Tipos de Proteínas Presentes en los Alimentos

Proteínas Convencionales

Según su origen, las proteínas alimentarias se clasifican en:

• Proteínas de origen animal: Proceden de fuentes animales como carne, pescado, huevos y lácteos.
• Proteínas de origen vegetal: Se encuentran en legumbres, cereales, frutos secos y semillas.

Proteínas No Convencionales

Son proteínas que, por su origen o procesamiento, se consideran alternativas a las fuentes tradicionales:

• Sustitutos de la leche: Soja, maní, coco.
• Aislados de organismos unicelulares: Algas, bacterias, levaduras, hongos.
• Materias transformadas: Caseinatos.

Propiedades Bromatológicas de las Proteínas

Las propiedades de las proteínas, relevantes para la ciencia de los alimentos, están ligadas a su estructura:

1. Carácter anfótero: Los aminoácidos que componen las proteínas pueden actuar como ácidos o bases, dependiendo del pH del medio. A pH bajo, ionizan grupos amino; a pH alto, ionizan grupos carboxílicos. Esto influye en su capacidad para fijar cationes (en medio ácido) o aniones (en medio básico).
2. Formación de Hidratos: Los átomos de oxígeno y nitrógeno en las proteínas pueden formar enlaces de hidrógeno con moléculas de agua, lo que contribuye a su hidratación.
3. Solubilidad: La solubilidad de las proteínas depende de la concentración de protones (pH) del medio. La adición de sales neutras puede aumentar la solubilidad, un fenómeno conocido como «efecto salino interno».

El Nitrógeno en los Alimentos

El nitrógeno es un elemento químico fundamental en los alimentos y se presenta en dos formas principales:

• Nitrógeno Orgánico: Forma parte de las proteínas.
• Nitrógeno Inorgánico: Presente como nitritos (NO₂^–) y nitratos (NO₃^–).

Métodos de Análisis de Proteínas

Los métodos más comunes para determinar el contenido de proteínas en alimentos son:

• Método de Kjeldahl
• Método de Dumas

Método de Kjeldahl

Propuesto por Kjeldahl en 1883, este método se basa en las siguientes etapas:

1. Digestión: La muestra se digiere con ácido sulfúrico (H₂SO₄) y catalizadores (como óxido de mercurio, cobre o pentóxido de fósforo, P₂O₅) para convertir el nitrógeno orgánico en sulfato de amonio ((NH₄)₂SO₄).
2. Destilación: Se añade hidróxido de sodio (NaOH) en exceso para liberar amoníaco (NH₃). El amoníaco se destila y se recoge en una solución ácida (generalmente ácido bórico al 4%).
3. Titulación: El amoníaco recogido se titula con una solución estandarizada de ácido (H₂SO₄ o HCl) o base (NaOH) para determinar la cantidad de nitrógeno presente.

Adaptaciones y mejoras al método de Kjeldahl:

• Wilfarth (1885): Introdujo catalizadores metálicos para acelerar la oxidación.
• Gunning: Sugirió el uso de sulfato de potasio (K₂SO₄) para aumentar la temperatura de ebullición y acelerar la digestión.
• Concon y Soltness (1973): Utilizaron peróxido de hidrógeno (H₂O₂) para acelerar la digestión y reducir la formación de espuma, eliminando la necesidad de catalizadores metálicos.

Cálculo del porcentaje de nitrógeno total:

%N total = (ml muestra – ml blanco) * N ácido * 0.014 * 100 / Peso muestra

Método de Dumas

Este método se basa en la combustión completa de la muestra a alta temperatura y la medición del nitrógeno gaseoso liberado:

1. Calcinación o Quema de la Muestra: La muestra se quema en un horno a alta temperatura (aproximadamente 1800°C) en presencia de oxígeno, generando gases como N₂, óxidos de nitrógeno (NO_x), CO₂ y H₂O.
2. Oxidación Catalítica: Los gases pasan por un catalizador de cobre a 900°C para asegurar la conversión completa a óxidos de nitrógeno (NO_x).
3. Reducción de los gases de Combustión: Se utilizan trampas de adsorción para eliminar el exceso de oxígeno, y los óxidos de nitrógeno se reducen a nitrógeno gaseoso (N₂).
4. Arrastre y Detección: Los gases (N₂, CO₂ y H₂O) se separan mediante una columna cromatográfica. Se utilizan trampas para eliminar el CO₂ y el H₂O, y el nitrógeno se detecta mediante un detector de conductividad térmica.

El ensayo completo dura aproximadamente 5-6 minutos.

Factor de Conversión de Nitrógeno a Proteína Bruta

El contenido de proteína bruta se calcula multiplicando el porcentaje de nitrógeno total por un factor empírico. Este factor varía según el tipo de alimento, ya que la proporción de nitrógeno en las proteínas no es constante. El factor más comúnmente utilizado es 6.25, basado en la suposición de que las proteínas contienen un promedio de 16% de nitrógeno.

Determinación de Nitrógeno Total en Presencia de Nitratos

La presencia de nitratos puede interferir en la determinación de nitrógeno total, ya que pueden reducirse a sales amónicas de forma impredecible. Para evitar errores, se utilizan modificaciones del método Kjeldahl:

• Método con Tiosulfato de Sodio o Polvo de Zinc: Se reduce el nitrato con tiosulfato de sodio o polvo de zinc después de fijarlo con ácido salicílico. Este método no es adecuado para muestras con alto contenido de cloruros.
• Método de Gehrke: Se utiliza cromo en polvo para reducir el nitrato.

Determinación Directa de Proteínas

Existen métodos que permiten determinar directamente las proteínas sin necesidad de convertirlas en nitrógeno:

• Titulación con formol: Se añade formol a una solución de proteína neutralizada. El grupo amino (-NH₂) se convierte en un grupo metilenamino (=N-CH₂), que tiene un protón titulable. Se utiliza para determinar el nitrógeno proteico en caseína y leche descremada.

Métodos Colorimétricos

Se basan en reacciones que producen cambios de color:

• Reacción de Biuret: Los enlaces peptídicos reaccionan con iones cúpricos en medio alcalino, formando un complejo de color púrpura.
• Reacción de Folin (ácido fosfomolíbdico-fosfotúngstico): Las proteínas reducen el reactivo de Folin-Ciocalteu, formando un complejo de molibdeno de color azul. Se utiliza en métodos automatizados para el análisis de leche y harina de pescado.

Métodos Espectroscópicos

• Absorción Infrarroja (IR): Mide la absorción de radiación infrarroja por los enlaces peptídicos (2.5 a 16 µm).
• Espectroscopía de reflectancia en el IR cercano (NIR): Mide la reflectancia de la luz en la región del infrarrojo cercano (750 – 2500 nm).
• Espectroscopía de pulsos de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) de baja resolución: Utiliza cobre como agente relajante para medir el contenido de proteínas.