pueden separarse por medio de una electroforesis en gel de
poliacrilamida con dodecilsulfato de sodio (SDS-PAGE) debido a su diferente
afinidad por este surfactante Las cadenas α-2 en presencia de SDS sufren
una mayor desnaturalizacioacuten en comparacioacuten con las cadenas α-1 (Ninan
2009)
El colaacutegeno de pescado variacutea ampliamente en su composicioacuten de
aminoaacutecidos En particular los niveles de prolina e hidroxiprolina variacutean
significativamente entre especies de peces La proporcioacuten de hidroxiprolina
depende de la temperatura ambiental en el habitad del pescado y afecta la
estabilidad teacutermica del colaacutegeno Los peces que viven en entornos friacuteos
tienen menor contenido de eacutesta y presentan menor estabilidad teacutermica que
aquellos que viven en entornos caacutelidos El colaacutegeno de peces de agua friacutea
contiene niveles maacutes altos de aminoaacutecidos con grupo hidroxilo serina y
treonina (Ninan 2009)
15 Empaques activos Los alimentos con base lipiacutedica se deterioran al sufrir diversas reacciones de
degradacioacuten tanto por calentamiento como durante un almacenamiento
prolongado y en condiciones no oacuteptimas de almacenamiento Los procesos
principales de deterioro son las reacciones de oxidacioacuten eacutesta es la forma de
deterioro de los alimentos maacutes importante luego de la producida por
microorganismos
Algunas formas de controlar y reducir la oxidacioacuten son la exclusioacuten del
oxiacutegeno del alimento envasado al vaciacuteo el uso de materiales impermeables
al oxiacutegeno el empleo de bajas temperaturas de almacenamiento la
proteccioacuten frente a la luz o la incorporacioacuten de antioxidantes
10
Con la finalidad de reducir la oxidacioacuten en los alimentos y el deterioro de los
mismos se ha desarrollado la tecnologiacutea de empaques activos los cuales
tienen como finalidad proteger los alimentos con un alto contenido de liacutepidos
Se llaman activos porque se les ha incorporado un antioxidante mediante el
cual los empaques activos son capaces de retrasar la oxidacioacuten
(Jongjareonrak et al 2008)
151 Peliacuteculas Una peliacutecula o recubrimiento se define como una capa delgada y continua de
material comestible aplicada a los alimentos ya sea por inmersioacuten rociacuteo o
como envoltura que provee una barrera selectiva contra la transferencia de
gases vapores y solutos ofreciendo tambieacuten proteccioacuten fiacutesica La formacioacuten
de peliacuteculas generalmente consiste de al menos dos componentes un
poliacutemero de alto peso molecular (ejemplo polisacaacuteridos o proteiacutenas) y un
plastificante (Cuq et al 1997) Un plastificante es definido como una
moleacutecula de bajo peso molecular poco volaacutetil y de naturaleza quiacutemica similar
a la del poliacutemero que contribuye a la formacioacuten de la peliacutecula Un plastificante
debe de ser miscible con el poliacutemero (Bertuzzi 2002)
La elaboracioacuten de peliacuteculas requiere de al menos una moleacutecula capaz de
formar una matriz continua con una cohesioacuten adecuada La adicioacuten de un
agente plastificante a las peliacuteculas comestibles se requiere para superar la
fragilidad provocada por las elevadas fuerzas intermoleculares entre las
cadenas de poliacutemeros Los plastificantes reducen estas fuerzas y aumentan
la movilidad de las cadenas polimeacutericas por lo que se incrementa la
flexibilidad y extensibilidad de la peliacutecula
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) y la permeabilidad al oxiacutegeno (PO)
son las propiedades de barrera maacutes investigadas para conocer la capacidad
de las peliacuteculas para proteger los alimentos frente a factores ambientales
(Damoradan y Paraf 1997) Ademaacutes de las propiedades de barrera se
deben considerar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas a fin de
11
caracterizar la proteccioacuten que brindan contra un abuso mecaacutenico durante la
manipulacioacuten y almacenamiento Las pruebas de extensioacuten y de puncioacuten
proveen informacioacuten acerca de la flexibilidad y elongacioacuten del material de
empaque propiedades que son resultado de la interaccioacuten cadena-cadena
de los poliacutemeros que conforman la peliacutecula si se incrementan estas
interacciones se obtienen peliacuteculas maacutes fuertes pero menos flexibles
152 Peliacuteculas de proteiacutena Las proteiacutenas son poliacutemeros altamente complejos y su diversidad funcional
depende mayoritariamente de su estructura quiacutemica Por ejemplo mientras
otros biopoliacutemeros tales como los polisacaacuteridos y aacutecidos nucleicos estaacuten
conformados por uno o pocos tipos de monoacutemeros las proteiacutenas y los
polipeacuteptidos estaacuten conformados por combinaciones de 20 aminoaacutecidos
diferentes (19 α-aminoaacutecidos y un iminoaacutecido) unidos mediante enlaces
amida denominados enlaces peptiacutedicos (Damodaran y Paraf 1997)
Entre las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno y la gelatina han tenido mayor
importancia en la produccioacuten de peliacuteculas (Damodaran y Paraf 1997) Estas
proteiacutenas han sido normalmente extraiacutedas de desperdicios generados del
sacrificio animal (Cuq et al 1997) Las moleacuteculas de proteiacutena fibrosa
extensas estaacuten asociadas fuertemente unas con otras generalmente
mediante enlaces de hidrogeno Las proteiacutenas globulares se pliegan en
estructuras esfeacutericas complejas unidas entre siacute por la combinacioacuten de
interacciones de hidrogeno ioacutenica hidrofoacutebicas y covalentes tales como los
puentes de disulfuro (Scope 1994) Sus propiedades fiacutesicas y quiacutemicas
dependen de la cantidad e identidad de los aminoaacutecidos constituyentes y de
su ubicacioacuten dentro de las cadenas de proteiacutena
Las peliacuteculas de proteiacutena se forman generalmente a partir de soluciones de
proteiacutena solubilizada o dispersada en disolventes o acarreadores volaacutetiles
Los solventes o acarreadores volaacutetiles son por lo general agua etanol o
mezclas etanolagua en diferentes proporciones (Kester y Fennema 1986)
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
2
OBJETIVOS
Objetivo general
Desarrollar peliacuteculas activas a partir de un concentrado proteiacutenico
proveniente de la piel de pesqueriacutea de tiburoacuten para utilizar como envase
primario de sistemas alimentarios
Objetivos particulares
Elaborar peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico mediante
la adicioacuten de antioxidantes por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
Determinar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas control y de
las peliacuteculas activas fuerza de fractura en la extensioacuten y fuerza de
fractura a la puncioacuten
Evaluar las propiedades de barrera de las peliacuteculas control y de las
activas permeabilidad al vapor de agua y permeabilidad al oxiacutegeno
Evaluar el efecto antioxidante que presentan las peliacuteculas activas
3
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES
11 El tiburoacuten en Meacutexico El cazoacuten (Galeorhinus galeus) es un tiburoacuten de talla media con el cuerpo
moderadamente alargado y esbelto nariz con pequentildeos pliegos nasales
cinco aberturas branquiales de las cuales las dos uacuteltimas estaacuten situadas
sobre la base de la aleta pectoral Ojos ovalados situados a los lados de la
cabeza boca grande y arqueada con pliegues labiales moderadamente
largos Habita en mares tropicales y templados en aguas libres arenosas o
de fangos cercanos a la costa en zonas con profundidades de 20 a 200 m
durante los meses de verano migra solo o en pequentildeos grupos a las aguas
litorales Son viviacuteparos paren sus criacuteas despueacutes de 10 meses de gestacioacuten
durante los meses de verano las cuales miden unos 40 cm En la Figura 11
se muestra la morfologiacutea del cazoacuten
Figura 11 Morfologiacutea del cazoacuten (Galeorhinus galeus) (Cifuentes et al 1997)
Tanto en el Golfo de Meacutexico como en el Oceacuteano Paciacutefico existen zonas de
pesca de cazoacuten donde la captura anual presenta una clara tendencia a la
baja
4
12 Produccioacuten Nacional y Consumo Las entidades mexicanas con mayor produccioacuten anual de cazoacuten se muestran
en la Figura 12 Por su parte en la Figura 13 se muestra la produccioacuten de
tiburoacuten y cazoacuten en la uacuteltima deacutecada observaacutendose un decremento en su
produccioacuten
Figura 1 2 Zonas costeras productoras de cazoacuten en Meacutexico (CONAPESCA 2014)
Figura 13 Serie histoacuterica de produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten (peso en toneladas) (CONAPESCA 2014)
En la Figura 14 se muestra la participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten o cazoacuten de las principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana
5
Figura 14 Participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten de las
principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana (CONAPESCA 2014)
El cazoacuten es una especie consumida frecuentemente en Meacutexico ya que
seguacuten un estudio de mercado realizado por CONAPESCA se encuentra en
el seacuteptimo lugar de consumo de pescados y mariscos de la dieta de los
mexicanos soacutelo por debajo del camaroacuten mojarra atuacuten sierra pulpo y
huachinango (CONAPESCA 2014)
Figura 15 Cantidad porcentual de pescados o mariscos consumidos con mayor
frecuencia a nivel nacional (CONAPESCA 2014)
6
13 Uso de desperdicios pesqueros El procesamiento de pescado genera enormes cantidades de desechos Se
estima que los residuos de procesamiento despueacutes del fileteado representan
aproximadamente el 30 del peso total de pescado entre piel y huesos
restantes del fileteado (Shahidi 1994)
En Meacutexico existe una gran problemaacutetica con respecto al manejo de desechos
de pesqueriacutea Una razoacuten es la falta de una cultura de sustentabilidad para el
manejo de residuos la ausencia de poliacuteticas para el aprovechamiento
integral de los productos pesqueros lo que ocasiona que los residuos no
reciban un manejo apropiado y sean desechados en el mar playas en
tiraderos a cielo abierto o rellenos sanitarios sin tratamiento previo El
problema se complica por las malas praacutecticas de manejo dentro de la cadena
productiva e infraestructura inadecuada para su tratamiento y disposicioacuten
(SEMARNAT Simposium Internacional de Residuos 2012)
Con la finalidad de utilizar estos residuos se han desarrollado meacutetodos para
la conversioacuten de desperdicio pesquero en productos para el consumo
humano alimentos de origen animal y otros productos de importancia
comercial Entre los usos actuales maacutes importantes de los desechos de
pescado estaacuten la produccioacuten de harina la extraccioacuten de colaacutegeno y
antioxidantes La utilizacioacuten de desechos de pescado ayuda a eliminar
aspectos nocivos ambientales y a mejorar la calidad en su procesamiento de
pescado
7
14 Colaacutegeno Es la familia de proteiacutenas fibrosas que forma parte de la matriz extracelular
del tejido conectivo es la proteiacutena maacutes abundante de origen animal
(Muyonga et al 2004) El colaacutegeno es un componente importante de todos
los tejidos conectivos del cuerpo se encuentra en la piel huesos tendones
cartiacutelagos vasos sanguiacuteneos dientes coacuternea pero en especial en los tejidos
asociados a la piel y los huesos tambieacuten se encuentra en el tejido intersticial
de praacutecticamente todos los oacuterganos En cada uno de estos tejidos tiene una
estructura caracteriacutestica acorde con la funcioacuten que desempentildea la cual es principalmente mantener su estructura e integridad (Gelse et al 2003)
Constituye aproximadamente del 25-30 de las proteiacutenas de los organismos
animales (Bea et al 2008)
La unidad fundamental del colaacutegeno es una moleacutecula de estructura interna
de triple heacutelice llamada tropocolaacutegeno la cual tiene un peso molecular de
285 kDa estaacute formado por tres cadenas polipeptiacutedicas de igual tamantildeo cada
una de las cuales es una heacutelice levoacutegira que pueden ser de tipo α o β dependiendo de las variaciones de aminoaacutecidos Las tres cadenas se
enrollan para formar una triple heacutelice dextroacutegira con tres residuos de
aminoaacutecidos por vuelta de aproximadamente 300 nm de longitud la cadena
tiene un peso molecular de aproximadamente 105 kDa La moleacutecula de
colaacutegeno se estabiliza por puentes de hidroacutegeno entre las cadenas y por las
interacciones de los residuos de aminoaacutecidos que se extienden radialmente
con moleacuteculas de agua de ahiacute su alta resistencia y propiedades de retencioacuten
de humedad (Gelse et al 2003)
Existen 21 variantes de colaacutegeno denominadas tipo I-XIX (Bea et al 2008)
Por ejemplo los tipos I II III y V son los colaacutegenos fibrosos El colaacutegeno tipo
l se encuentra en todos los tejidos conectivos incluyendo huesos y piel es la
forma maacutes abundante Este es un heteropoliacutemero de dos cadenas de α-1 y
una cadena α-2 se compone de un tercio de glicina no contiene triptoacutefano o
cisteiacutena y la concentracioacuten de tirosina e histidina son muy bajas
8
El tipo II es principalmente encontrado en el cartiacutelago y en el humor viacutetreo el
tipo III es visto en la piel pulmoacuten y tejido vascular y el tipo IV estaacute presente
en las membranas basales
Cada cadena polipeptiacutedica de colaacutegeno tiene cerca de 1000 residuos de
aminoaacutecidos La composicioacuten que presentan es caracteriacutestica glicina 33
prolina de 12-20 4-hidroxiprolina 10 y 5-hidroxilisina la cual
generalmente en menor proporcioacuten carece de cisteiacutena y la proporcioacuten de
triptoacutefano es muy pequentildea Hay veinte aminoaacutecidos diferentes en cada
cadena α y se encuentran en un patroacuten especiacutefico repetido (Glicina-X-Y)
donde frecuentemente ldquoXrdquo es prolina y ldquoYrdquo hidroxiprolina Debido a que el
interior de la superheacutelice dextroacutegira del tropocolaacutegeno es muy compacto el
uacutenico residuo que puede situarse interiormente es la glicina (Garrido et al
2006)
En la Figura 16 se representa la triple heacutelice de colaacutegeno y se indica el tipo
de cadena polipeptiacutedica constituyente de los colaacutegenos I II y III
Figura 16 Representacioacuten de la estructura del colaacutegeno
9
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea En la mayoriacutea de tipos de colaacutegeno de pescado se han encontrado dos
variantes de la cadena A que normalmente son designados como α-1 y α-2
A pesar de tener aproximadamente el mismo peso molecular (95 Da) estas
variantes pueden separarse por medio de una electroforesis en gel de
poliacrilamida con dodecilsulfato de sodio (SDS-PAGE) debido a su diferente
afinidad por este surfactante Las cadenas α-2 en presencia de SDS sufren
una mayor desnaturalizacioacuten en comparacioacuten con las cadenas α-1 (Ninan
2009)
El colaacutegeno de pescado variacutea ampliamente en su composicioacuten de
aminoaacutecidos En particular los niveles de prolina e hidroxiprolina variacutean
significativamente entre especies de peces La proporcioacuten de hidroxiprolina
depende de la temperatura ambiental en el habitad del pescado y afecta la
estabilidad teacutermica del colaacutegeno Los peces que viven en entornos friacuteos
tienen menor contenido de eacutesta y presentan menor estabilidad teacutermica que
aquellos que viven en entornos caacutelidos El colaacutegeno de peces de agua friacutea
contiene niveles maacutes altos de aminoaacutecidos con grupo hidroxilo serina y
treonina (Ninan 2009)
15 Empaques activos Los alimentos con base lipiacutedica se deterioran al sufrir diversas reacciones de
degradacioacuten tanto por calentamiento como durante un almacenamiento
prolongado y en condiciones no oacuteptimas de almacenamiento Los procesos
principales de deterioro son las reacciones de oxidacioacuten eacutesta es la forma de
deterioro de los alimentos maacutes importante luego de la producida por
microorganismos
Algunas formas de controlar y reducir la oxidacioacuten son la exclusioacuten del
oxiacutegeno del alimento envasado al vaciacuteo el uso de materiales impermeables
al oxiacutegeno el empleo de bajas temperaturas de almacenamiento la
proteccioacuten frente a la luz o la incorporacioacuten de antioxidantes
10
Con la finalidad de reducir la oxidacioacuten en los alimentos y el deterioro de los
mismos se ha desarrollado la tecnologiacutea de empaques activos los cuales
tienen como finalidad proteger los alimentos con un alto contenido de liacutepidos
Se llaman activos porque se les ha incorporado un antioxidante mediante el
cual los empaques activos son capaces de retrasar la oxidacioacuten
(Jongjareonrak et al 2008)
151 Peliacuteculas Una peliacutecula o recubrimiento se define como una capa delgada y continua de
material comestible aplicada a los alimentos ya sea por inmersioacuten rociacuteo o
como envoltura que provee una barrera selectiva contra la transferencia de
gases vapores y solutos ofreciendo tambieacuten proteccioacuten fiacutesica La formacioacuten
de peliacuteculas generalmente consiste de al menos dos componentes un
poliacutemero de alto peso molecular (ejemplo polisacaacuteridos o proteiacutenas) y un
plastificante (Cuq et al 1997) Un plastificante es definido como una
moleacutecula de bajo peso molecular poco volaacutetil y de naturaleza quiacutemica similar
a la del poliacutemero que contribuye a la formacioacuten de la peliacutecula Un plastificante
debe de ser miscible con el poliacutemero (Bertuzzi 2002)
La elaboracioacuten de peliacuteculas requiere de al menos una moleacutecula capaz de
formar una matriz continua con una cohesioacuten adecuada La adicioacuten de un
agente plastificante a las peliacuteculas comestibles se requiere para superar la
fragilidad provocada por las elevadas fuerzas intermoleculares entre las
cadenas de poliacutemeros Los plastificantes reducen estas fuerzas y aumentan
la movilidad de las cadenas polimeacutericas por lo que se incrementa la
flexibilidad y extensibilidad de la peliacutecula
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) y la permeabilidad al oxiacutegeno (PO)
son las propiedades de barrera maacutes investigadas para conocer la capacidad
de las peliacuteculas para proteger los alimentos frente a factores ambientales
(Damoradan y Paraf 1997) Ademaacutes de las propiedades de barrera se
deben considerar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas a fin de
11
caracterizar la proteccioacuten que brindan contra un abuso mecaacutenico durante la
manipulacioacuten y almacenamiento Las pruebas de extensioacuten y de puncioacuten
proveen informacioacuten acerca de la flexibilidad y elongacioacuten del material de
empaque propiedades que son resultado de la interaccioacuten cadena-cadena
de los poliacutemeros que conforman la peliacutecula si se incrementan estas
interacciones se obtienen peliacuteculas maacutes fuertes pero menos flexibles
152 Peliacuteculas de proteiacutena Las proteiacutenas son poliacutemeros altamente complejos y su diversidad funcional
depende mayoritariamente de su estructura quiacutemica Por ejemplo mientras
otros biopoliacutemeros tales como los polisacaacuteridos y aacutecidos nucleicos estaacuten
conformados por uno o pocos tipos de monoacutemeros las proteiacutenas y los
polipeacuteptidos estaacuten conformados por combinaciones de 20 aminoaacutecidos
diferentes (19 α-aminoaacutecidos y un iminoaacutecido) unidos mediante enlaces
amida denominados enlaces peptiacutedicos (Damodaran y Paraf 1997)
Entre las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno y la gelatina han tenido mayor
importancia en la produccioacuten de peliacuteculas (Damodaran y Paraf 1997) Estas
proteiacutenas han sido normalmente extraiacutedas de desperdicios generados del
sacrificio animal (Cuq et al 1997) Las moleacuteculas de proteiacutena fibrosa
extensas estaacuten asociadas fuertemente unas con otras generalmente
mediante enlaces de hidrogeno Las proteiacutenas globulares se pliegan en
estructuras esfeacutericas complejas unidas entre siacute por la combinacioacuten de
interacciones de hidrogeno ioacutenica hidrofoacutebicas y covalentes tales como los
puentes de disulfuro (Scope 1994) Sus propiedades fiacutesicas y quiacutemicas
dependen de la cantidad e identidad de los aminoaacutecidos constituyentes y de
su ubicacioacuten dentro de las cadenas de proteiacutena
Las peliacuteculas de proteiacutena se forman generalmente a partir de soluciones de
proteiacutena solubilizada o dispersada en disolventes o acarreadores volaacutetiles
Los solventes o acarreadores volaacutetiles son por lo general agua etanol o
mezclas etanolagua en diferentes proporciones (Kester y Fennema 1986)
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
3
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES
11 El tiburoacuten en Meacutexico El cazoacuten (Galeorhinus galeus) es un tiburoacuten de talla media con el cuerpo
moderadamente alargado y esbelto nariz con pequentildeos pliegos nasales
cinco aberturas branquiales de las cuales las dos uacuteltimas estaacuten situadas
sobre la base de la aleta pectoral Ojos ovalados situados a los lados de la
cabeza boca grande y arqueada con pliegues labiales moderadamente
largos Habita en mares tropicales y templados en aguas libres arenosas o
de fangos cercanos a la costa en zonas con profundidades de 20 a 200 m
durante los meses de verano migra solo o en pequentildeos grupos a las aguas
litorales Son viviacuteparos paren sus criacuteas despueacutes de 10 meses de gestacioacuten
durante los meses de verano las cuales miden unos 40 cm En la Figura 11
se muestra la morfologiacutea del cazoacuten
Figura 11 Morfologiacutea del cazoacuten (Galeorhinus galeus) (Cifuentes et al 1997)
Tanto en el Golfo de Meacutexico como en el Oceacuteano Paciacutefico existen zonas de
pesca de cazoacuten donde la captura anual presenta una clara tendencia a la
baja
4
12 Produccioacuten Nacional y Consumo Las entidades mexicanas con mayor produccioacuten anual de cazoacuten se muestran
en la Figura 12 Por su parte en la Figura 13 se muestra la produccioacuten de
tiburoacuten y cazoacuten en la uacuteltima deacutecada observaacutendose un decremento en su
produccioacuten
Figura 1 2 Zonas costeras productoras de cazoacuten en Meacutexico (CONAPESCA 2014)
Figura 13 Serie histoacuterica de produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten (peso en toneladas) (CONAPESCA 2014)
En la Figura 14 se muestra la participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten o cazoacuten de las principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana
5
Figura 14 Participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten de las
principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana (CONAPESCA 2014)
El cazoacuten es una especie consumida frecuentemente en Meacutexico ya que
seguacuten un estudio de mercado realizado por CONAPESCA se encuentra en
el seacuteptimo lugar de consumo de pescados y mariscos de la dieta de los
mexicanos soacutelo por debajo del camaroacuten mojarra atuacuten sierra pulpo y
huachinango (CONAPESCA 2014)
Figura 15 Cantidad porcentual de pescados o mariscos consumidos con mayor
frecuencia a nivel nacional (CONAPESCA 2014)
6
13 Uso de desperdicios pesqueros El procesamiento de pescado genera enormes cantidades de desechos Se
estima que los residuos de procesamiento despueacutes del fileteado representan
aproximadamente el 30 del peso total de pescado entre piel y huesos
restantes del fileteado (Shahidi 1994)
En Meacutexico existe una gran problemaacutetica con respecto al manejo de desechos
de pesqueriacutea Una razoacuten es la falta de una cultura de sustentabilidad para el
manejo de residuos la ausencia de poliacuteticas para el aprovechamiento
integral de los productos pesqueros lo que ocasiona que los residuos no
reciban un manejo apropiado y sean desechados en el mar playas en
tiraderos a cielo abierto o rellenos sanitarios sin tratamiento previo El
problema se complica por las malas praacutecticas de manejo dentro de la cadena
productiva e infraestructura inadecuada para su tratamiento y disposicioacuten
(SEMARNAT Simposium Internacional de Residuos 2012)
Con la finalidad de utilizar estos residuos se han desarrollado meacutetodos para
la conversioacuten de desperdicio pesquero en productos para el consumo
humano alimentos de origen animal y otros productos de importancia
comercial Entre los usos actuales maacutes importantes de los desechos de
pescado estaacuten la produccioacuten de harina la extraccioacuten de colaacutegeno y
antioxidantes La utilizacioacuten de desechos de pescado ayuda a eliminar
aspectos nocivos ambientales y a mejorar la calidad en su procesamiento de
pescado
7
14 Colaacutegeno Es la familia de proteiacutenas fibrosas que forma parte de la matriz extracelular
del tejido conectivo es la proteiacutena maacutes abundante de origen animal
(Muyonga et al 2004) El colaacutegeno es un componente importante de todos
los tejidos conectivos del cuerpo se encuentra en la piel huesos tendones
cartiacutelagos vasos sanguiacuteneos dientes coacuternea pero en especial en los tejidos
asociados a la piel y los huesos tambieacuten se encuentra en el tejido intersticial
de praacutecticamente todos los oacuterganos En cada uno de estos tejidos tiene una
estructura caracteriacutestica acorde con la funcioacuten que desempentildea la cual es principalmente mantener su estructura e integridad (Gelse et al 2003)
Constituye aproximadamente del 25-30 de las proteiacutenas de los organismos
animales (Bea et al 2008)
La unidad fundamental del colaacutegeno es una moleacutecula de estructura interna
de triple heacutelice llamada tropocolaacutegeno la cual tiene un peso molecular de
285 kDa estaacute formado por tres cadenas polipeptiacutedicas de igual tamantildeo cada
una de las cuales es una heacutelice levoacutegira que pueden ser de tipo α o β dependiendo de las variaciones de aminoaacutecidos Las tres cadenas se
enrollan para formar una triple heacutelice dextroacutegira con tres residuos de
aminoaacutecidos por vuelta de aproximadamente 300 nm de longitud la cadena
tiene un peso molecular de aproximadamente 105 kDa La moleacutecula de
colaacutegeno se estabiliza por puentes de hidroacutegeno entre las cadenas y por las
interacciones de los residuos de aminoaacutecidos que se extienden radialmente
con moleacuteculas de agua de ahiacute su alta resistencia y propiedades de retencioacuten
de humedad (Gelse et al 2003)
Existen 21 variantes de colaacutegeno denominadas tipo I-XIX (Bea et al 2008)
Por ejemplo los tipos I II III y V son los colaacutegenos fibrosos El colaacutegeno tipo
l se encuentra en todos los tejidos conectivos incluyendo huesos y piel es la
forma maacutes abundante Este es un heteropoliacutemero de dos cadenas de α-1 y
una cadena α-2 se compone de un tercio de glicina no contiene triptoacutefano o
cisteiacutena y la concentracioacuten de tirosina e histidina son muy bajas
8
El tipo II es principalmente encontrado en el cartiacutelago y en el humor viacutetreo el
tipo III es visto en la piel pulmoacuten y tejido vascular y el tipo IV estaacute presente
en las membranas basales
Cada cadena polipeptiacutedica de colaacutegeno tiene cerca de 1000 residuos de
aminoaacutecidos La composicioacuten que presentan es caracteriacutestica glicina 33
prolina de 12-20 4-hidroxiprolina 10 y 5-hidroxilisina la cual
generalmente en menor proporcioacuten carece de cisteiacutena y la proporcioacuten de
triptoacutefano es muy pequentildea Hay veinte aminoaacutecidos diferentes en cada
cadena α y se encuentran en un patroacuten especiacutefico repetido (Glicina-X-Y)
donde frecuentemente ldquoXrdquo es prolina y ldquoYrdquo hidroxiprolina Debido a que el
interior de la superheacutelice dextroacutegira del tropocolaacutegeno es muy compacto el
uacutenico residuo que puede situarse interiormente es la glicina (Garrido et al
2006)
En la Figura 16 se representa la triple heacutelice de colaacutegeno y se indica el tipo
de cadena polipeptiacutedica constituyente de los colaacutegenos I II y III
Figura 16 Representacioacuten de la estructura del colaacutegeno
9
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea En la mayoriacutea de tipos de colaacutegeno de pescado se han encontrado dos
variantes de la cadena A que normalmente son designados como α-1 y α-2
A pesar de tener aproximadamente el mismo peso molecular (95 Da) estas
variantes pueden separarse por medio de una electroforesis en gel de
poliacrilamida con dodecilsulfato de sodio (SDS-PAGE) debido a su diferente
afinidad por este surfactante Las cadenas α-2 en presencia de SDS sufren
una mayor desnaturalizacioacuten en comparacioacuten con las cadenas α-1 (Ninan
2009)
El colaacutegeno de pescado variacutea ampliamente en su composicioacuten de
aminoaacutecidos En particular los niveles de prolina e hidroxiprolina variacutean
significativamente entre especies de peces La proporcioacuten de hidroxiprolina
depende de la temperatura ambiental en el habitad del pescado y afecta la
estabilidad teacutermica del colaacutegeno Los peces que viven en entornos friacuteos
tienen menor contenido de eacutesta y presentan menor estabilidad teacutermica que
aquellos que viven en entornos caacutelidos El colaacutegeno de peces de agua friacutea
contiene niveles maacutes altos de aminoaacutecidos con grupo hidroxilo serina y
treonina (Ninan 2009)
15 Empaques activos Los alimentos con base lipiacutedica se deterioran al sufrir diversas reacciones de
degradacioacuten tanto por calentamiento como durante un almacenamiento
prolongado y en condiciones no oacuteptimas de almacenamiento Los procesos
principales de deterioro son las reacciones de oxidacioacuten eacutesta es la forma de
deterioro de los alimentos maacutes importante luego de la producida por
microorganismos
Algunas formas de controlar y reducir la oxidacioacuten son la exclusioacuten del
oxiacutegeno del alimento envasado al vaciacuteo el uso de materiales impermeables
al oxiacutegeno el empleo de bajas temperaturas de almacenamiento la
proteccioacuten frente a la luz o la incorporacioacuten de antioxidantes
10
Con la finalidad de reducir la oxidacioacuten en los alimentos y el deterioro de los
mismos se ha desarrollado la tecnologiacutea de empaques activos los cuales
tienen como finalidad proteger los alimentos con un alto contenido de liacutepidos
Se llaman activos porque se les ha incorporado un antioxidante mediante el
cual los empaques activos son capaces de retrasar la oxidacioacuten
(Jongjareonrak et al 2008)
151 Peliacuteculas Una peliacutecula o recubrimiento se define como una capa delgada y continua de
material comestible aplicada a los alimentos ya sea por inmersioacuten rociacuteo o
como envoltura que provee una barrera selectiva contra la transferencia de
gases vapores y solutos ofreciendo tambieacuten proteccioacuten fiacutesica La formacioacuten
de peliacuteculas generalmente consiste de al menos dos componentes un
poliacutemero de alto peso molecular (ejemplo polisacaacuteridos o proteiacutenas) y un
plastificante (Cuq et al 1997) Un plastificante es definido como una
moleacutecula de bajo peso molecular poco volaacutetil y de naturaleza quiacutemica similar
a la del poliacutemero que contribuye a la formacioacuten de la peliacutecula Un plastificante
debe de ser miscible con el poliacutemero (Bertuzzi 2002)
La elaboracioacuten de peliacuteculas requiere de al menos una moleacutecula capaz de
formar una matriz continua con una cohesioacuten adecuada La adicioacuten de un
agente plastificante a las peliacuteculas comestibles se requiere para superar la
fragilidad provocada por las elevadas fuerzas intermoleculares entre las
cadenas de poliacutemeros Los plastificantes reducen estas fuerzas y aumentan
la movilidad de las cadenas polimeacutericas por lo que se incrementa la
flexibilidad y extensibilidad de la peliacutecula
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) y la permeabilidad al oxiacutegeno (PO)
son las propiedades de barrera maacutes investigadas para conocer la capacidad
de las peliacuteculas para proteger los alimentos frente a factores ambientales
(Damoradan y Paraf 1997) Ademaacutes de las propiedades de barrera se
deben considerar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas a fin de
11
caracterizar la proteccioacuten que brindan contra un abuso mecaacutenico durante la
manipulacioacuten y almacenamiento Las pruebas de extensioacuten y de puncioacuten
proveen informacioacuten acerca de la flexibilidad y elongacioacuten del material de
empaque propiedades que son resultado de la interaccioacuten cadena-cadena
de los poliacutemeros que conforman la peliacutecula si se incrementan estas
interacciones se obtienen peliacuteculas maacutes fuertes pero menos flexibles
152 Peliacuteculas de proteiacutena Las proteiacutenas son poliacutemeros altamente complejos y su diversidad funcional
depende mayoritariamente de su estructura quiacutemica Por ejemplo mientras
otros biopoliacutemeros tales como los polisacaacuteridos y aacutecidos nucleicos estaacuten
conformados por uno o pocos tipos de monoacutemeros las proteiacutenas y los
polipeacuteptidos estaacuten conformados por combinaciones de 20 aminoaacutecidos
diferentes (19 α-aminoaacutecidos y un iminoaacutecido) unidos mediante enlaces
amida denominados enlaces peptiacutedicos (Damodaran y Paraf 1997)
Entre las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno y la gelatina han tenido mayor
importancia en la produccioacuten de peliacuteculas (Damodaran y Paraf 1997) Estas
proteiacutenas han sido normalmente extraiacutedas de desperdicios generados del
sacrificio animal (Cuq et al 1997) Las moleacuteculas de proteiacutena fibrosa
extensas estaacuten asociadas fuertemente unas con otras generalmente
mediante enlaces de hidrogeno Las proteiacutenas globulares se pliegan en
estructuras esfeacutericas complejas unidas entre siacute por la combinacioacuten de
interacciones de hidrogeno ioacutenica hidrofoacutebicas y covalentes tales como los
puentes de disulfuro (Scope 1994) Sus propiedades fiacutesicas y quiacutemicas
dependen de la cantidad e identidad de los aminoaacutecidos constituyentes y de
su ubicacioacuten dentro de las cadenas de proteiacutena
Las peliacuteculas de proteiacutena se forman generalmente a partir de soluciones de
proteiacutena solubilizada o dispersada en disolventes o acarreadores volaacutetiles
Los solventes o acarreadores volaacutetiles son por lo general agua etanol o
mezclas etanolagua en diferentes proporciones (Kester y Fennema 1986)
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
4
12 Produccioacuten Nacional y Consumo Las entidades mexicanas con mayor produccioacuten anual de cazoacuten se muestran
en la Figura 12 Por su parte en la Figura 13 se muestra la produccioacuten de
tiburoacuten y cazoacuten en la uacuteltima deacutecada observaacutendose un decremento en su
produccioacuten
Figura 1 2 Zonas costeras productoras de cazoacuten en Meacutexico (CONAPESCA 2014)
Figura 13 Serie histoacuterica de produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten (peso en toneladas) (CONAPESCA 2014)
En la Figura 14 se muestra la participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten o cazoacuten de las principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana
5
Figura 14 Participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten de las
principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana (CONAPESCA 2014)
El cazoacuten es una especie consumida frecuentemente en Meacutexico ya que
seguacuten un estudio de mercado realizado por CONAPESCA se encuentra en
el seacuteptimo lugar de consumo de pescados y mariscos de la dieta de los
mexicanos soacutelo por debajo del camaroacuten mojarra atuacuten sierra pulpo y
huachinango (CONAPESCA 2014)
Figura 15 Cantidad porcentual de pescados o mariscos consumidos con mayor
frecuencia a nivel nacional (CONAPESCA 2014)
6
13 Uso de desperdicios pesqueros El procesamiento de pescado genera enormes cantidades de desechos Se
estima que los residuos de procesamiento despueacutes del fileteado representan
aproximadamente el 30 del peso total de pescado entre piel y huesos
restantes del fileteado (Shahidi 1994)
En Meacutexico existe una gran problemaacutetica con respecto al manejo de desechos
de pesqueriacutea Una razoacuten es la falta de una cultura de sustentabilidad para el
manejo de residuos la ausencia de poliacuteticas para el aprovechamiento
integral de los productos pesqueros lo que ocasiona que los residuos no
reciban un manejo apropiado y sean desechados en el mar playas en
tiraderos a cielo abierto o rellenos sanitarios sin tratamiento previo El
problema se complica por las malas praacutecticas de manejo dentro de la cadena
productiva e infraestructura inadecuada para su tratamiento y disposicioacuten
(SEMARNAT Simposium Internacional de Residuos 2012)
Con la finalidad de utilizar estos residuos se han desarrollado meacutetodos para
la conversioacuten de desperdicio pesquero en productos para el consumo
humano alimentos de origen animal y otros productos de importancia
comercial Entre los usos actuales maacutes importantes de los desechos de
pescado estaacuten la produccioacuten de harina la extraccioacuten de colaacutegeno y
antioxidantes La utilizacioacuten de desechos de pescado ayuda a eliminar
aspectos nocivos ambientales y a mejorar la calidad en su procesamiento de
pescado
7
14 Colaacutegeno Es la familia de proteiacutenas fibrosas que forma parte de la matriz extracelular
del tejido conectivo es la proteiacutena maacutes abundante de origen animal
(Muyonga et al 2004) El colaacutegeno es un componente importante de todos
los tejidos conectivos del cuerpo se encuentra en la piel huesos tendones
cartiacutelagos vasos sanguiacuteneos dientes coacuternea pero en especial en los tejidos
asociados a la piel y los huesos tambieacuten se encuentra en el tejido intersticial
de praacutecticamente todos los oacuterganos En cada uno de estos tejidos tiene una
estructura caracteriacutestica acorde con la funcioacuten que desempentildea la cual es principalmente mantener su estructura e integridad (Gelse et al 2003)
Constituye aproximadamente del 25-30 de las proteiacutenas de los organismos
animales (Bea et al 2008)
La unidad fundamental del colaacutegeno es una moleacutecula de estructura interna
de triple heacutelice llamada tropocolaacutegeno la cual tiene un peso molecular de
285 kDa estaacute formado por tres cadenas polipeptiacutedicas de igual tamantildeo cada
una de las cuales es una heacutelice levoacutegira que pueden ser de tipo α o β dependiendo de las variaciones de aminoaacutecidos Las tres cadenas se
enrollan para formar una triple heacutelice dextroacutegira con tres residuos de
aminoaacutecidos por vuelta de aproximadamente 300 nm de longitud la cadena
tiene un peso molecular de aproximadamente 105 kDa La moleacutecula de
colaacutegeno se estabiliza por puentes de hidroacutegeno entre las cadenas y por las
interacciones de los residuos de aminoaacutecidos que se extienden radialmente
con moleacuteculas de agua de ahiacute su alta resistencia y propiedades de retencioacuten
de humedad (Gelse et al 2003)
Existen 21 variantes de colaacutegeno denominadas tipo I-XIX (Bea et al 2008)
Por ejemplo los tipos I II III y V son los colaacutegenos fibrosos El colaacutegeno tipo
l se encuentra en todos los tejidos conectivos incluyendo huesos y piel es la
forma maacutes abundante Este es un heteropoliacutemero de dos cadenas de α-1 y
una cadena α-2 se compone de un tercio de glicina no contiene triptoacutefano o
cisteiacutena y la concentracioacuten de tirosina e histidina son muy bajas
8
El tipo II es principalmente encontrado en el cartiacutelago y en el humor viacutetreo el
tipo III es visto en la piel pulmoacuten y tejido vascular y el tipo IV estaacute presente
en las membranas basales
Cada cadena polipeptiacutedica de colaacutegeno tiene cerca de 1000 residuos de
aminoaacutecidos La composicioacuten que presentan es caracteriacutestica glicina 33
prolina de 12-20 4-hidroxiprolina 10 y 5-hidroxilisina la cual
generalmente en menor proporcioacuten carece de cisteiacutena y la proporcioacuten de
triptoacutefano es muy pequentildea Hay veinte aminoaacutecidos diferentes en cada
cadena α y se encuentran en un patroacuten especiacutefico repetido (Glicina-X-Y)
donde frecuentemente ldquoXrdquo es prolina y ldquoYrdquo hidroxiprolina Debido a que el
interior de la superheacutelice dextroacutegira del tropocolaacutegeno es muy compacto el
uacutenico residuo que puede situarse interiormente es la glicina (Garrido et al
2006)
En la Figura 16 se representa la triple heacutelice de colaacutegeno y se indica el tipo
de cadena polipeptiacutedica constituyente de los colaacutegenos I II y III
Figura 16 Representacioacuten de la estructura del colaacutegeno
9
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea En la mayoriacutea de tipos de colaacutegeno de pescado se han encontrado dos
variantes de la cadena A que normalmente son designados como α-1 y α-2
A pesar de tener aproximadamente el mismo peso molecular (95 Da) estas
variantes pueden separarse por medio de una electroforesis en gel de
poliacrilamida con dodecilsulfato de sodio (SDS-PAGE) debido a su diferente
afinidad por este surfactante Las cadenas α-2 en presencia de SDS sufren
una mayor desnaturalizacioacuten en comparacioacuten con las cadenas α-1 (Ninan
2009)
El colaacutegeno de pescado variacutea ampliamente en su composicioacuten de
aminoaacutecidos En particular los niveles de prolina e hidroxiprolina variacutean
significativamente entre especies de peces La proporcioacuten de hidroxiprolina
depende de la temperatura ambiental en el habitad del pescado y afecta la
estabilidad teacutermica del colaacutegeno Los peces que viven en entornos friacuteos
tienen menor contenido de eacutesta y presentan menor estabilidad teacutermica que
aquellos que viven en entornos caacutelidos El colaacutegeno de peces de agua friacutea
contiene niveles maacutes altos de aminoaacutecidos con grupo hidroxilo serina y
treonina (Ninan 2009)
15 Empaques activos Los alimentos con base lipiacutedica se deterioran al sufrir diversas reacciones de
degradacioacuten tanto por calentamiento como durante un almacenamiento
prolongado y en condiciones no oacuteptimas de almacenamiento Los procesos
principales de deterioro son las reacciones de oxidacioacuten eacutesta es la forma de
deterioro de los alimentos maacutes importante luego de la producida por
microorganismos
Algunas formas de controlar y reducir la oxidacioacuten son la exclusioacuten del
oxiacutegeno del alimento envasado al vaciacuteo el uso de materiales impermeables
al oxiacutegeno el empleo de bajas temperaturas de almacenamiento la
proteccioacuten frente a la luz o la incorporacioacuten de antioxidantes
10
Con la finalidad de reducir la oxidacioacuten en los alimentos y el deterioro de los
mismos se ha desarrollado la tecnologiacutea de empaques activos los cuales
tienen como finalidad proteger los alimentos con un alto contenido de liacutepidos
Se llaman activos porque se les ha incorporado un antioxidante mediante el
cual los empaques activos son capaces de retrasar la oxidacioacuten
(Jongjareonrak et al 2008)
151 Peliacuteculas Una peliacutecula o recubrimiento se define como una capa delgada y continua de
material comestible aplicada a los alimentos ya sea por inmersioacuten rociacuteo o
como envoltura que provee una barrera selectiva contra la transferencia de
gases vapores y solutos ofreciendo tambieacuten proteccioacuten fiacutesica La formacioacuten
de peliacuteculas generalmente consiste de al menos dos componentes un
poliacutemero de alto peso molecular (ejemplo polisacaacuteridos o proteiacutenas) y un
plastificante (Cuq et al 1997) Un plastificante es definido como una
moleacutecula de bajo peso molecular poco volaacutetil y de naturaleza quiacutemica similar
a la del poliacutemero que contribuye a la formacioacuten de la peliacutecula Un plastificante
debe de ser miscible con el poliacutemero (Bertuzzi 2002)
La elaboracioacuten de peliacuteculas requiere de al menos una moleacutecula capaz de
formar una matriz continua con una cohesioacuten adecuada La adicioacuten de un
agente plastificante a las peliacuteculas comestibles se requiere para superar la
fragilidad provocada por las elevadas fuerzas intermoleculares entre las
cadenas de poliacutemeros Los plastificantes reducen estas fuerzas y aumentan
la movilidad de las cadenas polimeacutericas por lo que se incrementa la
flexibilidad y extensibilidad de la peliacutecula
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) y la permeabilidad al oxiacutegeno (PO)
son las propiedades de barrera maacutes investigadas para conocer la capacidad
de las peliacuteculas para proteger los alimentos frente a factores ambientales
(Damoradan y Paraf 1997) Ademaacutes de las propiedades de barrera se
deben considerar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas a fin de
11
caracterizar la proteccioacuten que brindan contra un abuso mecaacutenico durante la
manipulacioacuten y almacenamiento Las pruebas de extensioacuten y de puncioacuten
proveen informacioacuten acerca de la flexibilidad y elongacioacuten del material de
empaque propiedades que son resultado de la interaccioacuten cadena-cadena
de los poliacutemeros que conforman la peliacutecula si se incrementan estas
interacciones se obtienen peliacuteculas maacutes fuertes pero menos flexibles
152 Peliacuteculas de proteiacutena Las proteiacutenas son poliacutemeros altamente complejos y su diversidad funcional
depende mayoritariamente de su estructura quiacutemica Por ejemplo mientras
otros biopoliacutemeros tales como los polisacaacuteridos y aacutecidos nucleicos estaacuten
conformados por uno o pocos tipos de monoacutemeros las proteiacutenas y los
polipeacuteptidos estaacuten conformados por combinaciones de 20 aminoaacutecidos
diferentes (19 α-aminoaacutecidos y un iminoaacutecido) unidos mediante enlaces
amida denominados enlaces peptiacutedicos (Damodaran y Paraf 1997)
Entre las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno y la gelatina han tenido mayor
importancia en la produccioacuten de peliacuteculas (Damodaran y Paraf 1997) Estas
proteiacutenas han sido normalmente extraiacutedas de desperdicios generados del
sacrificio animal (Cuq et al 1997) Las moleacuteculas de proteiacutena fibrosa
extensas estaacuten asociadas fuertemente unas con otras generalmente
mediante enlaces de hidrogeno Las proteiacutenas globulares se pliegan en
estructuras esfeacutericas complejas unidas entre siacute por la combinacioacuten de
interacciones de hidrogeno ioacutenica hidrofoacutebicas y covalentes tales como los
puentes de disulfuro (Scope 1994) Sus propiedades fiacutesicas y quiacutemicas
dependen de la cantidad e identidad de los aminoaacutecidos constituyentes y de
su ubicacioacuten dentro de las cadenas de proteiacutena
Las peliacuteculas de proteiacutena se forman generalmente a partir de soluciones de
proteiacutena solubilizada o dispersada en disolventes o acarreadores volaacutetiles
Los solventes o acarreadores volaacutetiles son por lo general agua etanol o
mezclas etanolagua en diferentes proporciones (Kester y Fennema 1986)
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
5
Figura 14 Participacioacuten porcentual de la produccioacuten de tiburoacuten y cazoacuten de las
principales entidades de la Repuacuteblica Mexicana (CONAPESCA 2014)
El cazoacuten es una especie consumida frecuentemente en Meacutexico ya que
seguacuten un estudio de mercado realizado por CONAPESCA se encuentra en
el seacuteptimo lugar de consumo de pescados y mariscos de la dieta de los
mexicanos soacutelo por debajo del camaroacuten mojarra atuacuten sierra pulpo y
huachinango (CONAPESCA 2014)
Figura 15 Cantidad porcentual de pescados o mariscos consumidos con mayor
frecuencia a nivel nacional (CONAPESCA 2014)
6
13 Uso de desperdicios pesqueros El procesamiento de pescado genera enormes cantidades de desechos Se
estima que los residuos de procesamiento despueacutes del fileteado representan
aproximadamente el 30 del peso total de pescado entre piel y huesos
restantes del fileteado (Shahidi 1994)
En Meacutexico existe una gran problemaacutetica con respecto al manejo de desechos
de pesqueriacutea Una razoacuten es la falta de una cultura de sustentabilidad para el
manejo de residuos la ausencia de poliacuteticas para el aprovechamiento
integral de los productos pesqueros lo que ocasiona que los residuos no
reciban un manejo apropiado y sean desechados en el mar playas en
tiraderos a cielo abierto o rellenos sanitarios sin tratamiento previo El
problema se complica por las malas praacutecticas de manejo dentro de la cadena
productiva e infraestructura inadecuada para su tratamiento y disposicioacuten
(SEMARNAT Simposium Internacional de Residuos 2012)
Con la finalidad de utilizar estos residuos se han desarrollado meacutetodos para
la conversioacuten de desperdicio pesquero en productos para el consumo
humano alimentos de origen animal y otros productos de importancia
comercial Entre los usos actuales maacutes importantes de los desechos de
pescado estaacuten la produccioacuten de harina la extraccioacuten de colaacutegeno y
antioxidantes La utilizacioacuten de desechos de pescado ayuda a eliminar
aspectos nocivos ambientales y a mejorar la calidad en su procesamiento de
pescado
7
14 Colaacutegeno Es la familia de proteiacutenas fibrosas que forma parte de la matriz extracelular
del tejido conectivo es la proteiacutena maacutes abundante de origen animal
(Muyonga et al 2004) El colaacutegeno es un componente importante de todos
los tejidos conectivos del cuerpo se encuentra en la piel huesos tendones
cartiacutelagos vasos sanguiacuteneos dientes coacuternea pero en especial en los tejidos
asociados a la piel y los huesos tambieacuten se encuentra en el tejido intersticial
de praacutecticamente todos los oacuterganos En cada uno de estos tejidos tiene una
estructura caracteriacutestica acorde con la funcioacuten que desempentildea la cual es principalmente mantener su estructura e integridad (Gelse et al 2003)
Constituye aproximadamente del 25-30 de las proteiacutenas de los organismos
animales (Bea et al 2008)
La unidad fundamental del colaacutegeno es una moleacutecula de estructura interna
de triple heacutelice llamada tropocolaacutegeno la cual tiene un peso molecular de
285 kDa estaacute formado por tres cadenas polipeptiacutedicas de igual tamantildeo cada
una de las cuales es una heacutelice levoacutegira que pueden ser de tipo α o β dependiendo de las variaciones de aminoaacutecidos Las tres cadenas se
enrollan para formar una triple heacutelice dextroacutegira con tres residuos de
aminoaacutecidos por vuelta de aproximadamente 300 nm de longitud la cadena
tiene un peso molecular de aproximadamente 105 kDa La moleacutecula de
colaacutegeno se estabiliza por puentes de hidroacutegeno entre las cadenas y por las
interacciones de los residuos de aminoaacutecidos que se extienden radialmente
con moleacuteculas de agua de ahiacute su alta resistencia y propiedades de retencioacuten
de humedad (Gelse et al 2003)
Existen 21 variantes de colaacutegeno denominadas tipo I-XIX (Bea et al 2008)
Por ejemplo los tipos I II III y V son los colaacutegenos fibrosos El colaacutegeno tipo
l se encuentra en todos los tejidos conectivos incluyendo huesos y piel es la
forma maacutes abundante Este es un heteropoliacutemero de dos cadenas de α-1 y
una cadena α-2 se compone de un tercio de glicina no contiene triptoacutefano o
cisteiacutena y la concentracioacuten de tirosina e histidina son muy bajas
8
El tipo II es principalmente encontrado en el cartiacutelago y en el humor viacutetreo el
tipo III es visto en la piel pulmoacuten y tejido vascular y el tipo IV estaacute presente
en las membranas basales
Cada cadena polipeptiacutedica de colaacutegeno tiene cerca de 1000 residuos de
aminoaacutecidos La composicioacuten que presentan es caracteriacutestica glicina 33
prolina de 12-20 4-hidroxiprolina 10 y 5-hidroxilisina la cual
generalmente en menor proporcioacuten carece de cisteiacutena y la proporcioacuten de
triptoacutefano es muy pequentildea Hay veinte aminoaacutecidos diferentes en cada
cadena α y se encuentran en un patroacuten especiacutefico repetido (Glicina-X-Y)
donde frecuentemente ldquoXrdquo es prolina y ldquoYrdquo hidroxiprolina Debido a que el
interior de la superheacutelice dextroacutegira del tropocolaacutegeno es muy compacto el
uacutenico residuo que puede situarse interiormente es la glicina (Garrido et al
2006)
En la Figura 16 se representa la triple heacutelice de colaacutegeno y se indica el tipo
de cadena polipeptiacutedica constituyente de los colaacutegenos I II y III
Figura 16 Representacioacuten de la estructura del colaacutegeno
9
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea En la mayoriacutea de tipos de colaacutegeno de pescado se han encontrado dos
variantes de la cadena A que normalmente son designados como α-1 y α-2
A pesar de tener aproximadamente el mismo peso molecular (95 Da) estas
variantes pueden separarse por medio de una electroforesis en gel de
poliacrilamida con dodecilsulfato de sodio (SDS-PAGE) debido a su diferente
afinidad por este surfactante Las cadenas α-2 en presencia de SDS sufren
una mayor desnaturalizacioacuten en comparacioacuten con las cadenas α-1 (Ninan
2009)
El colaacutegeno de pescado variacutea ampliamente en su composicioacuten de
aminoaacutecidos En particular los niveles de prolina e hidroxiprolina variacutean
significativamente entre especies de peces La proporcioacuten de hidroxiprolina
depende de la temperatura ambiental en el habitad del pescado y afecta la
estabilidad teacutermica del colaacutegeno Los peces que viven en entornos friacuteos
tienen menor contenido de eacutesta y presentan menor estabilidad teacutermica que
aquellos que viven en entornos caacutelidos El colaacutegeno de peces de agua friacutea
contiene niveles maacutes altos de aminoaacutecidos con grupo hidroxilo serina y
treonina (Ninan 2009)
15 Empaques activos Los alimentos con base lipiacutedica se deterioran al sufrir diversas reacciones de
degradacioacuten tanto por calentamiento como durante un almacenamiento
prolongado y en condiciones no oacuteptimas de almacenamiento Los procesos
principales de deterioro son las reacciones de oxidacioacuten eacutesta es la forma de
deterioro de los alimentos maacutes importante luego de la producida por
microorganismos
Algunas formas de controlar y reducir la oxidacioacuten son la exclusioacuten del
oxiacutegeno del alimento envasado al vaciacuteo el uso de materiales impermeables
al oxiacutegeno el empleo de bajas temperaturas de almacenamiento la
proteccioacuten frente a la luz o la incorporacioacuten de antioxidantes
10
Con la finalidad de reducir la oxidacioacuten en los alimentos y el deterioro de los
mismos se ha desarrollado la tecnologiacutea de empaques activos los cuales
tienen como finalidad proteger los alimentos con un alto contenido de liacutepidos
Se llaman activos porque se les ha incorporado un antioxidante mediante el
cual los empaques activos son capaces de retrasar la oxidacioacuten
(Jongjareonrak et al 2008)
151 Peliacuteculas Una peliacutecula o recubrimiento se define como una capa delgada y continua de
material comestible aplicada a los alimentos ya sea por inmersioacuten rociacuteo o
como envoltura que provee una barrera selectiva contra la transferencia de
gases vapores y solutos ofreciendo tambieacuten proteccioacuten fiacutesica La formacioacuten
de peliacuteculas generalmente consiste de al menos dos componentes un
poliacutemero de alto peso molecular (ejemplo polisacaacuteridos o proteiacutenas) y un
plastificante (Cuq et al 1997) Un plastificante es definido como una
moleacutecula de bajo peso molecular poco volaacutetil y de naturaleza quiacutemica similar
a la del poliacutemero que contribuye a la formacioacuten de la peliacutecula Un plastificante
debe de ser miscible con el poliacutemero (Bertuzzi 2002)
La elaboracioacuten de peliacuteculas requiere de al menos una moleacutecula capaz de
formar una matriz continua con una cohesioacuten adecuada La adicioacuten de un
agente plastificante a las peliacuteculas comestibles se requiere para superar la
fragilidad provocada por las elevadas fuerzas intermoleculares entre las
cadenas de poliacutemeros Los plastificantes reducen estas fuerzas y aumentan
la movilidad de las cadenas polimeacutericas por lo que se incrementa la
flexibilidad y extensibilidad de la peliacutecula
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) y la permeabilidad al oxiacutegeno (PO)
son las propiedades de barrera maacutes investigadas para conocer la capacidad
de las peliacuteculas para proteger los alimentos frente a factores ambientales
(Damoradan y Paraf 1997) Ademaacutes de las propiedades de barrera se
deben considerar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas a fin de
11
caracterizar la proteccioacuten que brindan contra un abuso mecaacutenico durante la
manipulacioacuten y almacenamiento Las pruebas de extensioacuten y de puncioacuten
proveen informacioacuten acerca de la flexibilidad y elongacioacuten del material de
empaque propiedades que son resultado de la interaccioacuten cadena-cadena
de los poliacutemeros que conforman la peliacutecula si se incrementan estas
interacciones se obtienen peliacuteculas maacutes fuertes pero menos flexibles
152 Peliacuteculas de proteiacutena Las proteiacutenas son poliacutemeros altamente complejos y su diversidad funcional
depende mayoritariamente de su estructura quiacutemica Por ejemplo mientras
otros biopoliacutemeros tales como los polisacaacuteridos y aacutecidos nucleicos estaacuten
conformados por uno o pocos tipos de monoacutemeros las proteiacutenas y los
polipeacuteptidos estaacuten conformados por combinaciones de 20 aminoaacutecidos
diferentes (19 α-aminoaacutecidos y un iminoaacutecido) unidos mediante enlaces
amida denominados enlaces peptiacutedicos (Damodaran y Paraf 1997)
Entre las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno y la gelatina han tenido mayor
importancia en la produccioacuten de peliacuteculas (Damodaran y Paraf 1997) Estas
proteiacutenas han sido normalmente extraiacutedas de desperdicios generados del
sacrificio animal (Cuq et al 1997) Las moleacuteculas de proteiacutena fibrosa
extensas estaacuten asociadas fuertemente unas con otras generalmente
mediante enlaces de hidrogeno Las proteiacutenas globulares se pliegan en
estructuras esfeacutericas complejas unidas entre siacute por la combinacioacuten de
interacciones de hidrogeno ioacutenica hidrofoacutebicas y covalentes tales como los
puentes de disulfuro (Scope 1994) Sus propiedades fiacutesicas y quiacutemicas
dependen de la cantidad e identidad de los aminoaacutecidos constituyentes y de
su ubicacioacuten dentro de las cadenas de proteiacutena
Las peliacuteculas de proteiacutena se forman generalmente a partir de soluciones de
proteiacutena solubilizada o dispersada en disolventes o acarreadores volaacutetiles
Los solventes o acarreadores volaacutetiles son por lo general agua etanol o
mezclas etanolagua en diferentes proporciones (Kester y Fennema 1986)
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
6
13 Uso de desperdicios pesqueros El procesamiento de pescado genera enormes cantidades de desechos Se
estima que los residuos de procesamiento despueacutes del fileteado representan
aproximadamente el 30 del peso total de pescado entre piel y huesos
restantes del fileteado (Shahidi 1994)
En Meacutexico existe una gran problemaacutetica con respecto al manejo de desechos
de pesqueriacutea Una razoacuten es la falta de una cultura de sustentabilidad para el
manejo de residuos la ausencia de poliacuteticas para el aprovechamiento
integral de los productos pesqueros lo que ocasiona que los residuos no
reciban un manejo apropiado y sean desechados en el mar playas en
tiraderos a cielo abierto o rellenos sanitarios sin tratamiento previo El
problema se complica por las malas praacutecticas de manejo dentro de la cadena
productiva e infraestructura inadecuada para su tratamiento y disposicioacuten
(SEMARNAT Simposium Internacional de Residuos 2012)
Con la finalidad de utilizar estos residuos se han desarrollado meacutetodos para
la conversioacuten de desperdicio pesquero en productos para el consumo
humano alimentos de origen animal y otros productos de importancia
comercial Entre los usos actuales maacutes importantes de los desechos de
pescado estaacuten la produccioacuten de harina la extraccioacuten de colaacutegeno y
antioxidantes La utilizacioacuten de desechos de pescado ayuda a eliminar
aspectos nocivos ambientales y a mejorar la calidad en su procesamiento de
pescado
7
14 Colaacutegeno Es la familia de proteiacutenas fibrosas que forma parte de la matriz extracelular
del tejido conectivo es la proteiacutena maacutes abundante de origen animal
(Muyonga et al 2004) El colaacutegeno es un componente importante de todos
los tejidos conectivos del cuerpo se encuentra en la piel huesos tendones
cartiacutelagos vasos sanguiacuteneos dientes coacuternea pero en especial en los tejidos
asociados a la piel y los huesos tambieacuten se encuentra en el tejido intersticial
de praacutecticamente todos los oacuterganos En cada uno de estos tejidos tiene una
estructura caracteriacutestica acorde con la funcioacuten que desempentildea la cual es principalmente mantener su estructura e integridad (Gelse et al 2003)
Constituye aproximadamente del 25-30 de las proteiacutenas de los organismos
animales (Bea et al 2008)
La unidad fundamental del colaacutegeno es una moleacutecula de estructura interna
de triple heacutelice llamada tropocolaacutegeno la cual tiene un peso molecular de
285 kDa estaacute formado por tres cadenas polipeptiacutedicas de igual tamantildeo cada
una de las cuales es una heacutelice levoacutegira que pueden ser de tipo α o β dependiendo de las variaciones de aminoaacutecidos Las tres cadenas se
enrollan para formar una triple heacutelice dextroacutegira con tres residuos de
aminoaacutecidos por vuelta de aproximadamente 300 nm de longitud la cadena
tiene un peso molecular de aproximadamente 105 kDa La moleacutecula de
colaacutegeno se estabiliza por puentes de hidroacutegeno entre las cadenas y por las
interacciones de los residuos de aminoaacutecidos que se extienden radialmente
con moleacuteculas de agua de ahiacute su alta resistencia y propiedades de retencioacuten
de humedad (Gelse et al 2003)
Existen 21 variantes de colaacutegeno denominadas tipo I-XIX (Bea et al 2008)
Por ejemplo los tipos I II III y V son los colaacutegenos fibrosos El colaacutegeno tipo
l se encuentra en todos los tejidos conectivos incluyendo huesos y piel es la
forma maacutes abundante Este es un heteropoliacutemero de dos cadenas de α-1 y
una cadena α-2 se compone de un tercio de glicina no contiene triptoacutefano o
cisteiacutena y la concentracioacuten de tirosina e histidina son muy bajas
8
El tipo II es principalmente encontrado en el cartiacutelago y en el humor viacutetreo el
tipo III es visto en la piel pulmoacuten y tejido vascular y el tipo IV estaacute presente
en las membranas basales
Cada cadena polipeptiacutedica de colaacutegeno tiene cerca de 1000 residuos de
aminoaacutecidos La composicioacuten que presentan es caracteriacutestica glicina 33
prolina de 12-20 4-hidroxiprolina 10 y 5-hidroxilisina la cual
generalmente en menor proporcioacuten carece de cisteiacutena y la proporcioacuten de
triptoacutefano es muy pequentildea Hay veinte aminoaacutecidos diferentes en cada
cadena α y se encuentran en un patroacuten especiacutefico repetido (Glicina-X-Y)
donde frecuentemente ldquoXrdquo es prolina y ldquoYrdquo hidroxiprolina Debido a que el
interior de la superheacutelice dextroacutegira del tropocolaacutegeno es muy compacto el
uacutenico residuo que puede situarse interiormente es la glicina (Garrido et al
2006)
En la Figura 16 se representa la triple heacutelice de colaacutegeno y se indica el tipo
de cadena polipeptiacutedica constituyente de los colaacutegenos I II y III
Figura 16 Representacioacuten de la estructura del colaacutegeno
9
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea En la mayoriacutea de tipos de colaacutegeno de pescado se han encontrado dos
variantes de la cadena A que normalmente son designados como α-1 y α-2
A pesar de tener aproximadamente el mismo peso molecular (95 Da) estas
variantes pueden separarse por medio de una electroforesis en gel de
poliacrilamida con dodecilsulfato de sodio (SDS-PAGE) debido a su diferente
afinidad por este surfactante Las cadenas α-2 en presencia de SDS sufren
una mayor desnaturalizacioacuten en comparacioacuten con las cadenas α-1 (Ninan
2009)
El colaacutegeno de pescado variacutea ampliamente en su composicioacuten de
aminoaacutecidos En particular los niveles de prolina e hidroxiprolina variacutean
significativamente entre especies de peces La proporcioacuten de hidroxiprolina
depende de la temperatura ambiental en el habitad del pescado y afecta la
estabilidad teacutermica del colaacutegeno Los peces que viven en entornos friacuteos
tienen menor contenido de eacutesta y presentan menor estabilidad teacutermica que
aquellos que viven en entornos caacutelidos El colaacutegeno de peces de agua friacutea
contiene niveles maacutes altos de aminoaacutecidos con grupo hidroxilo serina y
treonina (Ninan 2009)
15 Empaques activos Los alimentos con base lipiacutedica se deterioran al sufrir diversas reacciones de
degradacioacuten tanto por calentamiento como durante un almacenamiento
prolongado y en condiciones no oacuteptimas de almacenamiento Los procesos
principales de deterioro son las reacciones de oxidacioacuten eacutesta es la forma de
deterioro de los alimentos maacutes importante luego de la producida por
microorganismos
Algunas formas de controlar y reducir la oxidacioacuten son la exclusioacuten del
oxiacutegeno del alimento envasado al vaciacuteo el uso de materiales impermeables
al oxiacutegeno el empleo de bajas temperaturas de almacenamiento la
proteccioacuten frente a la luz o la incorporacioacuten de antioxidantes
10
Con la finalidad de reducir la oxidacioacuten en los alimentos y el deterioro de los
mismos se ha desarrollado la tecnologiacutea de empaques activos los cuales
tienen como finalidad proteger los alimentos con un alto contenido de liacutepidos
Se llaman activos porque se les ha incorporado un antioxidante mediante el
cual los empaques activos son capaces de retrasar la oxidacioacuten
(Jongjareonrak et al 2008)
151 Peliacuteculas Una peliacutecula o recubrimiento se define como una capa delgada y continua de
material comestible aplicada a los alimentos ya sea por inmersioacuten rociacuteo o
como envoltura que provee una barrera selectiva contra la transferencia de
gases vapores y solutos ofreciendo tambieacuten proteccioacuten fiacutesica La formacioacuten
de peliacuteculas generalmente consiste de al menos dos componentes un
poliacutemero de alto peso molecular (ejemplo polisacaacuteridos o proteiacutenas) y un
plastificante (Cuq et al 1997) Un plastificante es definido como una
moleacutecula de bajo peso molecular poco volaacutetil y de naturaleza quiacutemica similar
a la del poliacutemero que contribuye a la formacioacuten de la peliacutecula Un plastificante
debe de ser miscible con el poliacutemero (Bertuzzi 2002)
La elaboracioacuten de peliacuteculas requiere de al menos una moleacutecula capaz de
formar una matriz continua con una cohesioacuten adecuada La adicioacuten de un
agente plastificante a las peliacuteculas comestibles se requiere para superar la
fragilidad provocada por las elevadas fuerzas intermoleculares entre las
cadenas de poliacutemeros Los plastificantes reducen estas fuerzas y aumentan
la movilidad de las cadenas polimeacutericas por lo que se incrementa la
flexibilidad y extensibilidad de la peliacutecula
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) y la permeabilidad al oxiacutegeno (PO)
son las propiedades de barrera maacutes investigadas para conocer la capacidad
de las peliacuteculas para proteger los alimentos frente a factores ambientales
(Damoradan y Paraf 1997) Ademaacutes de las propiedades de barrera se
deben considerar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas a fin de
11
caracterizar la proteccioacuten que brindan contra un abuso mecaacutenico durante la
manipulacioacuten y almacenamiento Las pruebas de extensioacuten y de puncioacuten
proveen informacioacuten acerca de la flexibilidad y elongacioacuten del material de
empaque propiedades que son resultado de la interaccioacuten cadena-cadena
de los poliacutemeros que conforman la peliacutecula si se incrementan estas
interacciones se obtienen peliacuteculas maacutes fuertes pero menos flexibles
152 Peliacuteculas de proteiacutena Las proteiacutenas son poliacutemeros altamente complejos y su diversidad funcional
depende mayoritariamente de su estructura quiacutemica Por ejemplo mientras
otros biopoliacutemeros tales como los polisacaacuteridos y aacutecidos nucleicos estaacuten
conformados por uno o pocos tipos de monoacutemeros las proteiacutenas y los
polipeacuteptidos estaacuten conformados por combinaciones de 20 aminoaacutecidos
diferentes (19 α-aminoaacutecidos y un iminoaacutecido) unidos mediante enlaces
amida denominados enlaces peptiacutedicos (Damodaran y Paraf 1997)
Entre las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno y la gelatina han tenido mayor
importancia en la produccioacuten de peliacuteculas (Damodaran y Paraf 1997) Estas
proteiacutenas han sido normalmente extraiacutedas de desperdicios generados del
sacrificio animal (Cuq et al 1997) Las moleacuteculas de proteiacutena fibrosa
extensas estaacuten asociadas fuertemente unas con otras generalmente
mediante enlaces de hidrogeno Las proteiacutenas globulares se pliegan en
estructuras esfeacutericas complejas unidas entre siacute por la combinacioacuten de
interacciones de hidrogeno ioacutenica hidrofoacutebicas y covalentes tales como los
puentes de disulfuro (Scope 1994) Sus propiedades fiacutesicas y quiacutemicas
dependen de la cantidad e identidad de los aminoaacutecidos constituyentes y de
su ubicacioacuten dentro de las cadenas de proteiacutena
Las peliacuteculas de proteiacutena se forman generalmente a partir de soluciones de
proteiacutena solubilizada o dispersada en disolventes o acarreadores volaacutetiles
Los solventes o acarreadores volaacutetiles son por lo general agua etanol o
mezclas etanolagua en diferentes proporciones (Kester y Fennema 1986)
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
7
14 Colaacutegeno Es la familia de proteiacutenas fibrosas que forma parte de la matriz extracelular
del tejido conectivo es la proteiacutena maacutes abundante de origen animal
(Muyonga et al 2004) El colaacutegeno es un componente importante de todos
los tejidos conectivos del cuerpo se encuentra en la piel huesos tendones
cartiacutelagos vasos sanguiacuteneos dientes coacuternea pero en especial en los tejidos
asociados a la piel y los huesos tambieacuten se encuentra en el tejido intersticial
de praacutecticamente todos los oacuterganos En cada uno de estos tejidos tiene una
estructura caracteriacutestica acorde con la funcioacuten que desempentildea la cual es principalmente mantener su estructura e integridad (Gelse et al 2003)
Constituye aproximadamente del 25-30 de las proteiacutenas de los organismos
animales (Bea et al 2008)
La unidad fundamental del colaacutegeno es una moleacutecula de estructura interna
de triple heacutelice llamada tropocolaacutegeno la cual tiene un peso molecular de
285 kDa estaacute formado por tres cadenas polipeptiacutedicas de igual tamantildeo cada
una de las cuales es una heacutelice levoacutegira que pueden ser de tipo α o β dependiendo de las variaciones de aminoaacutecidos Las tres cadenas se
enrollan para formar una triple heacutelice dextroacutegira con tres residuos de
aminoaacutecidos por vuelta de aproximadamente 300 nm de longitud la cadena
tiene un peso molecular de aproximadamente 105 kDa La moleacutecula de
colaacutegeno se estabiliza por puentes de hidroacutegeno entre las cadenas y por las
interacciones de los residuos de aminoaacutecidos que se extienden radialmente
con moleacuteculas de agua de ahiacute su alta resistencia y propiedades de retencioacuten
de humedad (Gelse et al 2003)
Existen 21 variantes de colaacutegeno denominadas tipo I-XIX (Bea et al 2008)
Por ejemplo los tipos I II III y V son los colaacutegenos fibrosos El colaacutegeno tipo
l se encuentra en todos los tejidos conectivos incluyendo huesos y piel es la
forma maacutes abundante Este es un heteropoliacutemero de dos cadenas de α-1 y
una cadena α-2 se compone de un tercio de glicina no contiene triptoacutefano o
cisteiacutena y la concentracioacuten de tirosina e histidina son muy bajas
8
El tipo II es principalmente encontrado en el cartiacutelago y en el humor viacutetreo el
tipo III es visto en la piel pulmoacuten y tejido vascular y el tipo IV estaacute presente
en las membranas basales
Cada cadena polipeptiacutedica de colaacutegeno tiene cerca de 1000 residuos de
aminoaacutecidos La composicioacuten que presentan es caracteriacutestica glicina 33
prolina de 12-20 4-hidroxiprolina 10 y 5-hidroxilisina la cual
generalmente en menor proporcioacuten carece de cisteiacutena y la proporcioacuten de
triptoacutefano es muy pequentildea Hay veinte aminoaacutecidos diferentes en cada
cadena α y se encuentran en un patroacuten especiacutefico repetido (Glicina-X-Y)
donde frecuentemente ldquoXrdquo es prolina y ldquoYrdquo hidroxiprolina Debido a que el
interior de la superheacutelice dextroacutegira del tropocolaacutegeno es muy compacto el
uacutenico residuo que puede situarse interiormente es la glicina (Garrido et al
2006)
En la Figura 16 se representa la triple heacutelice de colaacutegeno y se indica el tipo
de cadena polipeptiacutedica constituyente de los colaacutegenos I II y III
Figura 16 Representacioacuten de la estructura del colaacutegeno
9
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea En la mayoriacutea de tipos de colaacutegeno de pescado se han encontrado dos
variantes de la cadena A que normalmente son designados como α-1 y α-2
A pesar de tener aproximadamente el mismo peso molecular (95 Da) estas
variantes pueden separarse por medio de una electroforesis en gel de
poliacrilamida con dodecilsulfato de sodio (SDS-PAGE) debido a su diferente
afinidad por este surfactante Las cadenas α-2 en presencia de SDS sufren
una mayor desnaturalizacioacuten en comparacioacuten con las cadenas α-1 (Ninan
2009)
El colaacutegeno de pescado variacutea ampliamente en su composicioacuten de
aminoaacutecidos En particular los niveles de prolina e hidroxiprolina variacutean
significativamente entre especies de peces La proporcioacuten de hidroxiprolina
depende de la temperatura ambiental en el habitad del pescado y afecta la
estabilidad teacutermica del colaacutegeno Los peces que viven en entornos friacuteos
tienen menor contenido de eacutesta y presentan menor estabilidad teacutermica que
aquellos que viven en entornos caacutelidos El colaacutegeno de peces de agua friacutea
contiene niveles maacutes altos de aminoaacutecidos con grupo hidroxilo serina y
treonina (Ninan 2009)
15 Empaques activos Los alimentos con base lipiacutedica se deterioran al sufrir diversas reacciones de
degradacioacuten tanto por calentamiento como durante un almacenamiento
prolongado y en condiciones no oacuteptimas de almacenamiento Los procesos
principales de deterioro son las reacciones de oxidacioacuten eacutesta es la forma de
deterioro de los alimentos maacutes importante luego de la producida por
microorganismos
Algunas formas de controlar y reducir la oxidacioacuten son la exclusioacuten del
oxiacutegeno del alimento envasado al vaciacuteo el uso de materiales impermeables
al oxiacutegeno el empleo de bajas temperaturas de almacenamiento la
proteccioacuten frente a la luz o la incorporacioacuten de antioxidantes
10
Con la finalidad de reducir la oxidacioacuten en los alimentos y el deterioro de los
mismos se ha desarrollado la tecnologiacutea de empaques activos los cuales
tienen como finalidad proteger los alimentos con un alto contenido de liacutepidos
Se llaman activos porque se les ha incorporado un antioxidante mediante el
cual los empaques activos son capaces de retrasar la oxidacioacuten
(Jongjareonrak et al 2008)
151 Peliacuteculas Una peliacutecula o recubrimiento se define como una capa delgada y continua de
material comestible aplicada a los alimentos ya sea por inmersioacuten rociacuteo o
como envoltura que provee una barrera selectiva contra la transferencia de
gases vapores y solutos ofreciendo tambieacuten proteccioacuten fiacutesica La formacioacuten
de peliacuteculas generalmente consiste de al menos dos componentes un
poliacutemero de alto peso molecular (ejemplo polisacaacuteridos o proteiacutenas) y un
plastificante (Cuq et al 1997) Un plastificante es definido como una
moleacutecula de bajo peso molecular poco volaacutetil y de naturaleza quiacutemica similar
a la del poliacutemero que contribuye a la formacioacuten de la peliacutecula Un plastificante
debe de ser miscible con el poliacutemero (Bertuzzi 2002)
La elaboracioacuten de peliacuteculas requiere de al menos una moleacutecula capaz de
formar una matriz continua con una cohesioacuten adecuada La adicioacuten de un
agente plastificante a las peliacuteculas comestibles se requiere para superar la
fragilidad provocada por las elevadas fuerzas intermoleculares entre las
cadenas de poliacutemeros Los plastificantes reducen estas fuerzas y aumentan
la movilidad de las cadenas polimeacutericas por lo que se incrementa la
flexibilidad y extensibilidad de la peliacutecula
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) y la permeabilidad al oxiacutegeno (PO)
son las propiedades de barrera maacutes investigadas para conocer la capacidad
de las peliacuteculas para proteger los alimentos frente a factores ambientales
(Damoradan y Paraf 1997) Ademaacutes de las propiedades de barrera se
deben considerar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas a fin de
11
caracterizar la proteccioacuten que brindan contra un abuso mecaacutenico durante la
manipulacioacuten y almacenamiento Las pruebas de extensioacuten y de puncioacuten
proveen informacioacuten acerca de la flexibilidad y elongacioacuten del material de
empaque propiedades que son resultado de la interaccioacuten cadena-cadena
de los poliacutemeros que conforman la peliacutecula si se incrementan estas
interacciones se obtienen peliacuteculas maacutes fuertes pero menos flexibles
152 Peliacuteculas de proteiacutena Las proteiacutenas son poliacutemeros altamente complejos y su diversidad funcional
depende mayoritariamente de su estructura quiacutemica Por ejemplo mientras
otros biopoliacutemeros tales como los polisacaacuteridos y aacutecidos nucleicos estaacuten
conformados por uno o pocos tipos de monoacutemeros las proteiacutenas y los
polipeacuteptidos estaacuten conformados por combinaciones de 20 aminoaacutecidos
diferentes (19 α-aminoaacutecidos y un iminoaacutecido) unidos mediante enlaces
amida denominados enlaces peptiacutedicos (Damodaran y Paraf 1997)
Entre las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno y la gelatina han tenido mayor
importancia en la produccioacuten de peliacuteculas (Damodaran y Paraf 1997) Estas
proteiacutenas han sido normalmente extraiacutedas de desperdicios generados del
sacrificio animal (Cuq et al 1997) Las moleacuteculas de proteiacutena fibrosa
extensas estaacuten asociadas fuertemente unas con otras generalmente
mediante enlaces de hidrogeno Las proteiacutenas globulares se pliegan en
estructuras esfeacutericas complejas unidas entre siacute por la combinacioacuten de
interacciones de hidrogeno ioacutenica hidrofoacutebicas y covalentes tales como los
puentes de disulfuro (Scope 1994) Sus propiedades fiacutesicas y quiacutemicas
dependen de la cantidad e identidad de los aminoaacutecidos constituyentes y de
su ubicacioacuten dentro de las cadenas de proteiacutena
Las peliacuteculas de proteiacutena se forman generalmente a partir de soluciones de
proteiacutena solubilizada o dispersada en disolventes o acarreadores volaacutetiles
Los solventes o acarreadores volaacutetiles son por lo general agua etanol o
mezclas etanolagua en diferentes proporciones (Kester y Fennema 1986)
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
8
El tipo II es principalmente encontrado en el cartiacutelago y en el humor viacutetreo el
tipo III es visto en la piel pulmoacuten y tejido vascular y el tipo IV estaacute presente
en las membranas basales
Cada cadena polipeptiacutedica de colaacutegeno tiene cerca de 1000 residuos de
aminoaacutecidos La composicioacuten que presentan es caracteriacutestica glicina 33
prolina de 12-20 4-hidroxiprolina 10 y 5-hidroxilisina la cual
generalmente en menor proporcioacuten carece de cisteiacutena y la proporcioacuten de
triptoacutefano es muy pequentildea Hay veinte aminoaacutecidos diferentes en cada
cadena α y se encuentran en un patroacuten especiacutefico repetido (Glicina-X-Y)
donde frecuentemente ldquoXrdquo es prolina y ldquoYrdquo hidroxiprolina Debido a que el
interior de la superheacutelice dextroacutegira del tropocolaacutegeno es muy compacto el
uacutenico residuo que puede situarse interiormente es la glicina (Garrido et al
2006)
En la Figura 16 se representa la triple heacutelice de colaacutegeno y se indica el tipo
de cadena polipeptiacutedica constituyente de los colaacutegenos I II y III
Figura 16 Representacioacuten de la estructura del colaacutegeno
9
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea En la mayoriacutea de tipos de colaacutegeno de pescado se han encontrado dos
variantes de la cadena A que normalmente son designados como α-1 y α-2
A pesar de tener aproximadamente el mismo peso molecular (95 Da) estas
variantes pueden separarse por medio de una electroforesis en gel de
poliacrilamida con dodecilsulfato de sodio (SDS-PAGE) debido a su diferente
afinidad por este surfactante Las cadenas α-2 en presencia de SDS sufren
una mayor desnaturalizacioacuten en comparacioacuten con las cadenas α-1 (Ninan
2009)
El colaacutegeno de pescado variacutea ampliamente en su composicioacuten de
aminoaacutecidos En particular los niveles de prolina e hidroxiprolina variacutean
significativamente entre especies de peces La proporcioacuten de hidroxiprolina
depende de la temperatura ambiental en el habitad del pescado y afecta la
estabilidad teacutermica del colaacutegeno Los peces que viven en entornos friacuteos
tienen menor contenido de eacutesta y presentan menor estabilidad teacutermica que
aquellos que viven en entornos caacutelidos El colaacutegeno de peces de agua friacutea
contiene niveles maacutes altos de aminoaacutecidos con grupo hidroxilo serina y
treonina (Ninan 2009)
15 Empaques activos Los alimentos con base lipiacutedica se deterioran al sufrir diversas reacciones de
degradacioacuten tanto por calentamiento como durante un almacenamiento
prolongado y en condiciones no oacuteptimas de almacenamiento Los procesos
principales de deterioro son las reacciones de oxidacioacuten eacutesta es la forma de
deterioro de los alimentos maacutes importante luego de la producida por
microorganismos
Algunas formas de controlar y reducir la oxidacioacuten son la exclusioacuten del
oxiacutegeno del alimento envasado al vaciacuteo el uso de materiales impermeables
al oxiacutegeno el empleo de bajas temperaturas de almacenamiento la
proteccioacuten frente a la luz o la incorporacioacuten de antioxidantes
10
Con la finalidad de reducir la oxidacioacuten en los alimentos y el deterioro de los
mismos se ha desarrollado la tecnologiacutea de empaques activos los cuales
tienen como finalidad proteger los alimentos con un alto contenido de liacutepidos
Se llaman activos porque se les ha incorporado un antioxidante mediante el
cual los empaques activos son capaces de retrasar la oxidacioacuten
(Jongjareonrak et al 2008)
151 Peliacuteculas Una peliacutecula o recubrimiento se define como una capa delgada y continua de
material comestible aplicada a los alimentos ya sea por inmersioacuten rociacuteo o
como envoltura que provee una barrera selectiva contra la transferencia de
gases vapores y solutos ofreciendo tambieacuten proteccioacuten fiacutesica La formacioacuten
de peliacuteculas generalmente consiste de al menos dos componentes un
poliacutemero de alto peso molecular (ejemplo polisacaacuteridos o proteiacutenas) y un
plastificante (Cuq et al 1997) Un plastificante es definido como una
moleacutecula de bajo peso molecular poco volaacutetil y de naturaleza quiacutemica similar
a la del poliacutemero que contribuye a la formacioacuten de la peliacutecula Un plastificante
debe de ser miscible con el poliacutemero (Bertuzzi 2002)
La elaboracioacuten de peliacuteculas requiere de al menos una moleacutecula capaz de
formar una matriz continua con una cohesioacuten adecuada La adicioacuten de un
agente plastificante a las peliacuteculas comestibles se requiere para superar la
fragilidad provocada por las elevadas fuerzas intermoleculares entre las
cadenas de poliacutemeros Los plastificantes reducen estas fuerzas y aumentan
la movilidad de las cadenas polimeacutericas por lo que se incrementa la
flexibilidad y extensibilidad de la peliacutecula
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) y la permeabilidad al oxiacutegeno (PO)
son las propiedades de barrera maacutes investigadas para conocer la capacidad
de las peliacuteculas para proteger los alimentos frente a factores ambientales
(Damoradan y Paraf 1997) Ademaacutes de las propiedades de barrera se
deben considerar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas a fin de
11
caracterizar la proteccioacuten que brindan contra un abuso mecaacutenico durante la
manipulacioacuten y almacenamiento Las pruebas de extensioacuten y de puncioacuten
proveen informacioacuten acerca de la flexibilidad y elongacioacuten del material de
empaque propiedades que son resultado de la interaccioacuten cadena-cadena
de los poliacutemeros que conforman la peliacutecula si se incrementan estas
interacciones se obtienen peliacuteculas maacutes fuertes pero menos flexibles
152 Peliacuteculas de proteiacutena Las proteiacutenas son poliacutemeros altamente complejos y su diversidad funcional
depende mayoritariamente de su estructura quiacutemica Por ejemplo mientras
otros biopoliacutemeros tales como los polisacaacuteridos y aacutecidos nucleicos estaacuten
conformados por uno o pocos tipos de monoacutemeros las proteiacutenas y los
polipeacuteptidos estaacuten conformados por combinaciones de 20 aminoaacutecidos
diferentes (19 α-aminoaacutecidos y un iminoaacutecido) unidos mediante enlaces
amida denominados enlaces peptiacutedicos (Damodaran y Paraf 1997)
Entre las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno y la gelatina han tenido mayor
importancia en la produccioacuten de peliacuteculas (Damodaran y Paraf 1997) Estas
proteiacutenas han sido normalmente extraiacutedas de desperdicios generados del
sacrificio animal (Cuq et al 1997) Las moleacuteculas de proteiacutena fibrosa
extensas estaacuten asociadas fuertemente unas con otras generalmente
mediante enlaces de hidrogeno Las proteiacutenas globulares se pliegan en
estructuras esfeacutericas complejas unidas entre siacute por la combinacioacuten de
interacciones de hidrogeno ioacutenica hidrofoacutebicas y covalentes tales como los
puentes de disulfuro (Scope 1994) Sus propiedades fiacutesicas y quiacutemicas
dependen de la cantidad e identidad de los aminoaacutecidos constituyentes y de
su ubicacioacuten dentro de las cadenas de proteiacutena
Las peliacuteculas de proteiacutena se forman generalmente a partir de soluciones de
proteiacutena solubilizada o dispersada en disolventes o acarreadores volaacutetiles
Los solventes o acarreadores volaacutetiles son por lo general agua etanol o
mezclas etanolagua en diferentes proporciones (Kester y Fennema 1986)
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
9
141 Colaacutegeno en la pescaderiacutea En la mayoriacutea de tipos de colaacutegeno de pescado se han encontrado dos
variantes de la cadena A que normalmente son designados como α-1 y α-2
A pesar de tener aproximadamente el mismo peso molecular (95 Da) estas
variantes pueden separarse por medio de una electroforesis en gel de
poliacrilamida con dodecilsulfato de sodio (SDS-PAGE) debido a su diferente
afinidad por este surfactante Las cadenas α-2 en presencia de SDS sufren
una mayor desnaturalizacioacuten en comparacioacuten con las cadenas α-1 (Ninan
2009)
El colaacutegeno de pescado variacutea ampliamente en su composicioacuten de
aminoaacutecidos En particular los niveles de prolina e hidroxiprolina variacutean
significativamente entre especies de peces La proporcioacuten de hidroxiprolina
depende de la temperatura ambiental en el habitad del pescado y afecta la
estabilidad teacutermica del colaacutegeno Los peces que viven en entornos friacuteos
tienen menor contenido de eacutesta y presentan menor estabilidad teacutermica que
aquellos que viven en entornos caacutelidos El colaacutegeno de peces de agua friacutea
contiene niveles maacutes altos de aminoaacutecidos con grupo hidroxilo serina y
treonina (Ninan 2009)
15 Empaques activos Los alimentos con base lipiacutedica se deterioran al sufrir diversas reacciones de
degradacioacuten tanto por calentamiento como durante un almacenamiento
prolongado y en condiciones no oacuteptimas de almacenamiento Los procesos
principales de deterioro son las reacciones de oxidacioacuten eacutesta es la forma de
deterioro de los alimentos maacutes importante luego de la producida por
microorganismos
Algunas formas de controlar y reducir la oxidacioacuten son la exclusioacuten del
oxiacutegeno del alimento envasado al vaciacuteo el uso de materiales impermeables
al oxiacutegeno el empleo de bajas temperaturas de almacenamiento la
proteccioacuten frente a la luz o la incorporacioacuten de antioxidantes
10
Con la finalidad de reducir la oxidacioacuten en los alimentos y el deterioro de los
mismos se ha desarrollado la tecnologiacutea de empaques activos los cuales
tienen como finalidad proteger los alimentos con un alto contenido de liacutepidos
Se llaman activos porque se les ha incorporado un antioxidante mediante el
cual los empaques activos son capaces de retrasar la oxidacioacuten
(Jongjareonrak et al 2008)
151 Peliacuteculas Una peliacutecula o recubrimiento se define como una capa delgada y continua de
material comestible aplicada a los alimentos ya sea por inmersioacuten rociacuteo o
como envoltura que provee una barrera selectiva contra la transferencia de
gases vapores y solutos ofreciendo tambieacuten proteccioacuten fiacutesica La formacioacuten
de peliacuteculas generalmente consiste de al menos dos componentes un
poliacutemero de alto peso molecular (ejemplo polisacaacuteridos o proteiacutenas) y un
plastificante (Cuq et al 1997) Un plastificante es definido como una
moleacutecula de bajo peso molecular poco volaacutetil y de naturaleza quiacutemica similar
a la del poliacutemero que contribuye a la formacioacuten de la peliacutecula Un plastificante
debe de ser miscible con el poliacutemero (Bertuzzi 2002)
La elaboracioacuten de peliacuteculas requiere de al menos una moleacutecula capaz de
formar una matriz continua con una cohesioacuten adecuada La adicioacuten de un
agente plastificante a las peliacuteculas comestibles se requiere para superar la
fragilidad provocada por las elevadas fuerzas intermoleculares entre las
cadenas de poliacutemeros Los plastificantes reducen estas fuerzas y aumentan
la movilidad de las cadenas polimeacutericas por lo que se incrementa la
flexibilidad y extensibilidad de la peliacutecula
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) y la permeabilidad al oxiacutegeno (PO)
son las propiedades de barrera maacutes investigadas para conocer la capacidad
de las peliacuteculas para proteger los alimentos frente a factores ambientales
(Damoradan y Paraf 1997) Ademaacutes de las propiedades de barrera se
deben considerar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas a fin de
11
caracterizar la proteccioacuten que brindan contra un abuso mecaacutenico durante la
manipulacioacuten y almacenamiento Las pruebas de extensioacuten y de puncioacuten
proveen informacioacuten acerca de la flexibilidad y elongacioacuten del material de
empaque propiedades que son resultado de la interaccioacuten cadena-cadena
de los poliacutemeros que conforman la peliacutecula si se incrementan estas
interacciones se obtienen peliacuteculas maacutes fuertes pero menos flexibles
152 Peliacuteculas de proteiacutena Las proteiacutenas son poliacutemeros altamente complejos y su diversidad funcional
depende mayoritariamente de su estructura quiacutemica Por ejemplo mientras
otros biopoliacutemeros tales como los polisacaacuteridos y aacutecidos nucleicos estaacuten
conformados por uno o pocos tipos de monoacutemeros las proteiacutenas y los
polipeacuteptidos estaacuten conformados por combinaciones de 20 aminoaacutecidos
diferentes (19 α-aminoaacutecidos y un iminoaacutecido) unidos mediante enlaces
amida denominados enlaces peptiacutedicos (Damodaran y Paraf 1997)
Entre las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno y la gelatina han tenido mayor
importancia en la produccioacuten de peliacuteculas (Damodaran y Paraf 1997) Estas
proteiacutenas han sido normalmente extraiacutedas de desperdicios generados del
sacrificio animal (Cuq et al 1997) Las moleacuteculas de proteiacutena fibrosa
extensas estaacuten asociadas fuertemente unas con otras generalmente
mediante enlaces de hidrogeno Las proteiacutenas globulares se pliegan en
estructuras esfeacutericas complejas unidas entre siacute por la combinacioacuten de
interacciones de hidrogeno ioacutenica hidrofoacutebicas y covalentes tales como los
puentes de disulfuro (Scope 1994) Sus propiedades fiacutesicas y quiacutemicas
dependen de la cantidad e identidad de los aminoaacutecidos constituyentes y de
su ubicacioacuten dentro de las cadenas de proteiacutena
Las peliacuteculas de proteiacutena se forman generalmente a partir de soluciones de
proteiacutena solubilizada o dispersada en disolventes o acarreadores volaacutetiles
Los solventes o acarreadores volaacutetiles son por lo general agua etanol o
mezclas etanolagua en diferentes proporciones (Kester y Fennema 1986)
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
10
Con la finalidad de reducir la oxidacioacuten en los alimentos y el deterioro de los
mismos se ha desarrollado la tecnologiacutea de empaques activos los cuales
tienen como finalidad proteger los alimentos con un alto contenido de liacutepidos
Se llaman activos porque se les ha incorporado un antioxidante mediante el
cual los empaques activos son capaces de retrasar la oxidacioacuten
(Jongjareonrak et al 2008)
151 Peliacuteculas Una peliacutecula o recubrimiento se define como una capa delgada y continua de
material comestible aplicada a los alimentos ya sea por inmersioacuten rociacuteo o
como envoltura que provee una barrera selectiva contra la transferencia de
gases vapores y solutos ofreciendo tambieacuten proteccioacuten fiacutesica La formacioacuten
de peliacuteculas generalmente consiste de al menos dos componentes un
poliacutemero de alto peso molecular (ejemplo polisacaacuteridos o proteiacutenas) y un
plastificante (Cuq et al 1997) Un plastificante es definido como una
moleacutecula de bajo peso molecular poco volaacutetil y de naturaleza quiacutemica similar
a la del poliacutemero que contribuye a la formacioacuten de la peliacutecula Un plastificante
debe de ser miscible con el poliacutemero (Bertuzzi 2002)
La elaboracioacuten de peliacuteculas requiere de al menos una moleacutecula capaz de
formar una matriz continua con una cohesioacuten adecuada La adicioacuten de un
agente plastificante a las peliacuteculas comestibles se requiere para superar la
fragilidad provocada por las elevadas fuerzas intermoleculares entre las
cadenas de poliacutemeros Los plastificantes reducen estas fuerzas y aumentan
la movilidad de las cadenas polimeacutericas por lo que se incrementa la
flexibilidad y extensibilidad de la peliacutecula
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) y la permeabilidad al oxiacutegeno (PO)
son las propiedades de barrera maacutes investigadas para conocer la capacidad
de las peliacuteculas para proteger los alimentos frente a factores ambientales
(Damoradan y Paraf 1997) Ademaacutes de las propiedades de barrera se
deben considerar las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas a fin de
11
caracterizar la proteccioacuten que brindan contra un abuso mecaacutenico durante la
manipulacioacuten y almacenamiento Las pruebas de extensioacuten y de puncioacuten
proveen informacioacuten acerca de la flexibilidad y elongacioacuten del material de
empaque propiedades que son resultado de la interaccioacuten cadena-cadena
de los poliacutemeros que conforman la peliacutecula si se incrementan estas
interacciones se obtienen peliacuteculas maacutes fuertes pero menos flexibles
152 Peliacuteculas de proteiacutena Las proteiacutenas son poliacutemeros altamente complejos y su diversidad funcional
depende mayoritariamente de su estructura quiacutemica Por ejemplo mientras
otros biopoliacutemeros tales como los polisacaacuteridos y aacutecidos nucleicos estaacuten
conformados por uno o pocos tipos de monoacutemeros las proteiacutenas y los
polipeacuteptidos estaacuten conformados por combinaciones de 20 aminoaacutecidos
diferentes (19 α-aminoaacutecidos y un iminoaacutecido) unidos mediante enlaces
amida denominados enlaces peptiacutedicos (Damodaran y Paraf 1997)
Entre las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno y la gelatina han tenido mayor
importancia en la produccioacuten de peliacuteculas (Damodaran y Paraf 1997) Estas
proteiacutenas han sido normalmente extraiacutedas de desperdicios generados del
sacrificio animal (Cuq et al 1997) Las moleacuteculas de proteiacutena fibrosa
extensas estaacuten asociadas fuertemente unas con otras generalmente
mediante enlaces de hidrogeno Las proteiacutenas globulares se pliegan en
estructuras esfeacutericas complejas unidas entre siacute por la combinacioacuten de
interacciones de hidrogeno ioacutenica hidrofoacutebicas y covalentes tales como los
puentes de disulfuro (Scope 1994) Sus propiedades fiacutesicas y quiacutemicas
dependen de la cantidad e identidad de los aminoaacutecidos constituyentes y de
su ubicacioacuten dentro de las cadenas de proteiacutena
Las peliacuteculas de proteiacutena se forman generalmente a partir de soluciones de
proteiacutena solubilizada o dispersada en disolventes o acarreadores volaacutetiles
Los solventes o acarreadores volaacutetiles son por lo general agua etanol o
mezclas etanolagua en diferentes proporciones (Kester y Fennema 1986)
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
11
caracterizar la proteccioacuten que brindan contra un abuso mecaacutenico durante la
manipulacioacuten y almacenamiento Las pruebas de extensioacuten y de puncioacuten
proveen informacioacuten acerca de la flexibilidad y elongacioacuten del material de
empaque propiedades que son resultado de la interaccioacuten cadena-cadena
de los poliacutemeros que conforman la peliacutecula si se incrementan estas
interacciones se obtienen peliacuteculas maacutes fuertes pero menos flexibles
152 Peliacuteculas de proteiacutena Las proteiacutenas son poliacutemeros altamente complejos y su diversidad funcional
depende mayoritariamente de su estructura quiacutemica Por ejemplo mientras
otros biopoliacutemeros tales como los polisacaacuteridos y aacutecidos nucleicos estaacuten
conformados por uno o pocos tipos de monoacutemeros las proteiacutenas y los
polipeacuteptidos estaacuten conformados por combinaciones de 20 aminoaacutecidos
diferentes (19 α-aminoaacutecidos y un iminoaacutecido) unidos mediante enlaces
amida denominados enlaces peptiacutedicos (Damodaran y Paraf 1997)
Entre las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno y la gelatina han tenido mayor
importancia en la produccioacuten de peliacuteculas (Damodaran y Paraf 1997) Estas
proteiacutenas han sido normalmente extraiacutedas de desperdicios generados del
sacrificio animal (Cuq et al 1997) Las moleacuteculas de proteiacutena fibrosa
extensas estaacuten asociadas fuertemente unas con otras generalmente
mediante enlaces de hidrogeno Las proteiacutenas globulares se pliegan en
estructuras esfeacutericas complejas unidas entre siacute por la combinacioacuten de
interacciones de hidrogeno ioacutenica hidrofoacutebicas y covalentes tales como los
puentes de disulfuro (Scope 1994) Sus propiedades fiacutesicas y quiacutemicas
dependen de la cantidad e identidad de los aminoaacutecidos constituyentes y de
su ubicacioacuten dentro de las cadenas de proteiacutena
Las peliacuteculas de proteiacutena se forman generalmente a partir de soluciones de
proteiacutena solubilizada o dispersada en disolventes o acarreadores volaacutetiles
Los solventes o acarreadores volaacutetiles son por lo general agua etanol o
mezclas etanolagua en diferentes proporciones (Kester y Fennema 1986)
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
12
Las proteiacutenas generalmente se desnaturalizan por accioacuten del calor aacutecido
base yo solvente con el objetivo de obtener una estructura extendida la cual
permite la formacioacuten de peliacuteculas Una vez extendidas las cadenas de
proteiacutena su asociacioacuten se puede dar mediante puentes de hidrogeno
interacciones hidrofoacutebicas y enlaces covalentes La interaccioacuten cadena-
cadena que produce una peliacutecula cohesiva se ve afectada por el grado de
extensioacuten de la cadena proteiacutenica por la naturaleza de aminoaacutecidos y la
estructura primaria
La distribucioacuten uniforme de los grupos polares hidrofoacutebicos y puentes
disulfuro entre las cadenas de proteiacutena favorecen una mejor interaccioacuten
Mientras maacutes fuertes sean las interacciones a lo largo de la cadena se tendraacute
como resultado una peliacutecula maacutes fuerte pero menos flexible y menos
permeable a gases vapor de agua y liacutequidos (Kester y Fennema 1986)
153 Peliacuteculas activas Una peliacutecula activa es un sistema en el que el empaque el producto y el
medio interactuacutean para prolongar la vida de anaquel aseguran la inocuidad y
las propiedades sensoriales las cuales determinan la calidad del producto
Hay baacutesicamente dos tipos
Empaque antimicrobiano tiene como objetivo aplicar sistemas de liberacioacuten
en forma controlada de un agente antimicrobiano de la peliacutecula al alimento
(Huit et al 2006)
Empaque activo tiene como objetivo utilizar compuestos que remueven el
oxiacutegeno absorban la humedad y generen CO2 y compuestos con accioacuten
antioxidante que estabilizan los radicales libres producidos durante la
oxidacioacuten lipiacutedica
En la actualidad la tecnologiacutea de empaques activos utilizada para la
alimentacioacuten incluye removedores de oxiacutegeno que son sustancias capaces
de eliminar el oxiacutegeno presente entre el envase y el producto durante su
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
13
almacenamiento (Charles et al 2006) Puesto que la oxidacioacuten inicia en
general en la superficie de los alimentos la incorporacioacuten de antioxidantes en
los empaques representa una manera prometedora de proteger a los
alimentos de la oxidacioacuten de liacutepidos (Jongjareonrak et al 2008)
154 Antioxidantes Un antioxidante es una sustancia que cuando se presenta en bajas
cantidades comparada con el sustrato oxidable previene significativamente
la oxidacioacuten de dicho sustrato Durante el almacenamiento de grasas y
aceites asiacute como de otros alimentos que contienen grasas la oxidacioacuten
lipiacutedica es la mayor causa de deterioro de calidad de los alimentos e implica
el uso de diversos antioxidantes Existen cientos de compuestos tanto
naturales como sinteacuteticos con propiedades antioxidantes No obstante su
empleo en alimentos requiere de ciertas condiciones siendo el maacutes
importante la inocuidad (Belitz et al 2009) En la formacioacuten de peliacuteculas
activas el antioxidante se debe unir a la cadena proteiacutenica por medio de un
enlace covalente reaccioacuten que se lleva a cabo con la participacioacuten de la
enzima peroxidasa la cual forma un radical libre en una o varias partes de la
proteiacutena y otro en la moleacutecula del antioxidante los cuales se estabilizan
mediante una reaccioacuten de terminacioacuten de radicales libres
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
14
CAPIacuteTULO II MATERIALES Y MEacuteTODOS
21 Diagrama General
Piel de Cazoacuten (Galeorhinus galeus)
Anaacutelisis Quiacutemico Proximal -Humedad Gravimetria horno convencional (Meacutetodo AOAC 93104) -Proteiacutena Meacutetodo de proteiacutena total Kjeldahl (Meacutetodo AOAC 98110) -Cenizas (AOAC 93808) -Grasa Meacutetodo de Bligh-Dyer (Kirk et al 1996) -Carbohidratos (Caacutelculo por diferencia)
Concentrado proteiacutenico (CP)
Pruebas Mecaacutenicas Fuerza de fractura a la extensioacuten Fuerza de fractura a la puncioacuten
Pruebas de Barrera Permeabilidad al vapor de agua (PVA)
Permeabilidad al Oxigeno (PO)
Desarrollo de peliacuteculas activas y peliacuteculas Control con 5 de CP con agentes plastificantes
Electroforesis
Extraccioacuten proteiacutenica
Reaccioacuten enzimaacutetica con aacutecido gaacutelico y con
quercetina
Anaacutelisis por resonancia magneacutetica nuclear de Hidroacutegeno (RMN-H)
Medicioacuten de capacidad antioxidante de acuerdo al meacutetodo de ABTS
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
15
22 Obtencioacuten del concentrado proteiacutenico
221 Caracterizacioacuten quiacutemica de la piel
La piel de cazoacuten se obtuvo del mercado de pescado ldquoLa Nueva Vigardquo
Ubicado al Oriente de la Ciudad de Meacutexico
Se realizoacute un Anaacutelisis Quiacutemico Proximal (AQP) Cada determinacioacuten se
realizoacute a tres lotes por triplicado empleando los siguientes meacutetodos
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (Kirk et al 1996)
222 Extraccioacuten del concentrado proteiacutenico La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectiva para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
Se pesoacute 1 kg de piel de cazoacuten y se realizaron lavados a la piel para
eliminar el exceso materia inorgaacutenica posteriormente se troceoacute en 5x3 cm
aproximadamente (Figura 21)
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
16
Figura 21 Troceado y lavado de la piel de cazoacuten
Posteriormente la piel se sumergioacute en una solucioacuten alcalina con agitacioacuten
constante Despueacutes en una solucioacuten aacutecida en proporcioacuten 110 (pv) con
agitacioacuten constante A continuacioacuten la piel se sometioacute a un tratamiento
teacutermico en agitacioacuten constante En la Figura 22 se muestra el aparato
empleado para realizar la extraccioacuten en medio baacutesico y aacutecido
Para realizar la precipitacioacuten de la proteiacutena se agregoacute a la parte acuosa
hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10 y mL de HCl 2 M por cada 100
mL de extracto posteriormente se dejoacute reposar por un periodo de 12 horas
para permitir la precipitacioacuten de la proteiacutena
Figura 22 Extraccioacuten proteiacutenica en medio baacutesico
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
17
En la Figura 23 se muestra la precipitacioacuten del concentrado proteiacutenico (CP)
23 Concentrado proteiacutenico
231 Caracterizacioacuten quiacutemica del concentrado proteiacutenico
Una vez obtenido el concentrado de proteiacutena se le realizaron las siguientes determinaciones
Humedad (AOAC 93104) Proteiacutena (AOAC 98110 1995 utilizando el factor 625) Cenizas (AOAC 93808 1995) Grasa meacutetodo Bligh y Dyer (1959)
Figura 23 Precipitacioacuten de la proteiacutena con hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 10
18
232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
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232 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del Concentrado Proteiacutenico Se determinoacute el intervalo de pesos moleculares de la proteiacutena por medio de
una electroforesis en gel SDS-PAGE En las Tablas 21 22 y 23 se indica
la concentracioacuten respectiva que contiene el gel de las soluciones I II y III
Solucioacuten ɪ Componente 100 mL
Acrilamida 30 g Bisacrilamida 08 g
Agua Bp-100 mL
Las concentraciones utilizadas fueron 10 de gel separador (inferior) y 5
de gel concentrador (arriba) En la Tabla 24 se indican las cantidades
Solucioacuten ɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 9075 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Solucioacuten ɪɪɪ Componente 100 mL
Tris-HCl 303 g SDS 02 g Agua Bp-100 mL
Tabla 21 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪ
Tabla 22 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪ
Tabla 23 Cantidades utilizadas para preparar la solucioacuten ɪɪɪ
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Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
19
Tabla 24 Cantidades utilizadas de cada componente para la formacioacuten de dos
geles de placas de 1 mm
Componente Gel Concentrador 5 Gel Separador 10
Solucioacuten ɪ 530 microL 37 mL
Solucioacuten ɪɪ ---------- 55 mL
Solucioacuten ɪɪɪ 2500 microL ---------
Agua 1615 microL 18 mL
10 APS 50 microL 50 microL
TEMED 5 microL 5 microL APS Persulfato de amonio
TEMED NNNrsquoNrsquo-tetrametilendiamina
Se tomoacute una muestra aproximadamente de 005 g de concentrado proteiacutenico
la cual se disolvioacute en 1 mL de una solucioacuten para desnaturalizar proteiacutenas
buffer IEF que es una mezcla de detergentes y proteasas posteriormente se
centrifugoacute y se tomaron 10 μL del sobrenadante (30 mgmL) y se colocaron
en un tubo Eppendorf se antildeadieron 900 μL del buffer de muestra y 10 μL de
β-mercaptoetanol Posteriormente se elaboroacute un gel de acrilamida para
electroforesis (PAGE) en cuyos pozos se colocoacute un volumen de 5 μL de un
marcador Bio-Rad de amplio rango 15-240 kDa En uno de los pozos se
colocaron 10 μL de muestra y se dejaron correr en una celda para
electroforesis marca Bio-Rad a 120 Volts hasta alcanzar todo el frente de
carga Posteriormente los geles fueron tentildeidos con una solucioacuten de azul de
Coomassie durante12 horas que se mantuvo en agitacioacuten constante
posteriormente se destintildeeron con agua destilada tambieacuten en agitacioacuten
constante hasta observar bandas claras Los geles destentildeidos se
escanearon con un densitoacutemetro marca Bio-Rad y se utilizoacute el programa
para la determinacioacuten de los pesos moleculares de las bandas detectadas
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
20
24 Elaboracioacuten de las peliacuteculas a partir del concentrado proteiacutenico La elaboracioacuten de las peliacuteculas se realizoacute de acuerdo con el procedimiento
llevado acabo por Limpisophon et al (2009) con modificaciones en
temperatura y tiempos de extraccioacuten alcalina aacutecida y en temperatura
Se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet) en un vaso con
agua destilada de tal forma que la concentracioacuten de proteiacutena fuese 5
(mv) se colocoacute en bantildeo de agua caliente con agitacioacuten constante se agregoacute
NaOH 1 M hasta alcanzar un pH de 105plusmn05 para la disolucioacuten total del
concentrado proteiacutenico Se agregoacute como plastificante una mezcla en
proporcioacuten 5050 de sorbitol y glicerol al 9 (vv) con respecto a la cantidad
de proteiacutena del extracto obtenido y se agitoacute hasta su completa disolucioacuten
Una vez disuelto el concentrado proteiacutenico y los plastificantes se ajustoacute de
nuevo el pH de la solucioacuten a 105plusmn05 con NaOH 1 M se colocoacute de nuevo en
bantildeo de agua caliente y se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
25 Elaboracioacuten de peliacuteculas activas Una vez elaboradas las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con plastificante
(peliacuteculas Control) se desarrollaron las peliacuteculas activas Para la obtencioacuten
de estas uacuteltimas se emplearon dos metodologiacuteas en la primera la proteiacutena
se disolvioacute con la mezcla de plastificantes mientras que el antioxidante se
unioacute a la proteiacutena con la participacioacuten de la enzima y en la segunda se
antildeadioacute el antioxidante en una concentracioacuten de 200 ppm a la mezcla de
proteiacutena y plastificante Para la unioacuten del antioxidante a la proteiacutena viacutea la
reaccioacuten enzimaacutetica se colocoacute una parte del concentrado de proteiacutena (pellet)
en un vaso con 34 mL de agua destilada de tal forma que la concentracioacuten
de proteiacutena fuese 5 (mv) posteriormente se colocoacute en un bantildeo de agua
caliente con agitacioacuten constante y se agregoacute NaOH 1 M hasta alcanzar un
pH de 105plusmn05 para la total disolucioacuten del concentrado proteiacutenico Se agregoacute
21
como plastificante una mezcla de sorbitol y glicerol en proporcioacuten 5050 de
9 (vv) con respecto a la cantidad de proteiacutena en el extracto proteiacutenico y se
agitoacute hasta su disolucioacuten completa posteriormente se disolvioacute 1 mg de
antioxidante en 6 mL de EtOH Los antioxidantes fueron quercetina y aacutecido
gaacutelico se disolvioacute 01 mg de enzima en 1 mL de agua Los antioxidantes y la
enzima se colocaron en un matraz de bola que conteniacutea la mezcla acuosa de
proteiacutena y los plastificantes La reaccioacuten inicioacute al agregar 30 microL de H2O2 (5)
cada 10 minutos durante aproximadamente 1 hora Transcurrido este tiempo
la mezcla de reaccioacuten se vacioacute en un molde circular de 10 cm de diaacutemetro
se dejoacute secar a temperatura ambiente aproximadamente durante 3 diacuteas para
despueacutes despegar las peliacuteculas manualmente
Para la unioacuten del antioxidante con la proteiacutena por la viacutea no enzimaacutetica a la
proteiacutena mezclada con los plastificantes se agregoacute y mezcloacute el antioxidante
terc-butilhidroquinona (TBHQ) en una concentracioacuten de 200 ppm el cual
estaba previamente disuelto en etanol posteriormente se vacioacute en un molde
circular de 10 cm de diaacutemetro se dejoacute secar a temperatura ambiente
aproximadamente por 3 diacuteas las peliacuteculas se despegaron manualmente
26 Evaluacioacuten de la actividad antioxidante en las peliacuteculas activas
261 Determinacioacuten de polifenoles Con el fin de conocer la cantidad de polifenoles dato necesario para saber
cuaacutenta muestra se utilizariacutea para la determinacioacuten de la capacidad
secuestradora de los radicales 11-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y 22-
azino-bis-(aacutecido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfoacutenico) (ABTS) De acuerdo con
(Matthaumlus 2002) se realizoacute la determinacioacuten de polifenoles al extracto
proteiacutenico unido con antioxidante por medio de reaccioacuten enzimaacutetica y
tambieacuten a la peliacutecula a la que se le adicionoacute el antioxidante
22
La metodologiacutea fue la siguiente
1 Se tomaron 40 microL de muestra y se colocaron en tubos de ensayo
2 Se adicionaron 316 mL de agua 200 microL de reactivo de Folin-
Ciocalteu se mezcloacute e incuboacute de 1 a 8 minutos a temperatura
ambiente
3 Se adicionaron 600 microL de una solucioacuten de Na2CO3 al 2
posteriormente se mezcloacute bien e incuboacute por 2 horas a temperatura
ambiente
4 Se leyoacute en un espectrofotoacutemetro (BeakmanDU-65) a una longitud de
onda de 765 nm
La concentracioacuten de polifenoles se calculoacute a partir de una curva
patroacuten de aacutecido gaacutelico
262 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-
picrilhidrazilo (DPPH) Como informa Moure et al (2000) este meacutetodo se basa en la reduccioacuten del
radical DPPH por un antioxidante mediante la donacioacuten de un hidroacutegeno o un
electroacuten para formar una moleacutecula diamagneacutetica estable lo que se ve
reflejado en un decremento en la absorbancia a 515 nm y un cambio de
coloracioacuten de violeta a amarillo (Matthaumlus 2002) Para este propoacutesito en una
celda de cuarzo se colocaron 2 mL de una solucioacuten 36x10-5M de DPPH a la
cual se agregaron 50 μL del extracto proteiacutenico con antioxidante
estandarizado a 200 ppm se midioacute el decremento en la absorbancia a 515
nm el cual fue registrado cada minuto durante 16 minutos
Los resultados se expresaron en porcentaje de capacidad secuestradora
sobre el radical DPPH y se compararon con la misma capacidad que
presentoacute el antioxidante comercial Trolox El porcentaje de la capacidad secuestradora sobre el radical DPPH se
calculoacute como lo muestra la foacutermula 21
23
119862119878119863119875119875119867 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=16
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestrante
Abs= Absorbancia a 515nm
Foacutermula 21 Capacidad Secuestradora de DPPH
263 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-
etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+
De acuerdo con Kuskoski et al (2005) la capacidad secuestradora es un
meacutetodo de proyeccioacuten de la actividad antioxidante aplicable tanto a
antioxidantes lipofiacutelicos como hidrofiacutelicos La preformacioacuten del radical
monocatioacutenico del aacutecido 22acute-azino-bis-(3-etilbenzotiazoliacuten-6-sulfoacutenico)
(ABTS+) transcurre por la oxidacioacuten de ABTS con persulfato de potasio y se
reduce en presencia de antioxidantes El radical ABTS+ a diferencia del
DPPH se puede generar tras una reaccioacuten quiacutemica enzimaacutetica o
electroquiacutemica En este caso el ABTS+ se obtuvo mediante una reaccioacuten
quiacutemica en la que 10 mL de una solucioacuten ABTS 7 mM se hicieron reaccionar
con 5 mL de persulfato de potasio 245 mM la reaccioacuten se dejoacute a
temperatura ambiente y en oscuridad durante 16 horas Una vez formado el
radical se diluyoacute con etanol hasta generar una absorbancia de 07plusmn01 a 754
nm (Kuskoski et al 2005) posteriormente se agregaron 80 μL del extracto
proteiacutenico con antioxidante asiacute como del estaacutendar Trolox en concentracioacuten
de 200 ppm y se midioacute el decremento de absorbancia cada minuto durante 6
minutos o hasta alcanzar un valor constante El porcentaje de la capacidad
secuestradora sobre el radical ABTS se calculoacute mediante la foacutermula 22
24
119862119878119860119861119879119878 =119860119887119904119905=0 minus 119860119887119904119905=6 119898119894119899
119860119887119904119905=0119909100
Donde
CS= Capacidad secuestradora
Abs= Absorbancia a 754 nm
Foacutermula 22 Capacidad secuestradora de ABTS+
27 Evaluacioacuten de las propiedades mecaacutenicas y de barrera de las peliacuteculas Control y activas
271 Acondicionamiento y medicioacuten del espesor Antes de realizar las pruebas mecaacutenicas y de barrera las peliacuteculas obtenidas
se acondicionaron siguiendo el meacutetodo ASTM D618-00 (2003) por 48 h se
colocaron en un desecador con una solucioacuten saturada de Mg(NO3)26H2O
para mantenerlas en condiciones estaacutendar de humedad relativa (HR) y
temperatura constante (60plusmn5 HR y 24plusmn3degC) por uacuteltimo se midioacute la
temperatura y humedad relativa con un termohigroacutemetro (Oakton Japoacuten) El
espesor de las peliacuteculas fue medido con un microacutemetro anaacutelogo marca
Mitotuyo (Japoacuten) en diferentes posiciones aleatorias del periacutemetro y del
centro de las peliacuteculas Para el caacutelculo de las propiedades de barrera y
mecaacutenicas se tomoacute en cuenta el valor del espesor
28 Propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas se evaluaron con un equipo de pruebas
mecaacutenicas y de textura SINTECH 1S (MTS EUA) el cual se encuentra
conectado a una computadora que proporciona informacioacuten en tiempo real
del comportamiento de las peliacuteculas La celda de carga utilizada fue de 500
N teniendo como variacioacuten la abrazadera utilizada Las pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten se realizaron conforme al procedimiento estaacutendar
(ASTM D882-97 2003) aplicado para este tipo de materiales
25
En la Figura 24 se muestra un graacutefico tiacutepico obtenido en pruebas mecaacutenicas
de extensioacuten y puncioacuten
Figura 24 Graacutefico tiacutepico obtenido en las pruebas mecaacutenicas
La zona 1 o zona inicial es una liacutenea recta con una pendiente positiva
llamada Moacutedulo de Young Debido a que el esfuerzo y la deformacioacuten relativa
son proporcionales en esta zona la peliacutecula puede regresar a su forma
original
Zona 2 en esta zona la deformacioacuten no es lineal e indica hasta queacute punto la
peliacutecula se puede seguir estirando sin romperse y sin regresar a su forma
original
En la zona 3 o punto de ruptura la peliacutecula no resiste maacutes la fuerza aplicada
y se rompe En este punto el material muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero
que puede soportar que es la medida en la que un material puede estirarse
antes del quiebre es decir el punto maacuteximo del graacutefico
Zona 1
Zona 2
Zona 3 Resistencia a la tensioacuten o esfuerzo
Liacutenea recta
Deformacioacuten elaacutestica (reversible)
Deformacioacuten uniforme
Resistencia de fluencia
Deformacioacuten elaacutestica (irreversible)
Estriccioacuten
26
281 Fuerza de fractura a la extensioacuten
Para esta prueba las peliacuteculas se cortaron en tiras de 8 cm de largo x 1 cm
de ancho mismas que se sujetaron de los extremos por medio de unas
mordazas conectadas al equipo con una separacioacuten entre ellas de 5 cm
posteriormente se procedioacute a estirarlas a una velocidad constante de 500
mms Durante el estiramiento el equipo registroacute la fuerza necesaria para
romper o fracturar la tira (fuerza de fractura a la extensioacuten) El equipo de la
marca SINTECH 1S (MTS EUA) se muestra en la Figura 25 Ademaacutes en
la Figura 26 se muestra el mismo equipo realizando una prueba de fractura
a la extensioacuten
282 Fuerza de fractura a la puncioacuten
En esta prueba las peliacuteculas fueron cortadas en ciacuterculos de
aproximadamente 10 cm de diaacutemetro y se colocaron entre dos placas
circulares conectadas al equipo las cuales teniacutean un orificio central
Posteriormente una punta lisa de 13 mm de diaacutemetro comenzoacute a descender
perpendicularmente a una velocidad constante de 250 mmmin y el equipo
fue registrando la fuerza necesaria para lograr penetrar o fracturar la peliacutecula
conocida como fuerza de fractura a la puncioacuten cuyo equipo se muestra en la
Figura 26 Prueba de fractura a la extensioacuten
Figura 25 Equipo SINTECH 1S (MTS EUA)
27
Figura 27 Las placas empleadas para realizar la prueba se exponen en la
Figura 28
210 Propiedades de barrera
29 Propiedades de Barrera
291 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas control y activas se
determinoacute de acuerdo con el meacutetodo gravimeacutetrico ASTM E96-10 (2010) que
consiste en determinar la cantidad de agua que pasa a traveacutes de la peliacutecula y
que es absorbida por un desecante (CaCl2 anhidro) en un tiempo
determinado
Para realizar esta prueba se utilizaron celdas de acriacutelico con un diaacutemetro de
5 cm que conteniacutean una cantidad conocida de CaCl2 anhidro (35 g
aproximadamente) secado a peso constante Las peliacuteculas fueron colocadas
entre el anillo y la boca de la celda colocando cuatro tornillos alrededor de la
celda lo que permitioacute sellarla hermeacuteticamente por medio de una capa de
silicoacuten Las celdas se colocaron en un desecador en condiciones estaacutendar de
humedad relativa (HR) de 45plusmn5 controlada por la presencia de una
solucioacuten saturada de Mg(NO3)2 6H2O a una temperatura de 24plusmn2oC
paraacutemetros medidos con un termohigroacutemetro
Figura 27 Prueba de fractura a la puncioacuten
Figura 28 Placas circulares para la prueba de fractura a la puncioacuten
28
Se realizoacute una evaluacioacuten a cinco peliacuteculas cada 24 horas por un periodo de
5 diacuteas haciendo un registro del aumento de peso de cada celda la HR y la
temperatura
La permeabilidad al vapor de agua (PVA) se obtiene de la siguiente manera
a) Transmisioacuten de vapor de agua (gsm2)
TVA= 119866119905
119860
G = Ganancia de peso durante la semana de prueba (g)
t = Tiempo de duracioacuten de la prueba (horas)
A = Aacuterea de peliacutecula (m2)
b) Permeanza (gsm2Pa)
Permeanza = 119879119881119860
119878lowast(1198771minus1198772)
S = Presioacuten de vapor de agua (Pa) a la temperatura de la prueba
R1 = Porcentaje de humedad relativa
R2= Humedad relativa de la precipitacioacuten del vapor de agua
Figura 29 Peliacuteculas colocadas en las celdas con el desecante CaCl2 anhidro
29
c) Permeabilidad al vapor de agua (gPasm) PVA = Permeanza espesor (medido para cada peliacutecula)
292 Permeabilidad al oxiacutegeno (PO) La permeabilidad al oxiacutegeno se determinoacute por el meacutetodo volumeacutetrico ASTM
D1434-82 (2009) con el que se puede obtener el coeficiente de transmisioacuten
de oxiacutegeno siguiendo el cambio del volumen generado por la transferencia
del gas a traveacutes de la peliacutecula con respecto al tiempo La prueba se realizoacute
colocando una peliacutecula con un diaacutemetro de 10 cm en la parte inferior de una
celda de transmisioacuten (CSI-135 Permeability CellTester) la cual previamente
se engrasoacute para una mayor adherencia de la peliacutecula a la celda se colocaron
dos piezas de papel filtro en la parte superior de la celda y se sellaron los
compartimentos de la misma para asiacute mantener las condiciones de
hermeticidad con ayuda de cuatro tornillos colocados de manera simeacutetrica
Una vez colocada la celda se procedioacute a purgarla de aire y saturarla con
oxiacutegeno (extracto seco 995) por 3 minutos dejando abiertas las vaacutelvulas
(vaacutelvula de salida de baja presioacuten de alta presioacuten y de capilar) Al transcurrir
el tiempo de purga se cerroacute la vaacutelvula de alta presioacuten y despueacutes de 30 s se
cerroacute la vaacutelvula del capilar y se colocoacute el capilar mismo que conteniacutea 5 μL de
4-metil-2-pentanona cuando eacuteste se encontroacute en equilibrio se cerroacute la
vaacutelvula de salida de baja presioacuten ajustando la presioacuten manomeacutetrica de
prueba a 10 psi (68 kPa) En estas condiciones se dejoacute operar en un lapso
de 24 horas hasta obtener datos de desplazamiento del liacutequido lo que indica
la existencia de permeabilidad del oxiacutegeno
La permeabilidad al oxiacutegeno se obtiene de la siguiente manera
a) Velocidad de transmisioacuten de gas (GTR molm2s)
GTR = (10minus6)(1205880)(119881119903)
(119860)(119877)(119879)
Donde
30
A = aacuterea de transmisioacuten del espeacutecimen (mm2) P0 = Presioacuten ambiental (Pa) R = constante universal del gas ideal (8314X103 LPamolK) T = temperatura ambiente (K) Vr = volumen del liacutequido en el capilar (mm3)
b) Permeanza (molm2SkPa)
P = 119866119879119877
119875
P= Diferencia de presioacuten parcial de gas en ambos lados de la peliacutecula (kPa)
c) Permeabilidad al oxiacutegeno (cm3micromm2dkPa)
PO = Pespesor (medido para cada peliacutecula)
31
En la Figura 210 se muestra el esquema del equipo de transmisioacuten
volumeacutetrica de gas con el que se determinoacute la permeabilidad al oxiacutegeno de
las peliacuteculas
Figura 210 Esquema del equipo de transmisioacuten volumeacutetrica de gas
32
CAPIacuteTULO III RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN
31 Anaacutelisis quiacutemico composicional de la piel de cazoacuten y del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el perfil composicional de la piel de tiburoacuten se le
determinoacute humedad proteiacutena grasa y cenizas realizando la determinacioacuten
por triplicado a cada uno de los lotes En la Tabla 31 se muestran los
resultados del anaacutelisis quiacutemico Se observa que el componente mayoritario
en los tres lotes es el agua y el componente minoritario es la grasa
Tabla 31 Anaacutelisis quiacutemico de la piel de tiburoacuten (g100 g piel)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos
Lote 1 6229 3007 0187 3011 4442 Lote 2 6002 3359 0149 307 317 Lote 3 6132 3165 0161 308 3789
Promedio 6121plusmn1138 3177plusmn1763 0165plusmn0019 3053plusmn0037 3800plusmn0636
El anaacutelisis composicional muestra que el componente mayoritario es la
humedad con un 6121plusmn1138 contenido similar al que informa Castantildeeda
(2010) de 618 y Granados (2011) de 6521 para la piel de Cazoacuten La
proteiacutena es el segundo componente mayoritario El contenido de proteiacutena
cruda total es de 3177plusmn176 y fue determinado por medio del meacutetodo de
Kjeldhal utilizando el factor de conversioacuten estaacutendar 625
Existe diferencia entre los lotes de piel ya que la composicioacuten quiacutemica puede
variar entre individuos de la misma especie debido a la edad sexo medio
ambiente alimentacioacuten y eacutepoca del antildeo en que es pescado sin embargo no
se observoacute variacioacuten en la obtencioacuten del concentrado proteiacutenico ni en los
paraacutemetros medidos a las peliacuteculas
33
La extraccioacuten de proteiacutena de la piel de cazoacuten se realizoacute de acuerdo con el
procedimiento del meacutetodo de extraccioacuten selectivo para colaacutegeno llevado a
cabo por Limpisophon et al (2009) con algunas modificaciones
En la Tabla 32 se observan los resultados del perfil composicional del
concentrado de proteiacutena El componente mayoritario fue la humedad y
componente minoritario la grasa
Tabla 32 Anaacutelisis quiacutemico del concentrado de proteiacutena (g100 g pellet)
Determinacioacuten Humedad Proteiacutena Grasa Cenizas Carbohidratos Lote 1 75141 1954 0026 208 3213 Lote 2 75827 1916 0023 217 282 Lote 3 76212 18692 003 1928 3138
Promedio 75726plusmn0542 19130plusmn0424 00263 plusmn 0003 2059 plusmn 0122 3057 plusmn 0208
El concentrado presentoacute un contenido de proteiacutena de 19130plusmn0424 Los
extractos proteiacutenicos presentaron un nivel bajo de cenizas inferior al maacuteximo
reportado de 26 (Ninnan 2009) Asiacute al utilizar este meacutetodo de extraccioacuten
se espera obtener una gelatina de alta calidad ya que los valores de
impurezas (cenizas) se encuentran por debajo del contenido maacuteximo
recomendado que es de 26 (Jones 1977)
32 Caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-PAGE del concentrado proteiacutenico Con la finalidad de conocer el intervalo de pesos moleculares de las
proteiacutenas del concentrado proteiacutenico se realizoacute una electroforesis por medio
de la teacutecnica SDS-PAGE Se prepararon dos geles de acrilamida al 125
para separar proteiacutenas de alto medio y bajo peso molecular utilizando como
referencia un marcador de amplio rango de 6-200 kDa
34
Las cadenas α colaacutegeno presentan un peso aproximado de 100 kDa y los
componentes β colaacutegeno tienen un peso de alrededor de 200 kDa tiacutepicas del
colaacutegeno de tipo I (Ninnan 2009) Se denomina componente β cuando dos
hebras simples de colaacutegeno (unidades α) forman enlaces cruzados entre siacute
de tipo covalente (Fennema 2000) Limpisophon et al (2009) tambieacuten
determinoacute estas dos bandas al caracterizar gelatina extraiacuteda de tiburoacuten azul
(Prionace glauca) En la Figura 31 y la Tabla 33 se muestran las bandas y
los pesos moleculares obtenidos en la caracterizacioacuten electroforeacutetica SDS-
PAGE del concentrado proteiacutenico
Figura 31 Gel de electroforesis SDS-PAGE de acrilamida al 125 tentildeido con
Azul de Coomassie Std = estaacutendar de pesos moleculares
BANDAS
PESO MOLECULAR
35
Tabla 33 Pesos moleculares obtenidos del concentrado proteiacutenico
Banda 3 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 5 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 7 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 8 Concentrado
Proteiacutenico (kDa)
Banda 10 marcador
(kDa)
1360 1355 1398 1425 200
1239 1258 1284 1345 1162
974 985 1050 1210 974
904 908 973 1081 662
774 872 936 989 45
78 83 853 31
215
144
65
El gel de la Figura 31 muestra que se obtuvieron proteiacutenas de medio y de
alto peso molecular entre las cuales pueden encontrarse cadenas α debido a
los pesos 985 y 1258 kDa No se observan cadenas β ya que presentan un
peso molecular de alrededor de 200 kDa y en la electroforesis soacutelo se
encontraron bandas hasta de maacuteximo 143 kDa resultado que puede
explicarse por el arrastre de proteiacutena soluble por parte de las cadenas α En
este sentido se debe tomar en cuenta que las gelatinas de mamiacuteferos y
pescado tienen una distribucioacuten poli-dispersa del peso molecular que estaacute
relacionada con la estructura particular del colaacutegeno y el proceso de
produccioacuten Ademaacutes de diferentes oligoacutemeros de las subunidades α tambieacuten
estaacuten presentes algunas cadenas α intactas y parcialmente hidrolizadas
dando lugar a una mezcla que contiene moleacuteculas de diferentes pesos
moleculares (Schriebery y Gareis 2007)
36
33 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena Con el objetivo de conocer el rendimiento de extraccioacuten de la proteiacutena se
determinoacute su cantidad presente en el pellet como se indica a continuacioacuten
(119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119897119886 119901119894119890119897
100 g piel) (1000 g piel) = g de proteiacutena en la piel
(g de pellet obtenido) (119892 119889119890 119875119903119900119905119890119894119899119886 119890119899 119890119897 119901119890119897119897119890119905
100 g pellet) = g de proteiacutena en el pellet
g de proteiacutena en pellet
g de proteiacutena en pellet 119909 100 = rendimiento de extraccioacuten
En la Tabla 34 se presenta la cantidad de pellet que se obtuvo en la
extraccioacuten en dos lotes de piel asiacute como el contenido de proteiacutena en la piel y
su rendimiento de extraccioacuten
Tabla 34 Rendimiento de la extraccioacuten de proteiacutena
Lote Proteiacutena contenida en la piel (g100 g piel)
Cantidad de pellet obtenido en 1 kg de piel
Proteiacutena contenida en el pellet (g100 g
pellet)
Rendimiento de la
extraccioacuten 1 3007 396 g 1954 2572 2 3359 636 g 1916 3627 3 3165 434 g 1869 2562
La diferencia que existe en el porcentaje de extraccioacuten de los tres lotes
puede deberse a condiciones intriacutensecas en cada uno que se deben a
diferencias en la edad y el sexo del pez asiacute como el estado de
desnaturalizacioacuten de las proteiacutenas durante la congelacioacuten almacenamiento y
la descongelacioacuten del pescado antes de su venta y en el laboratorio
El rendimiento de extraccioacuten fue superior al obtenido por Granados y
Martiacutenez (2010) en la extraccioacuten de proteiacutena de piel de mero que fue de
57 asiacute como el obtenido por Limpisophon (2009) quien extrajo gelatina de
piel de tiburoacuten obteniendo entre 433 y 520 de rendimiento como valor
maacuteximo
37
34 Elaboracioacuten de peliacuteculas a partir del extracto proteiacutenico En trabajos realizados con anterioridad se logroacute la formacioacuten de peliacuteculas a
base de proteiacutena como las formadas a partir de sardina atlaacutentica (Sardina
pilchardus) (Cuq et al 1995) pesqueriacuteas del geacutenero Ephinephelus
(GranadosndashNavarrete 2010) Tiburoacuten azul (Prionace glauca) (Limpisophon
2009)
Las peliacuteculas se pueden formar a partir de biopoliacutemeros como los
polisacaacuteridos proteiacutenas y liacutepidos los cuales deberaacuten ser previamente
disueltos en un disolvente generalmente agua para posteriormente ser
vertidas y secadas a la temperatura deseada (kowalczyc y Baraniak 2011)
Dentro de las proteiacutenas fibrosas el colaacutegeno ha recibido una gran atencioacuten
en la formacioacuten de peliacuteculas (Villada et al 2007)
Para la elaboracioacuten de las peliacuteculas en el presente estudio se utilizoacute una
solucioacuten del extracto proteiacutenico con una concentracioacuten final del 5 (pv) y
una mezcla de plastificantes sorbitol y glicerol la cual se agregoacute al extracto
proteiacutenico en una concentracioacuten al 9 (vv) con respecto a la cantidad de
proteiacutena La formulacioacuten utilizada en el presente estudio permitioacute la formacioacuten
de peliacuteculas que en el caso del Control presentaron textura lisa fueron
homogeacuteneas delgadas no quebradizas transluacutecidas y flexibles las cuales
se muestran en la Figura 32
Figura 32 Peliacuteculas Control
38
Los poliacutemeros naturales como las proteiacutenas ofrecen una amplia gama de
propiedades para utilizarse como materia prima en la elaboracioacuten de
peliacuteculas debido a sus caracteriacutesticas biodegradables y por el potencial que
tienen para formar enlaces intermoleculares (Bourtoom 2009) La
probabilidad de formar enlaces intermoleculares depende de la forma de la
proteiacutena y de las condiciones de elaboracioacuten
Las propiedades de las peliacuteculas se ven influenciadas por el plastificante
empleado Al combinar el plastificante y la proteiacutena se induce la formacioacuten de
interacciones proteiacutena-plastificante mismas que disminuyen las
interacciones proteiacutena-proteiacutena Como consecuencia la densidad de las
interacciones moleculares se ve disminuida y el volumen libre entre las
cadenas de poliacutemero aumenta (Cuq et al 1997) es decir aumenta la
flexibilidad de la proteiacutena (Limpisophon et al 2009)
En esta primera parte del estudio se logroacute demostrar que las proteiacutenas de la
piel de cazoacuten poseen la capacidad de formar peliacuteculas se obtuvieron
peliacuteculas flexibles Dicha capacidad estaacute determinada por la interaccioacuten entre
proteiacutena-proteiacutena y agua-proteiacutena que pueden estar controladas por la
concentracioacuten yo el tipo de plastificantes ya que el uso de eacutestos reducen las
interacciones intermoleculares entre las cadenas adyacentes del
biopoliacutemero incrementando su movilidad y flexibilidad es decir las
propiedades elaacutesticas y de textura de las peliacuteculas (Paschoalick et al 2003)
35 Formacioacuten de peliacuteculas activas Una vez que se elaboraron las peliacuteculas de extracto proteiacutenico con
plastificante (peliacuteculas control) se desarrollaron las peliacuteculas activas es
decir aquellas en las que se da la unioacuten proteiacutena-antioxidante Para la unioacuten
de quercetina y aacutecido gaacutelico se llevoacute a cabo una reaccioacuten enzimaacutetica
39
En la Figura 33 se muestran las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y acido gaacutelico por medio de una
reaccioacuten enzimaacutetica las cuales muestran una textura lisa homogeacutenea
delgada quebradiza en las orillas transluacutecida y flexible
Figura 33 Peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico
40
En la Figura 34 se observa la peliacutecula activa formada por la unioacuten de una
porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la quercetina por viacutea enzimaacutetica donde
se tienen peliacuteculas homogeacuteneas delgadas lisas con una pequentildea coloracioacuten
amarilla quebradiza en la orilla y flexible
Figura 34 Peliacutecula activa con quercetina
En la Figura 35 se observan las peliacuteculas activas formadas por la unioacuten de
una porcioacuten del concentrado proteiacutenico y la adicioacuten de TBHQ a 200 ppm se
obtuvo una textura lisa delgada flexible poco transluacutecida no homogeacutenea y
con coloracioacuten roja
Figura 35 Peliacuteculas activas que incluyeron la adicioacuten de TBHQ
41
36 Capacidad secuestradora sobre el radical 11-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) (Moure et al 2000) Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante Con el fin de evaluar la concentracioacuten a
utilizar en la siacutentesis de las peliacuteculas se realizaron pruebas empleando
concentraciones de 200 y 600 ppm En la Tabla 35 se muestra la actividad
secuestradora del radical DPPH prueba que se basa en la capacidad del
radical para reaccionar con donadores de protones como lo son los
polifenoles
Tabla 35 Capacidad secuestradora sobre el radical DPPH
MUESTRA Trolox (control) 8480
Proteiacutena unida con quercetina por medio reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 465 Proteiacutena unida con quercetina por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
(600 ppm) 256
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 568
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de reaccioacuten enzimaacutetica (600 ppm) 334 Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm)
308
En la Tabla 35 se observa que el antioxidante trolox reduce el porcentaje de
DPP y captura aproximadamente el 8480 Para los extractos se obtuvo
una captura de DPPH muy baja lo cual indica que no hubo la donacioacuten del H
o electroacuten del antioxidante al radical Comparando la actividad del trolox con
los extractos utilizados en concentracioacuten de 200 y 600 ppm con lo informado
por Silva (2009) donde la chiacutea capturoacute el 823 de DPPH tanto los
extractos de 200 como los de 600 ppm de antioxidante muestran una
actividad menor en el presente estudio esta prueba no es un indicio de que
se une o no el antioxidante a la proteiacutena soacutelo es para verificar si los
extractos presentan esta actividad
42
37 Capacidad secuestradora sobre el radical aacutecido 22acute-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfoacutenico) ABTS+ Se realizoacute la medicioacuten a partir de la reaccioacuten del extracto proteiacutenico con aacutecido
gaacutelico quercetina y plastificante En la prueba de ABTS se utilizaron los
extractos soacutelo de 200 ppm y se siguioacute la metodologiacutea descrita por Kuskoski
et al (2005)
Tabla 36 Capacidad secuestradora sobre el radical ABTS+
MUESTRA Trolox 7321
Proteiacutena unida con quercetina por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm)
367
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio de una reaccioacuten enzimaacutetica (200 ppm) 3851
Proteiacutena con adicioacuten de antioxidante TBHQ (200 ppm) 3414
Los radicales DPPH y ABTS en solucioacuten tienen un color caracteriacutestico sin
embargo al ser capturadas por los extractos polifenoacutelicos se presenta un
cambio en la coloracioacuten que se puede monitorear espectrofotomeacutetricamente
(Rogisnky 2005) En la Tabla 36 se observa la capacidad secuestradora
que presentaron los extractos de proteiacutena frente al radical ABTS+ De
acuerdo con los resultados con DPPH el trolox fue el que capturoacute el mayor
porcentaje del radical alcanzando un 7321 mientras que los extractos con
quercetina y aacutecido gaacutelico mostraron una mejor capacidad secuestradora que
el extracto con TBHQ siendo capturado de manera respectiva 367 3851 y
3414
Con esta prueba se puede confirmar que el extracto de proteiacutena unido tanto
a quercetina como a aacutecido gaacutelico presenta actividad antioxidante pero se
necesita un mayor nuacutemero de estudios con el fin de comprobar que la
peliacutecula activa puede ayudar en la inhibicioacuten de la oxidacioacuten lipiacutedica en una
matriz alimentaria actuando como donadores de hidroacutegeno o como
aceptores de radicales libres
43
38 Evaluacioacuten de propiedades mecaacutenicas Las propiedades mecaacutenicas son un indicador de la integridad de las peliacuteculas
bajo condiciones de estreacutes que pueden ocurrir durante la transformacioacuten
manipulacioacuten y almacenamiento de los alimentos
Las propiedades que describen un material corresponden a la aplicacioacuten de
fuerza particularmente su comportamiento bajo cargas mecaacutenicas son
llamadas propiedades mecaacutenicas Eacutestas son uacutetiles en el disentildeo y produccioacuten
de empaques transporte y distribucioacuten asiacute como en la prediccioacuten de la vida
de anaquel del producto (Sun-Lee et al 2008)
381 Fuerza de fractura a la extensioacuten La fuerza de extensioacuten se define como la fuerza de tensioacuten requerida para
que un material se deforme hasta romperse Mediante la fuerza de extensioacuten
es posible determinar el esfuerzo aplicado (fuerza aplicada por unidad de
aacuterea) asimismo la deformacioacuten es el cambio de tamantildeo o forma de un
cuerpo debido a la aplicacioacuten de una o maacutes fuerzas
Figura 36 Evolucioacuten de las tiras rectangulares durante el ensayo de extensioacuten (la zona central es la que soporta mayor deformacioacuten y por esa zona se romperaacute la tira)
44
Figura 37 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten Hencky durante la prueba de extensioacuten
La Figura 37 corresponde a un ejemplo de graacutefico obtenido al someter una
de las peliacuteculas a la prueba de fractura a la extensioacuten El grafico representa
a la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar que la peliacutecula
presenta una deformacioacuten considerable (regioacuten plaacutestica la cual se indica con
el corchete verde y rojo) antes de llegar al punto maacuteximo en el cual se rompe
la peliacutecula La deformacioacuten es un numero adimensional que compara la
forma antes y despueacutes de que ocurra dicha deformacioacuten Cuando eacutesta es
muy grande la deformacioacuten de Hencky suele ser una mejor definicioacuten ya
que se basa en el incremento del cambio en las dimensiones con respecto a
la longitud instantaacutenea durante el estiramiento (Bourne 2002) Dicho graacutefico
muestra el esfuerzo maacuteximo verdadero en el cual se muestra la fuerza que
se necesita aplicar para que la peliacutecula se rompa al momento de estirarla en
el graacutefico se muestra con la flecha verde el punto maacuteximo
En la Figura 38 se muestra el valor para el Moacutedulo de Young (kPa) estos
datos se obtienen en la zona lineal del graacutefico de esfuerzo-deformacioacuten
(Figura 37)
000E+00
100E+07
200E+07
300E+07
400E+07
500E+07
600E+07
0 02 04 06 08 1 12Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(Pa)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
45
La Figura 310 muestra el valor en KiloPascales obtenido en el Moacutedulo de
El valor del Moacutedulo de Young (pendiente) de la Figura 38 significa que
mientras no se supere este valor las peliacuteculas se comportaran elaacutesticamente
es decir al dejar de aplicar esta fuerza recuperaraacuten su forma inicial mientras
que rebasaacutendolo quedaraacuten estiradas y sufriraacuten una deformacioacuten permanente
En la Tabla 37 se indica queacute peliacuteculas requirieron mayor esfuerzo de
ruptura
Tabla 37 Propiedades de extensioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten y de una sinteacutetica
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 9150plusmn21054 110017plusmn90032
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
2812plusmn10782
11787plusmn30574
Proteiacutena unida con quercetina por
medio de una reaccioacuten enzimaacutetica
4649plusmn20244
73171plusmn106091
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ 9042plusmn20244
103230plusmn145194
Ziploc 705plusmn232 9668plusmn20-35
Diferencia significativa de acuerdo con el Anaacutelisis de Varianza (ANOVA α=005)
y = 143836x - 99389Rsup2 = 09958
0500
10001500200025003000350040004500
07 071 072 073
Esfu
erzo
no
min
al
verd
ader
o (
KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 38 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de extensioacuten
46
En la Tabla 37 se muestran los resultados de las propiedades mecaacutenicas de
las peliacuteculas estudiadas las cuales muestran diferencia significativa excepto
las peliacuteculas Control y las peliacuteculas con adicioacuten de antioxidante TBHQ
siendo las uacutenicas que no muestran diferencia significativa La peliacutecula Control
fue la que requirioacute mayor esfuerzo de ruptura teniendo como resultado un
promedio de 9150 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de antioxidante
TBHQ con 9042 MPa Eacutestas muestran una similitud en el esfuerzo de
ruptura Ademaacutes para las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico se
requirieron 4649 y 2812 MPa para su ruptura
Cabe mencionar que la adicioacuten de antioxidantes no genera un efecto positivo
en la prueba ya que hace que la resistencia a la fractura sea menor sin
embargo se observa que las peliacuteculas con adicioacuten de quercetina aacutecido
gaacutelico y TBHQ agregado son maacutes resistentes en comparacioacuten con la
referencia Ziploc lo que indica que se pueden ser utilizadas como empaque
La peliacutecula Control es la que presentoacute mayor resistencia a la deformacioacuten
con un valor de 110017 MPa seguida de la peliacutecula con adicioacuten de TBHQ
con 103230 MPa seguidas de las peliacuteculas con quercetina y aacutecido gaacutelico
con 73171 y 11787 MPa de manera respectiva
La peliacutecula Control y las peliacuteculas con antioxidante presentaron mayor
resistencia que las bolsas Ziploc la cual tuvo un valor de 9668 MPa por lo
que se puede afirmar que son mejores materiales en lo que respecta a esta
propiedad ya que no se deforman con facilidad y pueden llegar a resistir
acciones fiacutesicas que causan la ruptura del empaque
47
382 Fuerza de fractura a la puncioacuten La Figura 39 corresponde al graacutefico que se obtiene al someter las peliacuteculas
a la prueba de fractura a la puncioacuten
En la Figura 39 corresponde a la prueba de puncioacuten de la peliacutecula de
reaccioacuten con aacutecido gaacutelico Se puede observar una deformacioacuten considerable
(regioacuten plaacutestica) antes de llegar al punto maacuteximo de ruptura
En la Figura 310 se muestra el moacutedulo de Young para la prueba de puncioacuten
a la que fue sometida la peliacutecula de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
000E+00100E+06200E+06300E+06400E+06500E+06600E+06700E+06800E+06900E+06100E+07
0 02 04 06 08 1 12 14 16
Esfu
erz
o n
om
inal
ve
rdad
ero
(P
a)
Deformacioacuten de Hencky
Relacioacuten Esfuerzo-deformacioacuten
y = 11791x - 97455Rsup2 = 09992
0
500
1000
1500
2000
2500
09 095 1
Esfu
erzo
no
min
al v
erd
ader
o
(KP
a)
Deformacioacuten de Hencky
Moacutedulo de Young
Figura 310 Moacutedulo de Young obtenido en la prueba de puncioacuten
Figura 39 Relacioacuten esfuerzo-deformacioacuten de Hencky durante la prueba de puncioacuten
48
El hecho de que las peliacuteculas hayan resistido a la puncioacuten puede deberse a
la presencia de plastificante ya que las peliacuteculas a base de proteiacutena pueden
ser muy quebradizas debido a las interacciones extensivas entre las
moleacuteculas polimeacutericas es aquiacute donde los plastificantes actuacutean
posicionaacutendose entre las moleacuteculas polimeacutericas e interfiriendo con la
interaccioacuten poliacutemero-poliacutemero incrementando la flexibilidad (Han 2005)
La Tabla 38 muestra las propiedades mecaacutenicas de las peliacuteculas estudiadas
en la prueba de puncioacuten
Tabla 38 Propiedades mecaacutenicas de puncioacuten de las peliacuteculas de tiburoacuten
Peliacutecula Esfuerzo maacuteximo verdadero (MPa)
Moacutedulo de Young (MPa)
Peliacutecula Control 10141plusmn1558 5283plusmn15688
Proteiacutena y aacutecido gaacutelico unido por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 9041plusmn0328 11474plusmn0216
Proteiacutena unida con quercetina por medio
de una reaccioacuten enzimaacutetica 0091plusmn0016 0592plusmn0569
Proteiacutena con adicioacuten de TBHQ 7372plusmn0368 18278plusmn1532
Ziploc 1131plusmn0045 4261plusmn0427
Seguacuten los resultados de la Tabla 38 todas las peliacuteculas que presentaron
diferencia estadiacutestica significativa (α=005) en lo que se refiere al Esfuerzo
Maacuteximo Verdadero y al Moacutedulo de Young Las peliacuteculas Control son las maacutes
elaacutesticas ya que presentan el mayor Moacutedulo de Young y tambieacuten son las que
requieren mayor fuerza para su ruptura (Esfuerzo maacuteximo verdadero) Las
peliacuteculas elaboradas a base de proteiacutena unida con quercetina son las que
presentan una diferencia en valor numeacuterico menor en el esfuerzo maacuteximo y
en el Moacutedulo de Young con respecto a las demaacutes siendo eacutestas las menos
resistentes a la prueba de puncioacuten
49
Tomando en cuenta que peliacuteculas elaboradas con otros materiales como
proteiacutenas de huevo o de trigo son materiales que ofrecen una pobre
resistencia al rompimiento con un esfuerzo menor a 1 MPa (Han 2005) se
puede afirmar que las peliacuteculas de tiburoacuten pueden cumplir como barrera
protectora porque cuando se someten a la prueba de puncioacuten no se rompen
con facilidad ya que requiere maacutes de 1 MPa para lograr esta ruptura
39 Propiedades de barrera Existen dos mecanismos por los cuales el vapor o el gas pueden ser
transportados a traveacutes del empaque permeabilidad y filtracioacuten La
permeabilidad involucra el intercambio de gas o vapor a traveacutes de la peliacutecula
y la filtracioacuten consiste en el intercambio de gas o vapor a traveacutes de filtros o
canales de filtracioacuten (Sun-Lee et al 2008) La permeabilidad de vapor de
agua (PVA) y al oxigeno (PO) son propiedades de barrera maacutes comuacutenmente
investigadas para evaluar la capacidad de las peliacuteculas de proteiacutena para
proteger alimentos frente a las condiciones ambientales
391 Permeabilidad al vapor de agua (PVA) La filtracioacuten de vapor de agua en el empaque puede causar un aumento en la
humedad que puede provocar empantildeamiento o crecimiento microbiano en el
alimento mientras que si el vapor de agua se escapa del empaque puede
haber una peacuterdida de humedad que se veraacute reflejada en cambios
indeseables en la textura del alimento (Castantildeeda 2011)
La Tabla 39 muestra los valores de permeabilidad al vapor de agua que
presentan las peliacuteculas control activas mediante reaccioacuten con aacutecido gaacutelico y
quercetina y con adicioacuten de TBHQ
50
Tabla 39 Permeabilidad al vapor de agua de las peliacuteculas y de otras peliacuteculas
sinteacuteticascomerciales
Tipo de peliacutecula
PVA (ƞgPaSm)
Peliacutecula control
1448x10-3plusmn312x10-4
Peliacutecula unida con antioxidante
quercetina
270x10-3plusmn888x10-5
Peliacutecula unida con antioxidante
aacutecido gaacutelico
3503 x10-3plusmn450x10-4
Proteiacutena con adicioacuten de
antioxidante TBHQ
4488 x10-4 plusmn 237x10-5
Ziploc 571 x10-2
PVC 2x10-4
LDPE 20x10-4
HDPE 2x10-4 PVC Policloruro de vinilo (Granados-Navarrete 2009)
LDPE Polietileno de baja densidad HDPE polietileno baja densidad
Diferencia significativa con α=005
De acuerdo con la Tabla 39 las uacutenicas peliacuteculas que no presentan diferencia
significativa (α=005) son la Control y las activas y que la proteiacutena con
adicioacuten de antioxidante TBHQ es la uacutenica que presenta valores menores de
permeabilidad seguida de la peliacutecula Control que es aproximadamente tres
veces maacutes permeable en valor numeacuterico siendo las peliacuteculas de reaccioacuten
con quercetina y aacutecido gaacutelico las que presentaron mayor permeabilidad al
vapor de agua Por su parte las peliacuteculas activas con adicioacuten de antioxidante
y la peliacutecula Control mostraron valores menores de permeabilidad al vapor de
agua en comparacioacuten con la bolsa Ziploc
51
En la Tabla 39 tambieacuten se muestran valores para otros materiales sinteacuteticos
como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno de baja densidad (HDPE)
que brindan una mejor barrera contra la permeabilidad en comparacioacuten con
la peliacutecula adicionada con TBHQ la cual presentoacute la menor permeabilidad de
las peliacuteculas
A pesar de que los materiales sinteacuteticos brindan una adecuada barrera
contra la permeabilidad eacutestos no poseen capacidad antioxidante que proteja
a los alimentos en caso de que sean altos en grasa saturada y tengan una
gran probabilidad de enranciamiento por lo que las peliacuteculas activas
elaboradas en el presente estudio cobran relevancia como materiales
protectores frente a este deterioro
392 Permeabilidad al oxiacutegeno La permeabilidad a diferentes gases de los materiales plaacutesticos es de
considerable importancia en muchas aplicaciones Frecuentemente es
deseable para lograr un cierto grado de permeabilidad en lugar de producir
un empaque completamente impermeable (Ninan 2009) La permeabilidad al
oxiacutegeno de las peliacuteculas de proteiacutena es un aspecto fundamental para poder
establecer su funcionalidad como barreras protectoras de alimentos ya que
la vida uacutetil de muchos productos perecederos es afectada por la presencia o
ausencia de este gas que tambieacuten es responsable de la mayoriacutea de las
reacciones de oxidacioacuten en los alimentos y favorece el crecimiento de
microorganismos (Damodaran y Paraf 1997 Ninan 2009) Se ha encontrado
que poliacutemeros que contienen grupos que pueden asociarse mediante
puentes de hidrogeno o enlaces ioacutenicos como las proteiacutenas son el resultado
de peliacuteculas con excelentes barreras al oxiacutegeno (Damodaran y Paraf 1997)
fuerzas inter e intramoleculares que tambieacuten pueden estar implicadas en el
enlazamiento de los antioxidantes de las peliacuteculas estudiadas
52
En la Tabla 310 se muestran los resultados de permeabilidad al oxiacutegeno que
presentaron las peliacuteculas a estudiar
Tabla 310 Permeabilidad al oxiacutegeno de las peliacuteculas estudiadas y otras sinteacuteticas
Tipo de peliacutecula Permeabilidad al Oxiacutegeno
(ƞmolmPas)
Peliacutecula control 1254x10-4
Peliacutecula con antioxidante quercetina 2331 x10-4
Peliacutecula con antioxidante aacutecido gaacutelico 2924 x10-4
Ziploc No permeable con las condiciones de trabajo
LDPE 31x10-4
La Tabla 310 muestra que las peliacuteculas Control y activas son permeables al
oxiacutegeno siendo la peliacutecula Control la que menos permeabilidad presentoacute y la
peliacutecula activa con aacutecido gaacutelico la de mayor permeabilidad La muestra de
polietileno de baja densidad (LDPE) mostroacute mayor permeabilidad al oxiacutegeno
que las peliacuteculas activas y que la peliacutecula Control La bolsa Ziploc no
presentoacute permeabilidad al oxiacutegeno bajo las condiciones de trabajo
Esta propiedad de barrera se puede atribuir a la formacioacuten de una matriz
homogeacutenea por medio de las proteiacutenas que la componen con suficientes
interacciones intermoleculares que impiden la movilidad de las cadenas
polipeptiacutedicas dificultando la difusioacuten del oxiacutegeno a traveacutes de la matriz
polimeacuterica De los resultados de la Tabla 310 se puede decir que las
peliacuteculas activas y la Control pueden emplearse como barreras protectoras
en alimentos con el fin de evitar el deterioro a causa de reacciones
oxidativas
53
310 Resonancia Magneacutetica Nuclear (RMN) En la Figura 311 se muestra el espectro de RMN del concentrado
proteiacutenico en el cual se puede observar un patroacuten de sentildeales ente 0 y 5
ppm desplazamiento caracteriacutestico de la presencia de una gran cantidad de
aminoaacutecidos con cadenas alifaacuteticas (Bruice 2008)
Figura 311 Espectro de RMN de la proteiacutena
La Figura 312 se muestra el espectro de RMN obtenido de la proteiacutena con
aacutecido gaacutelico por medio de la reaccioacuten enzimaacutetica Se observa que entre 65 y
85 ppm existen sentildeales aromaacuteticas que podriacutean corresponder al aacutecido
gaacutelico por lo que hay evidencia de que se une el antioxidante a la proteiacutena
54
Figura 312 Espectro de RMN de aacutecido gaacutelico unido con la proteiacutena por medio de reaccioacuten enzimaacutetica
La Figura 313 muestra el espectro de RMN obtenido del extracto de
proteiacutena extraiacuteda que conteniacutea 200 ppm de TBHQ donde se observa que
entre 6 y 8 ppm existen sentildeales caracteriacutesticas de compuestos aromaacuteticos
(Bruice 2008) como lo es este antioxidante y el resto de sentildeales a la
proteiacutena las cuales se observan entre 1 y 5 ppm resaltando una sentildeal que
se encuentra entre 45 y 5 ppm Lo anterior constituye una evidencia de la
unioacuten del antioxidante a la proteiacutena Cabe mencionar que la presencia de
sentildeales de compuestos aromaacuteticos de los antioxidantes no evidencia
contundentemente que la reaccioacuten enzimaacutetica se llevoacute a cabo ni que los
antioxidantes se encuentren unidos quiacutemicamente a la proteiacutena lo que siacute se
puede afirmar es que el presente estudio sienta las bases para la realizacioacuten
de una investigacioacuten futura la cual permita saber si el antioxidante se une
quiacutemicamente a la proteiacutena el rendimiento de la reaccioacuten y la cantidad de
antioxidante unido a la proteiacutena
55
Figura 313 Espectro de RMN de TBHQ 200 ppm unido con la proteiacutena por medio de mezclado
56
CAPITULO IV CONCLUSIONES
Se obtuvo un concentrado proteiacutenico con un rendimiento de 3617 de la
piel de tiburoacuten (Galeorhinus galeus) La proteiacutena extraiacuteda tiene la capacidad
de formar una red tridimensional ordenada donde se retiene el plastificante y
el agua lo que se ve reflejado en la formacioacuten de las peliacuteculas
Se elaboraron peliacuteculas activas a partir del concentrado proteiacutenico
mezclado con TBHQ y de peliacuteculas activas a traveacutes de la incorporacioacuten
separada de los antioxidantes fenoacutelicos aacutecido gaacutelico y quercetina mediante
una reaccioacuten enzimaacutetica obteniendo peliacuteculas lisas delgadas homogeacuteneas
transluacutecidas y flexibles Las peliacuteculas con adicioacuten de TBHQ fueron poco
transluacutecidas no homogeacuteneas lisas flexibles y con coloracioacuten roja
Las peliacuteculas maacutes resistentes a la deformacioacuten por extensioacuten fueron la
peliacutecula Control y la de TBHQ que presentaron mayor resistencia a la
ruptura (Esfuerzo maacuteximo) con respecto a la de reaccioacuten enzimaacutetica y a la
bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por extensioacuten (Moacutedulo de Young) en comparacioacuten con las
peliacuteculas de reaccioacuten enzimaacutetica y la bolsa Ziploc
La peliacutecula Control y la de TBHQ fueron las maacutes resistentes a la
deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) siendo la primera 13 veces
maacutes resistente que la bolsa Ziploc y la peliacutecula Control 45 veces maacutes
resistente en valor numeacuterico
Las peliacuteculas que presentaron mayor resistencia a la ruptura por puncioacuten
(Esfuerzo maacuteximo) fueron la Control y la de reaccioacuten con aacutecido gaacutelico
57
Los resultados de deformacioacuten por puncioacuten (Moacutedulo de Young) y ruptura
por puncioacuten (Esfuerzo maacuteximo) de las peliacuteculas elaboradas con aacutecido gaacutelico
quercetina el Control y con TBHQ superan a los de la referencia Ziploc por
lo que las peliacuteculas de piel de tiburoacuten presentan un gran potencial para
utilizarse como material de empaque primario en alimentos
Las peliacuteculas presentaron proteccioacuten contra el vapor de agua siendo la
peliacutecula con adicioacuten de TBHQ la que constituyoacute una mejor barrera contra el
vapor de agua y la peliacutecula con aacutecido gaacutelico la que presentoacute menor barrera
La peliacutecula con TBHQ y la Control fueron las uacutenicas con valores de
permeabilidad al vapor de agua menores que los reportados para poliacutemeros
sinteacuteticos como PVC y HDPE
Las peliacuteculas a base de concentrado proteiacutenico y las peliacuteculas activas
presentan una permeabilidad baja al oxiacutegeno por lo que muestran un gran
potencial para sustituir a los poliacutemeros sinteacuteticos
Los estudios de Resonancia Magneacutetica Nuclear aportan evidencia sobre
una posible unioacuten del antioxidante a la proteiacutena pero se requiere de un
mayor nuacutemero de estudios para confirmar si se da la unioacuten doacutende y el
rendimiento de la reaccioacuten
Las peliacuteculas elaboradas a partir del concentrado proteiacutenico de piel de
tiburoacuten peliacutecula Control y activas tienen buenas propiedades mecaacutenicas y
de barrera por lo que podriacutean constituir una excelente aacuterea de oportunidad
en la investigacioacuten y desarrollo de envases utilizados en la proteccioacuten de
alimentos
58
BIBLIOGRAFIacuteA
ASTM D882-97 (2003) Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting Vol 8 163-171
ASTM D 1434-82 (2010) Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and sheeting In 1998 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 1402 ASTM E96 E 96M-10 (2010) Standard test method for water vapor transmission of materials In 1995 Annual Book of ASTM Standars ASTM Internacional (USA) Vol 4 Arvanitoyannis I Psomiadou E Nakayama A Aiba S amp Yamamoto N (1997) ldquoEdible films made from gelatin soluble starch and polyols part 3rdquo Food Chemestry 60(4) 593-604
Avella M De Vlieger JJ Errico M amp Fischer S (2005) Biodegradable Starchclay nanocomposite films for food packaging applications Food Chesmistry 93 467-474
Batista I (1999) Recovery of proteins from fish waste products by alkaline extraction European Food Research Technology 2010 pp 84-89
Belitz H-D Grosch W amp Schieberle P (2009) Food Chemistry (4th Ed) Springer Germany
Bourne M (2002) Food texture and viscosity concept and measurement (2a ed) Elservier Science amp Technology Books
Bourtoom T Chinnan MS Jantawat P amp Sanguandeekul R (2006) Effect of Plasticizer Type and Concentration on the Properties of Edible Film from Water-Soluble Fish Proteins in Surimi Wash-Water Food Science and
Technology International 12 119
Bruice P Y (2008) Quiacutemica Orgaacutenica (5a ed) Pearson Educacioacuten Meacutexico
Cao N Yang X amp Yuhua F (2009) Effects of various plasticizers on mechanical and water vapor barrier propierties of gelatin film Food Hydrolloids 23 729-735
59
Castantildeeda Peacuterez Karla M (2011) Desarrollo y evaluacioacuten de propiedades de peliacuteculas proteiacutenicas de pesqueriacuteas de la subclase Elasmobranchi Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM 59-60
Charles F Saacutenchez J amp Gontard N (2006) Absorption kinetics of oxygen and carboacuten dioxide scavengers as part of active modified atmosphere packaging Journal of Food Engineering 72 1-7
Cifuentes JL Torres-Garcia P amp Friacuteas M (1997) El oceacuteano y sus recursos X Pesqueriacuteas 2a ed Fondo de Cultura Econoacutemica Meacutexico
CONAPESCA (2011) Anuario estadiacutestico de acuacultura y pesca httpwwwconapescasagarpagobmxwbconacona_anuario_estadistico_de_pesca Consultado en mayo de 2015 CONAPESCA (2014) Consulta especiacutefica por especie httpwwwconapescasagarpagobmxwbconaconsulta_especifica_por_produccion Consultado en mayo de 2015 Cuq B Aymard C Cuq JL amp Guilbert S (1995) Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins formulation and functional properties Journal of Food Science 60 1369-1374 Cuq B Gontard N Cuq JL amp Guilert S (1997) Selected functional properties of Fish Myofibrillar Protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers Journal of Agricultural and Food Chemistry 45 622-626 Damodaran S amp Paraf A (1997) Food Proteins an overview Food proteins and their Applications Marcel Dekker USA Fennema O (2009) Quiacutemica de los Alimentos (4 ed) Acribia Espantildea 414-433 Garrido D A amp Teijon R J M (2006) Fundamentos de bioquiacutemica estructural ( 2ordf ed) Tebar SL Madrid 2006 348-356 Granados-Navarrete S amp Matiacutenez-Garcia C (2010) Aprovechamiento de proteiacutenas de pesqueriacutea del geacutenero Ephinepheluspara la obtencioacuten de peliacuteculas modificadas Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM
Han J (2005) ldquoInnovations in Food Packagingrdquo Elservier Science amp Technology Books United Kindom pp 45-46 239-259 301-3018
60
Hernaacutendez M (2011) Evaluacioacuten de peliacuteculas de pesqueriacuteas modificadas como barreras para alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Hui Y H Guerrero I amp Rosmini M (2006) Ciencia y Tecnologiacutea de carnes Limusa Meacutexico Jones NR (1997) Uses of gelatin in edible products In A G Ward amp A Courts (Eds) The Science and Technology of gelatins pp 365-394 New York Academic Press Jongjareonrak A Benjakul S Visessanguan W amp Tanaka M (2008) Antioxidative activity and properties of fish skin gelatin films incorporated with BHT and α-tocopherol Food Hydrocolloids 22 449-458 739-745 Kanokrat L Munehiko T WuYing W Shuji A amp Kazufumi O (2008) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Journal of Dairy Science 10 108-112 Kuskoski E Asuero A Troncoso A Mancini J amp Fett R (2005) Aplicacioacuten de diversos meacutetodos quiacutemicos para determinar actividad antioxidante en pulpa de frutos Ciencia Tecnologiacutea Alimentaria Campinas
pp 25 726-732 Limpisophon K Tanaka M Weng W Abe S amp Osako K (2009) Characterization of gelatin films prepared from under-utilized blue shark (Prionaceglauca) skin Food Hydrocolloids 23 1993-2000 Matthaumlus B (2002) Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds Journal of Agriculture and Food Chemistry 50 3444-3452 Metodos AOAC (1995) Official methods of Analysis of AOAC international 16th Edition Cuninif P
Mc Hugh T H Avena-Bustillos R amp Kronchta J M (1993) Hydrophilic adible film modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects Journal of Food Science 4 899-903
61
Moure A Franco D Sineiro J Domiacutenguez H Nuacutenez M amp Lema J (2000) Evaluation of extracts from Gevuina avellana hulls as antioxidants Journal of Agricultural and Food Chemistry 48 3890-3897
Navarro Silvia B (2009) ldquoDesarrollo de biopeliacuteculas con actividad antioxidante y evaluacioacuten del factor de proteccioacuten en alimentos Tesis de Licenciatura Facultad de Quiacutemica UNAM Meacutexico DF
Nielsen S (2010) ldquoFood analysis (4ordf ed) Springer USA 119-125
Olabarrieta I Gallstedt M Ispizua I Sarasua JR amp Hedenqvist M (2006) Properties of aged montomorillonete-wheat gluten composite films Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 1283-1288
Paschoalick T M Garcia F T Sobral P J A amp Habitante A M Q B (2003)Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia Food Hydrocolloids 17 419-427
Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-029-PESC-2005 Pesca Responsable de Tiburones y Rayas Especificaciones para tu aprovechamiento
Roginsky V amp Liss E (2005) Review of methods to determine chain-breaking antioxidants activity in food Food Chemistry 92 235-254
Scope R K (1994) Separation by precipitation In Scope RK (Ed) Protein purification Principles and Practice 71-101 New York
Siracusa V Prieto R Romani S amp Dalla M (2008) Biodegradable polymers for food Packaging a review Trends in Food Science amp Technology 19 634-643
Shahidi F (1994) Sabor de la carne y productos caacuternicos Una visioacuten general En sabor de la carne y los productos caacuternicos Shahidi F (Ed) Blackie Acadeacutemica y Profesional Londres 1-3
Shiku Y Hamaguchi P Y amp Tanaka M (2003) Effect of pH on the preparation of edible films based on fish myofibrillar proteins Fisheries Science 69 1026-1032
Schrieber R amp Gareis H 2007 Gelatin handbook Theory and industrial practice Wyley-VCH Germany
Sun-Lee D Yam K amp Piergiovanni L (2008) Food packaging science and technology CRC Press USA
- Portada
- Contenido
- Introduccioacuten
- Objetivos
- Capiacutetulo I Antecedentes
- Capiacutetulo II Materiales y Meacutetodos
- Capiacutetulo III Resultados y 13Discusioacuten
- Capiacutetulo IV Conclusiones
- Bibliografiacutea
-
