Control de Calidad de la Proteína Hidrolizada de Salmón: Procesos y Aplicaciones

La Valorización de Subproductos Pesqueros y la Importancia de los Hidrolizados

En los últimos años, diversos estudios han explorado la valorización de subproductos de pescado para producir una variedad de productos de alto valor agregado, incluyendo concentrados de proteínas, péptidos bioactivos y aceites de pescado (1). Estos productos pueden ser utilizados como ingredientes en la producción de alimentos para consumo humano. Sin embargo, el desarrollo de formulaciones para alimentos destinados a mascotas ha emergido como una solución muy prometedora y económicamente viable.

Estas fuentes de proteínas y lípidos representan una excelente opción para enriquecer los alimentos para mascotas con aminoácidos y ácidos grasos esenciales, ofreciendo la ventaja de la ausencia de factores antinutricionales o proteínas alergénicas, y potenciales beneficios para la salud animal (2, 3). Por ejemplo, el aceite de pescado es notable por su contenido de ácidos grasos poliinsaturados (PUFA) de cadena larga, específicamente el ácido eicosapentaenoico (EPA, 20:5 n-3) y el ácido docosahexaenoico (DHA, 22:6 n-3). Estos AGPI omega (n)-3 de cadena larga son precursores de varios metabolitos que actúan como mediadores lipídicos y son beneficiosos en la prevención de ciertas enfermedades, siendo utilizados en dietas terapéuticas.

Además de los beneficios económicos, nutricionales y de bioactividad asociados a la valorización de los subproductos pesqueros en el sector de alimentos para mascotas, esta práctica también contribuye a aumentar la sostenibilidad medioambiental de la industria.

¿Qué es la Proteína Hidrolizada y Cómo se Obtiene?

La proteína hidrolizada es aquella que ha pasado por un proceso industrial denominado hidrólisis, mediante el cual se "rompe" en fragmentos muy pequeños: péptidos, polipéptidos, peptanos y aminoácidos. Se define como proteínas de pescado que se descomponen en péptidos de diferentes tamaños (Shan, Franco & Zhang, 2013). Una hidrólisis proteica es un proceso químico o enzimático que busca generar, a partir de una proteína, una serie de péptidos de menor tamaño.

La hidrólisis puede efectuarse química o biológicamente. Sin embargo, los tratamientos químicos (mediante ácido o álcali) afectan la calidad nutricional de los péptidos resultantes. La vía enzimática es la más ventajosa debido a que permite un mayor control y selectividad, es menos drástica y genera un producto de mayor valor nutricional (Cecopesca, 2012). El proceso de hidrólisis enzimática ha emergido como el método de elección por sus condiciones suaves de reacción, la calidad superior del producto y su funcionalidad. Las enzimas de tipo proteolítico pueden ser utilizadas como catalizadoras del proceso de hidrólisis, generando la ruptura de los enlaces peptídicos y otros beneficios al producto final relacionados con la salud, la alimentación o la tecnología de alimentos.

Enzimas Utilizadas en la Hidrólisis Proteica

• Las proteasas como papaína, bromelina, ficina y cucumisina, aisladas de papaya, piña, higo y melón respectivamente (Feijoo-Siota & Villa, 2011), han sido utilizadas para el ablandamiento de carne, modificaciones de la textura y solubilización de proteínas.
• Investigadores de la Syiah Kuala University de Indonesia evaluaron el uso de Alcalasa® y Flavourzyme® en subproductos pesqueros, encontrando alta solubilidad, propiedades emulsionantes y espumantes, y altos niveles de proteína en los productos finales. Los hidrolizados obtenidos con Alcalasa® presentaron mayor rendimiento y mejores propiedades funcionales (Muzaifa, Safriani & Zakaria, 2012).
• Otro estudio con subproductos de atún utilizando la proteasa Protamex® mostró la obtención de hidrolizados de excelente calidad, útiles para la producción de fracciones ricas en péptidos de media a pequeña masa molecular y otra con proteínas insolubles y la mayoría de los lípidos (Nguyen et al., 2011).

Etapas del Proceso de Producción de Hidrolizado de Pescado

El proceso de producción de hidrolizado de pescado consta de tres etapas principales (He et al., 2013):

1. Pre-tratamiento: Consiste en formar una mezcla homogeneizada de agua y músculo (o subproducto) con bajo contenido de grasa para evitar la rancidez (Khantaphant, Benjakul & Ghomi, 2011).
2. Hidrólisis: La pasta y la enzima se mezclan en una relación conocida, a un tiempo, pH y temperatura determinados. La enzima es luego inactivada por calor, generalmente a 90°C durante 30 minutos.
3. Separación y Secado: Se centrifuga para separar la fase grasa de la proteica. Esta última se seca, obteniendo así el hidrolizado.

La frescura del pescado destinado a procesos de hidrólisis enzimática es fundamental para retardar el olor a pescado causado por la producción de peróxidos y de ácido tiobarbitúrico (Yarnpakdee et al., 2012). Además, la separación de la membrana de las células del músculo de pescado, seguida de un lavado, es eficaz para producir hidrolizados antioxidantes con la menor cantidad de prooxidantes y de membrana fosfolipídica libre (Khantaphant et al., 2011).

Parámetros Clave en el Control de Calidad de los Hidrolizados Proteicos

Las aplicaciones y usos de un hidrolizado de proteína, con una determinada composición final de péptidos, dependerán de la materia prima, la enzima o enzimas utilizadas, los parámetros de la reacción de hidrólisis y el grado alcanzado de esta. Las proteínas miofibrilares del músculo de pescado se unen mediante interacciones hidrofóbicas débiles. Las proteínas poseen diversas composiciones y formas de pliegue, características moleculares como peso molecular, hidrofobicidad y grupos polares, que afectan directamente las propiedades de un producto (Liu et al., 2014).

Grado de Hidrólisis (GH)

Entre los diferentes parámetros bioquímicos, el grado de hidrólisis es una de las características más importantes, ya que influye directamente en la longitud del péptido y en sus propiedades nutricionales, sensoriales y funcionales. Además, el GH está directamente relacionado con la solubilidad y la digestibilidad de los hidrolizados.

• Un GH bajo (entre el 1% y el 10%) mejora las propiedades funcionales de los productos alimenticios como la solubilidad, el poder espumante y el emulsificante.
• Un GH extenso (mayor al 10%) genera péptidos con elevada solubilidad y mayor absorción gastrointestinal, útiles en alimentos líquidos y dietas especiales (Cecopesca, 2012).

Según Belén et al. (2007), la hidrólisis enzimática de pescado caribe colorado (Pygocentrus cariba) permitió la formación de productos con propiedades funcionales superiores a las de la materia prima original sin hidrolizar. Los valores de absorción de agua, solubilidad y capacidad espumante se incrementaron al aumentar el GH, mientras que la capacidad emulsificante se favoreció con GH > 10,5%.

Peso Molecular y Actividad Biológica

Los hidrolizados se distinguen de sus proteínas de origen en términos de tamaño molecular y de sus propiedades nutricionales y biológicas. Aunque algunos estudios han comparado el peso molecular del hidrolizado con su capacidad antioxidante, las relaciones no siempre son claras (Bougatef et al., 2009; Klompong et al., 2007; Zhou et al., 2012).

Uno de los factores recientemente descubiertos sobre las propiedades intrínsecas que confieren a los hidrolizados de pescado propiedades antioxidantes es el peso molecular de las fracciones peptídicas. Pesos moleculares menores a 3 kDa han demostrado ser efectivos para obtener una buena actividad celular antioxidante (Malaypally et al., 2014). El uso de enzimas específicas, como Alcalasa®, mejora el potencial antioxidante al actuar como captadora de radicales libres (Intarasirisawat, Benjakul, Visessanguan & Wu, 2012), además de conferir alta solubilidad y buenas propiedades interraciales al hidrolizado.

Estudios han mostrado la actividad antioxidante de péptidos obtenidos de hidrolizados de anchoa de media aleta (Setipinna taty) (Song et al., 2015) y de gelatina de piel de tiburón azul (Prionace glauca), donde una fracción específica con péptidos como Glu-Gly-Pro y aminoácidos como Tyr mostró excelente actividad (Weng et al., 2014). Asimismo, se ha trabajado con hidrolizados de huevos de pescado Channa striata (CRPH) y Labeo rohita (LRPH), donde CRPH mostró mayor solubilidad proteica, capacidad de absorción de aceite, estabilidad de espuma y actividad antioxidante, sugiriendo su utilidad como péptidos bioactivos (Galla et al., 2012).

Desafíos y Soluciones en la Comercialización

La oxidación lipídica y el sabor un tanto desagradable representan los mayores desafíos en la comercialización de los hidrolizados de pescado. Sin embargo, se han explorado soluciones:

• Investigadores de las universidades de Islandia y Florida analizaron la inclusión de un antioxidante natural, Fv-e, obtenido de algas marrones islandesas (Fucus vesiculosus), en hidrolizados de bacalao. Los resultados mostraron que el antioxidante contribuyó a mejorar el sabor de los hidrolizados, reduciendo el amargor, el sabor jabonoso y el rancio (Halldorsdottir et al., 2014).
• Un estudio en Portugal evaluó la posibilidad de eliminar ácidos grasos de los hidrolizados mediante la solubilización en ácido cítrico, lo que permitió reducir los fosfolípidos y obtener productos finales con buenas propiedades funcionales (Pires et al., 2015).

La Proteína Hidrolizada en Alimentos para Mascotas: Control de Calidad para Dietas Hipoalergénicas

La reacción adversa al alimento (RAA) es una causa relativamente común de signos clínicos cutáneos y gastrointestinales en perros y gatos. Para su diagnóstico y tratamiento, se emplean dietas de eliminación, que consisten en fuentes de proteína novedosa o proteína hidrolizada.

¿Qué Tan Pequeño es "Muy Pequeño"? El Peso Molecular como Clave del Control de Calidad

En el contexto de las alergias alimentarias, la clave de la proteína hidrolizada radica en su bajo peso molecular. Cuanto más pequeñas sean las partículas resultantes de la escisión, menor será la probabilidad de que se desencadene una reacción alérgica. La unidad de medida para esto es el Dalton (Da).

Un "hidrolizado estándar" de proteína tiene un tamaño de alrededor de 10.000 Daltons (10 kDa). Sin embargo, para prevenir reacciones alérgicas, se busca un tamaño aún menor. A modo de comparación, las proteínas de salmón en ciertas dietas hipoalergénicas se hidrolizan hasta conseguir un peso molecular de 1.700 Dalton (1,7 kDa).

La hidrólisis no reduce el valor nutritivo. La composición nutricional antes y después del hidrolizado sigue siendo la misma; simplemente los componentes se dividen en partes individuales mucho más pequeñas para que el sistema inmunológico del animal no las reconozca y no reaccione frente a ellas.

Control de Calidad Específico para Dietas Hipoalergénicas

Los principales motivos de preocupación en una dieta de eliminación son que esté libre de cualquier otra proteína y que, si se trata de una dieta con proteína hidrolizada, se garantice un nivel de hidrólisis que asegure la ausencia de fragmentos alergénicos residuales. El control de calidad en este segmento incluye:

• Verificación de la composición proteica: Estudios recientes han puesto de manifiesto que algunas dietas comercializadas para el control de la RAA contienen ingredientes y/o moléculas de elevado peso molecular. Por ello, la composición proteica se determina mediante cromatografía de alta sensibilidad y técnicas electroforéticas y proteómicas para confirmar el nivel de hidrólisis y la ausencia de proteínas en potenciadores de palatabilidad o contaminación cruzada. Se busca la ausencia de proteínas transportadoras de lípidos (LTP), cuyo potencial alergénico es reconocido.
• Prevención de contaminación cruzada: Los riesgos de contaminación cruzada se valoran analizando cada lote de producción mediante un análisis específico de ADN en 3 pasos. Si se detecta un nivel de ADN superior a un umbral establecido, se realiza un análisis de PCR para identificar la fuente de contaminación.

Consideraciones y Limitaciones

Aunque la proteína hidrolizada se presenta como una solución segura para alergias, es importante considerar que:

• La proteína hidrolizada no es 100% hipoalergénica.
• No aborda la causa real del problema, sino que lo esquiva.
• Puede generar dependencia dietética, dificultando la tolerancia a otras dietas en el futuro.
• La palatabilidad puede ser baja.
• No es la base ideal de una dieta a largo plazo, ya que tiene una calidad nutricional inferior en términos de complejidad natural.

La proteína hidrolizada tiene su lugar en situaciones concretas y extremas (por ejemplo, cuando el animal ha probado todas las proteínas y sigue reaccionando), pero como menú "de por vida", no es la opción más interesante. La visión es que puede ser un puente, pero el objetivo debe ser ayudar al cuerpo del animal a funcionar mejor, trabajando la salud digestiva previa para tolerar alternativas más naturales.

Estudio de Caso: Evaluación del Hidrolizado de Pescado en la Dieta de Perros Beagle

Un estudio reciente (14) demostró que la inclusión dietética de hidrolizado y aceite de pescado, obtenidos localmente de desechos pesqueros, en sustitución del hidrolizado de camarones y el aceite de salmón importados, fue bien aceptada por perros. Este ensayo no afectó la ingesta de alimentos, la digestibilidad o las características fecales, pero promovió el índice de EPA, DHA y omega-3 en la sangre, sugiriendo un efecto potencial promotor de la salud.

Diseño Experimental y Dietas

Se utilizaron 12 perros Beagle adultos sanos, de 5,4 ± 0,57 años y un peso de 11,8 ± 2,20 kg, con una puntuación de condición corporal de 4,3 ± 0,69 (15). Se alojaron en el criadero de la Facultad de Medicina y Ciencias Biomédicas de la Universidad de Oporto.

• Dieta control: Dieta comercial para perros adultos (Sorgal Pet Food, Ovar., Portugal) con 5% de hidrolizado de camarones (Symrise Aqua, Ecuador) y 3% de aceite de salmón (Symrise Aqua, Noruega).
• Dieta experimental: Compuesta por los mismos ingredientes que la dieta control, con ligeros ajustes en grano de trigo, concentrado de arveja y grasa de ave. Sustituía el 5% de hidrolizado de camarones por 5% de hidrolizado de pescado, y el 3% de aceite de salmón por 3,2% de aceite de pescado.

En comparación con la dieta control, la dieta experimental presentó un menor contenido de proteína bruta (27,0 vs. 29,1 g 100 g^-1 de materia seca, MS) pero un perfil de aminoácidos similar. Tuvo un mayor contenido de extracto etéreo (11,6 vs. 10,4 g 100 g^-1 MS) con un mayor porcentaje de AGPI n-3 (6,44 vs. 3,48 g 100 g^-1 de ácidos grasos totales), particularmente EPA (1,25 vs. 0,355 g 100 g^-1), ácido docosapentaenoico (C22:5 n-3; 0,360 vs. 0,116 g 100 g^-1) y DHA (1,96 vs. 0,494 g 100 g^-1), y un menor porcentaje de AGPI n-6 (22,1 vs. 24,3 g 100 g^-1 de ácidos grasos totales).

Metodología y Análisis

Los perros se dividieron en dos grupos y recibieron las dietas de control y experimental en dos períodos consecutivos de 6 semanas, siguiendo un diseño cruzado. Se realizaron mediciones de presión arterial, ecocardiogramas y electrocardiogramas en la última semana de cada período. También se recolectaron muestras de sangre y heces para análisis detallados:

• Análisis de sangre: Incluyeron proteínas totales, albúmina, glucosa, creatinina, urea, enzimas hepáticas, colesterol total, triglicéridos y proteína C reactiva. Se analizaron por inmunoensayos quimioluminiscentes troponina I, IGF-1, insulina y angiotensina II. Se cuantificaron citocinas proinflamatorias (TNF-α, IL-1β, IL-8, IL-12/IL-23 p40, IFN-γ) y antiinflamatorias (IL-10), así como leptina y adiponectina.
• Análisis fecal: Se recolectaron heces para análisis de inmunoglobulina A (IgA) y microbioma fecal, evaluando la diversidad alfa y beta.

Resultados Clave del Estudio

Los principales hallazgos del estudio fueron:

• La dieta experimental disminuyó significativamente los triglicéridos plasmáticos (p = 0,008) y la actividad de la enzima convertidora de angiotensina (p = 0,013), y mostró una tendencia a disminuir el colesterol total (p = 0,062; Tabla 1).
• La dieta no afectó significativamente los niveles séricos de las citocinas proinflamatorias IL-1β (p = 0,117), IL-8 (p = 0,960) e IL-12/IL-23 p40 (p = 0,332), ni los niveles séricos de la adipocina antiinflamatoria adiponectina (p = 0,398; Tabla 2).
• Las concentraciones de IL-10, TNF-α e IFN-γ estuvieron por debajo de los niveles de detección para la mayoría de los animales.
• El electrocardiograma reveló ritmo sinusal en todos los perros (Tabla 3, Tabla 4).
• No se detectaron diferencias significativas (p = 0,155) en la diversidad beta del microbioma fecal entre las dietas (Figura 1A).

Este estudio demuestra que la sustitución de ingredientes importados por hidrolizado y aceite de pescado obtenidos localmente, además de ser bien aceptada, puede aportar beneficios promotores de la salud en perros, reflejando la importancia del control de calidad y la caracterización de estos subproductos.

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