Estudio de las propiedades físico-químicas y biológicas de la lactoferrina de leche de oveja y efecto de los tratamientos térmicos sobre ella
- Autores: Fanny Noemí Navarro
- Directores de la Tesis: María Dolores Pérez Cabrejas (dir. tes.), Lourdes Sánchez Paniagua (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2012
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Miguel Calvo Rebollar (presid.), Maria Carmen Rota Garcia (secret.), Joaquim Puigjaner (voc.), Rosina Lopez Alonso Fandiño (voc.), Isidra Recio (voc.)
- Materias:
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- Resumen
El lactosuero es una gran fuente de nutrientes, debido a que contiene más del 25% de las proteínas de la leche, cerca del 8% de la materia grasa y el 95% de la lactosa. Por lo tanto, es importante incorporarlo como base de alimentos, con el fin adicional de no contaminar el medio ambiente y de recuperar su valor monetario. En algunos países se utiliza menos del 2% del lactosuero que se produce. La mayor parte de las industrias que procesan el lactosuero sólo recuperan una cantidad importante de proteínas y algunas obtienen lactosa en polvo, pero muy pocas pueden llegar a procesar integralmente el suero de quesería. Además, los volúmenes que se trabajan son pequeños porque esa recuperación tiene un elevado coste operativo y los productos obtenidos tienen un insuficiente valor comercial.
En Europa, el lactosuero se había utilizado tradicionalmente para la alimentación animal. Sin embargo, la subida del precio de la leche desnatada en polvo en los últimos años ha hecho que aumente la demanda de proteínas del lactosuero como ingredientes alimentarios por su menor precio. En Estados Unidos, las proteínas del lactosuero son actualmente las proteínas funcionales más empleadas en la elaboración de productos para consumo humano, utilizándose para mejorar el valor nutritivo y las propiedades tecnológicas de los alimentos.
El lactosuero es una excelente materia prima para obtener diferentes productos a nivel tecnológico o como medio de formulación en procesos fermentativos. Dentro de estos productos están los ácidos orgánicos, productos de panadería, bebidas para deportistas, alcoholes, bebidas fermentadas, gomas, películas comestibles biodegradables, concentrados proteicos, además las proteínas del lactosuero tienen propiedades funcionales que las hace muy útiles como ingredientes en el área de los alimentos.
Por otra parte, determinadas proteínas de la leche se pueden aislar con objetivos más específicos, para mejorar las propiedades tecnológicas de los alimentos o para usarlas como ingredientes funcionales. Existen métodos específicos para aislar las proteínas biológicamente activas del lactosuero, como las inmunoglobulinas, la lactoferrina y la lactoperoxidasa, o los péptidos bioactivos presentes en él. Algunas de estas proteínas y péptidos se utilizan como ingredientes en productos especiales, tales como preparaciones dietéticas para atletas, enfermos y alimentos infantiles, así como en preparaciones farmacéuticas.
La lactoferrina se aisla a escala industrial desde hace veinte años, bien de leche bovina desnatada o de lactosuero procedente de quesería, utilizando para su obtención principalmente la cromatografía de intercambio iónico. En la década de los 90 del siglo XX se comenzó a producir lactoferrina humana recombinante en sistemas como Aspergillus awamori y arroz transgénicos. Estas dos lactoferrinas recombinantes se han estudiado desde diferentes enfoques y se ha visto su gran similitud con la lactoferrina de la leche humana, aunque también se han detectado ciertas diferencias. La lactoferrina humana producida en A. awamori se ha dirigido hacia una aplicación terapeútica en los últimos años y actualmente la investigación se encuentra en la fase clínica III para el tratamiento de úlceras en pacientes diabéticos y también para el tratamiento de ciertos tumores de pulmón. La lactoferrina humana recombinante de arroz inició un proceso de aprobación por la FDA para su utilización en alimentos, proceso que se retiró bajo la recomendación de resolver ciertas cuestiones en relación con su inocuidad. Actualmente, se está realizando un estudio clínico para la utilización de la lactoferrina recombinante de arroz para aliviar la sintomatología en procesos de diarrea asociados con la utilización de antibióticos. Por lo tanto, actualmente solo la lactoferrina procedente de leches animales puede ser utilizada en alimentos destinados al consumo humano.
La obtención de lactoferrina ovina y caprina para su utilización en productos funcionales puede constituir una buena alternativa a la utilización del lactosuero de estas especies, puesto que constituye un subproducto que se genera en un volumen importante en la industria quesera y que prácticamente no tiene valor económico en muchos países. En el año 2004, se produjeron en España unas 360.000 toneladas de leche de oveja (Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, 2004), siendo el quinto país productor de esta leche a nivel mundial (FAO/OMS, 2004). La obtención de proteínas bioactivas del lactosuero de oveja y cabra, podría constituir un valor económico añadido para las industrias queseras, resultando también de forma indirecta en un beneficio para el medio ambiente, dada la elevada capacidad contaminante que tiene el lactosuero.
Por otra parte, el espectro de bacterias patógenas que causan infecciones alimentarias ha ido cambiando en los últimos años. Han aparecido algunos patógenos emergentes, que incluyen aquellos cuya presencia se ha incrementado, así como aquellos que producen enfermedades conocidas con manifestaciones diferentes. Por ello, es importante disponer de estrategias efectivas para inhibir estos patógenos emergentes, resultando de gran interés la utilización de agentes antimicrobianos naturales y su aplicación en los procesos de conservación de métodos combinados. Entre estos agentes bacterianos emergentes se encuentra la bacteria Cronobacter sakazakii. Aunque no se conocen todavía muchos aspectos sobre la ecología o los factores de virulencia de esta bacteria, se ha comprobado que los alimentos infantiles deshidratados son vehículos frecuentes en su transmisión, en algunos casos debido a una contaminación posterior al tratamiento térmico de estos productos (FAO/OMS, 2004).
Por todo lo expuesto, en este trabajo hemos llevado a cabo un estudio sobre diferentes aspectos físico-químicos, tecnológicos y biológicos de la lactoferrina ovina, una proteína no muy bien conocida hasta el momento. Es imprescindible el conocimiento de dichas propiedades, que son de gran relevancia si se pretende llevar a cabo su obtención y su aplicación como un suplemento en alimentos funcionales, a pesar de la similitud que se supone que tiene con la de origen bovino, que es la única que se ha utilizado hasta el momento.
Así, en esta tesis doctoral se ha determinado la evolución de la concentración de la lactoferrina en la secreción láctea ovina, dado que aunque existen algunos trabajos puntuales en los que se ha determinado su concentración en la leche, no existía hasta el momento un estudio exhaustivo de su evolución a lo largo de la lactación. Los resultados obtenidos indican que la concentración de lactoferrina ovina es mayor en la etapa calostral que en la leche definitiva. La concentración de lactoferrina en la leche ovina es máxima en el primer ordeño, de 0,74 mg/mL, y disminuye marcadamente en la primera semana de la lactación, alcanzando un valor de 0,17 mg/mL. También se ha determinado la correlación de los niveles de lactoferrina con varios parámetros de calidad de la leche ovina y se ha encontrado una cierta correlación positiva con el recuento de células somáticas, lo que podría señalar a a la lactoferrina como un indicador de ciertos procesos como la mamitis subclínica. También se ha llevado a cabo un estudio para determinar las condiciones óptimas del aislamiento de la lactoferrina presente en el lactosuero de oveja, encontrándose que la lactoferrina se obtiene del lactosuero ovino con un alto grado de pureza y un rendimiento superior al 50% mediante cromatografía de intercambio catiónico y filtros Sartobind S15 y S75 derivatizados con grupos sulfónicos. Por otra parte, dado que la leche es tratada térmicamente para su conservación de forma previa en muchos procesos tecnológicos y en concreto, en la elaboración de queso, se ha determinado el efecto de dichos tratamientos en la estructura de la proteína en diferentes condiciones y se ha encontrado que la desnaturalización térmica de la lactoferrina ovina se produce de forma más rápida al tratar la proteína en lactosuero que en tampón fosfato de pH neutro, y en ambos medios es más rápida que en la leche, como muestran los valores D y las constantes de la velocidad de desnaturalización obtenidas en los tres medios. Esta mayor desnaturalización de la lactoferrina en el lactosuero podría deberse a su interacción con otras proteínas presentes en él, con la formación de complejos. También se determinaron los parámetros cinéticos y termodinámicos de su desnaturalización por el calor. Los valores de la energía de activación y la variación en la entalpía de activación del proceso de desnaturalización de la lactoferrina ovina cuando se trata en el lactosuero son aproximadamente el doble que los obtenidos en la leche y en el tampón fosfato, lo que indica que hace falta una mayor cantidad de energía para iniciar el proceso de desnaturalización en el primer medio. Además, se ha estudiado la actividad antibacteriana de la lactoferrina ovina frente a un agente patógeno emergente, Cronobacter sakazakii, y el efecto de diferentes factores en esta actividad. Se ha encontrado que la lactoferrina ovina nativa inhibe el crecimiento de Cronobacter sakazakii desde una concentración de 0,5 mg/mL reduciendo las UFC/mL de 4 a 5 ciclos logarítmicos a las 4 horas de incubación, mientras que la lactoferrina saturada con hierro no ha mostrado ninguna actividad. Estos resultados indican que la lactoferrina ovina nativa podría ser un componente útil para controlar la proliferación de C. sakazakii. Por último, y dentro de un proyecto de cooperación internacional con el grupo de investigación del Dr. El-Rashdy Redwan del Instituto de Ingeniería Genética y Biotecnología (GEBRI, Alejandría, Egipto) se ha realizado un estudio preliminar comparativo con diferentes lactoferrinas, bovina, ovina, humana, y lactoferrina de leche de camella para evaluar su actividad frente al virus de la hepatitis C en una línea celular de hepatoma. Se ha observado el siguiente efecto, la lactoferrina ovina inhibe la entrada del virus de la hepatitis C y su replicación en la línea de hepatoma HepG2 a concentraciones desde 1 mg/mL y 0,5 mg/mL, respectivamente. La actividad antivírica frente al HCV de la lactoferrina ovina es similar a la de la proteína humana y bovina, siendo la lactoferrina de camella activa a concentraciones más bajas. Estos resultados indican una aplicación potencial de la lactoferrina frente al HCV como un complemento a los tratamientos convencionales.
