Estudio de las propiedades biológicas y tecnológicas de proteínas y derivados de la industria láctea

Resumen

La leche y los derivados lácteos constituyen un grupo de alimentos de gran valor nutricional y además contienen una serie de componentes bioactivos con importantes funciones biológicas, entre los que se encuentran las proteínas. El objetivo principal de este trabajo ha consistido en estudiar las propiedades biológicas y tecnológicas de diferentes derivados y proteínas lácteas para su posible utilización como ingredientes alimentarios en determinados productos funcionales. Para llevar a cabo este objetivo, se obtuvieron diferentes derivados (lactosuero y mazada) y proteínas (fracción proteosa-peptona, componente 3 de la proteosa-peptona y lactadherina) a partir de leche cruda bovina, y se evaluaron también otros derivados lácteos y proteínas de origen comercial. En primer lugar, se determinó la concentración de butirofilina y lactadherina, dos proteínas de la membrana del glóbulo graso con importantes funciones biológicas, en los diferentes derivados lácteos mediante una técnica ELISA con antisueros específicos obtenidos frente a ellas, observando concentraciones diferentes de estas proteínas en función del derivado y del origen de éste. La misma técnica ELISA sirvió para evaluar la pérdida de lactadherina, determinada por su inmunorreactividad, tras el tratamiento térmico y tras la hidrólisis de los derivados lácteos. En lo que respecta a las propiedades biológicas, la lactoferrina de origen comercial y el componente 3 de la proteosa-peptona, así como sus hidrolizados obtenidos con diferentes enzimas, mostraron actividad antibacteriana in vitro frente a microorganismos causantes de toxiinfecciones alimentarias asociadas al consumo de productos lácteos, como Listeria monocytogenes y Cronobacter sakazakii. La reducción del crecimiento bacteriano fue diferente en función de la concentración de proteína o hidrolizado. Además de la acción antibacteriana de estas proteínas también se demostró la capacidad de diferentes derivados lácteos comerciales y de la mazada cruda para inhibir la adhesión de C. sakazakii a las células de adenocarcinoma de colón humano Caco-2 diferenciadas en enterocitos. Para ello, se desarrolló una técnica basada en un ELISA con un antisuero policlonal obtenido en conejos frente a C. sakazakii. La actividad antioxidante de los derivados crudos y comerciales y de sus proteínas mayoritarias fue evaluada mediante su capacidad para reducir el radical 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH). Todas las muestras presentaron una actividad antioxidante dependiente de su concentración. La hidrólisis de los derivados lácteos comerciales generó hidrolizados con una actividad antioxidante diferente a la del producto original dependiendo del enzima y del tiempo de incubación, mientras que el tratamiento térmico de los derivados crudos aumentó en todos los casos la actividad antioxidante. Por último, se evaluaron las propiedades tecnológicas de diferentes derivados lácteos crudos y comerciales, así como de dos tipos de fracciones proteosa-peptona. Todos los productos lácteos analizados fueron capaces de reducir la tensión superficial en la interfase aire-agua, con diferencias en función de su composición. Debido a su actividad en la interfase, se evaluaron también sus propiedades espumantes, siendo las fracciones proteosa-peptona las que presentaron mejor capacidad tanto para producir las espumas como para estabilizarlas. Debido a las múltiples funciones biológicas y tecnológicas que presentan tanto los derivados lácteos como sus proteínas, podrían ser considerados como excelentes ingredientes de origen alimentario para ser utilizados en la producción de alimentos funcionales, aunque es necesario realizar más estudios para comprobar todas las funciones que se les atribuyen. Milk and dairy products constitute a group of foods with high nutritional value and besides, they contain a wide range of bioactive components with important biological functions, including proteins. The main objective of this work has been the study of biological and technological properties of different dairy by-products and milk proteins, for their possible application as food ingredients in certain functional products. In order to carry out this objective several dairy by-products (whey and buttermilk) and proteins (proteose-peptone fraction, proteose-peptone component 3 and lactadherin) were obtained from raw bovine milk, and other commercial dairy by-products and milk proteins were also evaluated. First of all, the concentration of butyrophilin and lactadherin, two proteins of the milk fat globule membrane with important biological functions, was determined in different dairy by-products by an ELISA with specific antisera obtained against them. The levels of those proteins varied according to the type and origin of the product. The same ELISA was used to evaluate the lactadherin decrease after heat treatment and hydrolysis of dairy by-products. With respect to the biological properties, lactoferrin from commercial origin and proteose-peptone component 3, as well as their hydrolysates obtained with different enzymes, showed antibacterial activity in vitro against microorganisms responsible for food toxi-infections associated to dairy products consumption, such as Listeria monocytogenes and Cronobacter sakazakii. The reduction of bacterial growth was different according to the protein or hydrolysate. Besides the antibacterial activity of those proteins, the capacity of different commercial dairy by-products and raw buttermilk to inhibit the adhesion of C. sakazakii to the human colon adenocarcinoma Caco-2 cells differentiated into enterocytes was also proved. For this purpose, an ELISA-based technique was developed by using a polyclonal antiserum against C. sakazakii obtained in rabbits. The antioxidant activity of raw and commercial dairy by-products and of their main proteins was evaluated by their capacity to scavenge the radical 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH). All the samples showed an antioxidant activity that was concentration-dependent. The hydrolysis of commercial dairy by-products generated hydrolysates with different antioxidant activity than the original product, depending on the enzyme and time of incubation, whereas the antioxidant activity of raw dairy by-products increased in all cases, after being subjected to heat treatment. Finally, the technological properties of different raw and commercial dairy by-products, as well as of two types of proteose-peptone fractions, were evaluated. All the tested products were able to reduce the surface tension in the air-water interface, with differences according to their composition. As a result of the activity of those products in the interface, their foaming properties were also evaluated. The proteose-peptone fractions were those with the best capacity to produce and stabilize foams. Owing to the multiple biological and technological properties that bear the dairy by-products and the proteins that contain, they could be considered as excellent ingredients of food origin to be used in the production of functional foods, though further studies are needed to test all the functions that have been attributed to them.