ANÁLISIS PROXIMAL

Y PERFIL DE AMINOÁCIDOS DEL

AISLADO PROTEICO DEL CHOCHO ANDINO

ECUATORIANO

(FABACEAE: Lupinus mutabilis)

PROXIMAL ANALYSIS AND AMINO ACID PROFILE OF THE

ECUADORIAN ANDEAN LUPIN (FABACEAE: Lupinus mutabilis)

PROTEIN ISOLATE

Daniela Guerra

. & Pablo Pozo P.

Recibido: 9 agosto 2017 / Aceptado: 11 diciembre 2017

Palabras claves: aislado proteico, aminoácidos, análisis proximal, Lupinus,

nutrición

Keywords: amino acids, Lupinus, nutrition, protein isolate, proximal analysis

RESUMEN

El propósito de este estudio fue aislar contenido proteico total de los granos de

chocho (Fabaceae: Lupinus mutabilis). El contenido de macronutrientes ha sido

evaluado a través de un análisis proximal: proteína total (67,25 %), carbohi-

dratos (18,67 %), grasa (5,95 %), ceniza (4,12 %) y humedad (4,01 %). El aná-

lisis por cromatografía de capa fina ha demostrado que había siete aminoácidos

1 Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Escuela de Ciencias

Biológicas, Quito, Ecuador (daniela.g.f.90@gmail.com).

2 Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Escuela de Ciencias

Químicas, Quito, Ecuador (pepozo@puce.edu.ec).

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esenciales presentes en el aislado proteico: ácido glutámico, treonina, valina,

isoleucina, leucina, metionina y triptófano; además, la presencia de ácido glu-

támico y de aminoácidos de cadena ramificada.

ABSTRACT

The purpose of the present study was to isolate the total protein content of lupin

beans (Fabaceae: Lupinus mutabilis). The macronutrient content was evaluated

through a proximal analysis: total protein (67.25 %), carbohydrates (18.67 %),

fat (5.95 %), ash (4.12 %), and moisture (4.01 %). The thin-layer chromatogra-

phy analysis showed that seven essential amino acids are present in the protein

isolate: glutamic acid, threonine, valine, isoleucine, leucine, methionine, tryp-

tophan and also, the presence of glutamic acid and branched-chain amino

acids.

La diversidad de los cultivos andinos

ha permitido que varias culturas y so-

ciedades puedan establecerse. Uno

de los cultivos más notorios es el de

chocho andino (Lupinus mutabilis:

Fabaceae). El género se originó en la

región andina de Ecuador, Perú y Bo-

livia; esta área se caracteriza por la

variedad de especies de Lupinus. Se

cree que existen 83 especies descu-

biertas (Jacobsen & Mujica, 2006).

En Ecuador, la producción y el con-

sumo de chocho se restringe a la Sie-

rra. Las provincias con mayor

pro duc ción son: Cotopaxi, Cañar y

Chimborazo (Horton, 2014). El cho-

cho andino crece en climas templa-

dos a altitudes entre 2500-3600 m. El

cultivo es susceptible a enfermedades

y plagas; la falta de investigación y

conocimiento no permite que la in-

dustria de producción de chochos

crezca. Se estima que la producción

solo cubre el 60 % de la demanda

nacional (Jacobsen & Sherwood,

2002). No obstante, el consumo de

chochos ha sido promovido por com-

pañías que venden el grano listo para

comer en cadenas de supermercados

nacionales (Horton, 2014), esto ha

incentivado la investigación cientí-

INTRODUCCIÓN

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fica alrededor de los granos de cho-

cho (Peralta et al., 2012).

En el aspecto nutricional, el chocho

se caracteriza por su alto contenido

de proteínas (42,2 %) y su contenido

medio de carbohidratos (16 %) (Ber-

mejo & León, 1994). También por sus

micronutrientes: calcio 0,48 %, fós-

foro 0,43 %, potasio 0,02 %, hierro

120 mg/kg, zinc 50 mg/kg (Villacrés

et al., 2006; Jaramillo Galarza, 2005).

Dentro de la familia Fabaceae, se en-

cuentran a todas las leguminosas de

consumo humano. La soya es la más

popular; su alto valor nutricional y

versatilidad han permitido que su uso

sea mundial. En la industria alimenti-

cia para deportistas, la proteína ais-

lada de soya ha ganado notoriedad.

Después que un deportista haya com-

pletado un entrenamiento (cardiovas-

cular o fuerza), se crean micro–trau-

mas en el músculo esquelético y el

catabolismo de aminoácidos se inten-

sifica (Shimomura et al., 2006). Para

reparar las micro-lesiones es necesa-

ria una alimentación apropiada des-

pués del ejercicio (Farrell, Joyner &

Caiozzo, 2012). Según el tipo de ejer-

cicio que se ha hecho, la proporción

de macronutrientes a ingerir, varía. En

actividades que requieran fuerza o re-

sistencia, el consumo de alimentos

con alto contenido proteico es nece-

sario, como un aislado de proteína.

La proteína permite recuperar los

aminoácidos perdidos durante el en-

trenamiento (Farrell et al., 2012). Los

aminoácidos que reparan y preservan

el músculo son: leucina, isoleucina y

valina (Børsheim et al., 2002), su in-

gesta es primordial para la recupera-

ción y crecimiento muscular. Desa for-

tunadamente, en Ecuador, los suple-

mentos nutricionales para deportistas

son de baja producción y la mayoría

son importados. Además, estas opcio-

nes son limitadas a suplementos de

origen animal (derivados lácteos y

huevo) y las opciones vegetales se li-

mitan a la soya.

Así mismo, el grano de chocho tiene

ventajas sobre el de soya. Por ejem-

plo, estudios han demostrado que L.

mutabilis tiene 10,9 % más proteína

que la soya (Jacobsen & Mujica,

2006). Además, los chochos no han

sido sujetos a modificación genética

como la soya; hoy en día, por razones

de salud y ambientales, los consumi-

dores prefieren evitar alimentos mo-

dificado genéticamente (FAO, 2003a).

Esto otorga al chocho potencial den-

tro de la industria alimenticia.

Muestreo

Se adquirieron granos de chocho hi-

dratados comerciales, todas las

mues tras provinieron de la fábrica

“La Verde”, que procesa chochos de

la región de Machachi, Ecuador.

Obtención de la harina de chocho

Se removió la cáscara de los chochos

hidratados. Posteriormente, estos fue-

ron secados y molidos usando un

molino (AOAC, 2011a).

Obtención de la harina de chocho

desgrasada

Se empleó un sistema de extracción

continua (Soxhlet) con hexano como

solvente de extracción (Lusas & Riaz,

1995).

Obtención del aislado proteico

A partir de la harina desgrasada, la

proteína fue solubilizada con una so-

lución de NaOH 10 % (pH 6,8-10).

Se procedió a centrifugar a 4000 rpm

durante 5 min y se recuperaron los

sólidos. El contenido proteico fue

precipitado con una solución de HCl

10 % (pH 4,5), se centrifugó a 4000

rpm durante 5 min, el contenido pro-

teico se precipitó como una nata.

Esta nata fue neutralizada con una

solución de NaOH 10 % (pH 6,5-7).

La solución se centrifugó a 4000 rpm

durante 5 min y se recuperó una

nata. La nata fue secada durante 24

h en una estufa a 85 ºC (Lusas & Riaz,

1995).

Análisis proximal del aislado pro-

teico

Contenido total de proteínas

El contenido de nitrógeno fue deter-

minado usando el método Kjeldahl.

La digestión se realizó en un digestor

usando tabletas Kjeldahl. La destila-

ción de las muestras se realizó en un

destilador automático y la titulación

se hizo manualmente con el indica-

dor de Tashiro (AOAC, 2011b).

Contenido total de grasa

Se empleó un sistema de extracción

continua (Soxhlet) a microescala,

usando hexano como solvente de ex-

tracción (AOAC, 2011c).

MATERIALES Y MÉTODOS

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Contenido de cenizas totales

Las muestras fueron calcinadas en

crisoles de porcelana en una mufla a

550 ºC durante 24 h. Los resultados

fueron expresados en porcentaje de

una relación peso/peso (AOAC,

2011d).

Humedad

Las muestras fueron secadas en cáp-

sulas de porcelana en una estufa a

130 ºC durante 3 h Los resultados

fueron expresados en porcentaje de

una relación peso/peso. (AOAC,

2011a).

Carbohidratos totales

Se realizó por la diferencia matemá-

tica entre la muestra y la sumatoria

del contenido de proteína, grasa, ce-

niza y humedad (FAO, 2003b).

Análisis del contenido de aminoáci-

dos por Cromatografía en Capa Fina

(CCF)

Preparación de muestras

Se tomaron aproximadamente 0,3 g

del aislado proteico y se añadieron a

150 mL de una solución de HCl 3N.

Otra muestra de 0,3 g fue colocada

en 150 mL de una solución de

NaOH 4,2N. Todas las muestras fue-

ron hidrolizadas a 100 º C durante 24

h (Kalman, 2014). Después de las 24

h, las muestras fueron filtradas antes

de ser colocadas en la placa de TLC.

Aproximadamente 3 μL de la muestra

fueron colocados en la línea de base

de la placa (placa de celulosa plás-

tica Art. 5577, 20x20 cm, sin indica-

dor de fluorescencia; E.M Reagents)

(Staneck, 1974).

Análisis CCF

La CCF ascendente se realizó en un

sistema con solvente de n-Butanol,

ácido acético glacial y agua destilada

(4:1:1) durante 4 h. El cromatograma

fue secado al aire y fue revelado con

ninhidrina 1 % en acetona y poste-

riormente secado por 15 min en una

estufa a 60 ºC (Haer, 1969). Se utilizó

una mezcla de aminoácidos (Amino

Acid Calibration Mixture Type 1;

Beckman) como estándar para la

identificación de la muestra.

Análisis estadístico

Se utilizó el IBM® SPSS® Statistics Ver-

sion (IBM, 2012). Los resultados fue-

ron expresados como promedio, cada

análisis se repitió hasta obtener un

coeficiente de variación (CV) <20 %.

RESULTADOS

Análisis proximal del aislado pro-

teico de chocho

La Tabla 1 muestra la composición

proximal del aislado proteico. El aná-

lisis demuestra un 67,25 % de pro-

teína, 18,67 % de carbohidratos

totales y 5,95 % de grasa.

Tabla 1. Análisis proximal del aislado proteico de chocho

Parámetro

Aislado Proteico

Chocho

Proteína % 67,25 ± 5,75

Grasa % 5,95 ± 1,07

Ceniza % 4,12 ± 0,27

Humedad % 4,01 ± 0,29

Carbohidratos % 18,67 ± 2,63

Perfil de aminoácidos del aislado

proteico de chocho

Varias placas de CCF, con diferentes

solventes, se realizaron como prue-

bas preliminares para calcular la efi-

ciencia de la separación de las mues-

tras. La Tabla 2 muestra los amino-

ácidos presentes en el aislado pro-

teico.

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Tabla 2. Aminoácidos identificados en el aislado proteico de chocho

Aminoácido Esencial BCAA RM

Ácido glutámico *

Cisteína

Treonina *

Alanina

Valina * + 

Isoleucina * + 

Leucina * + 

Metionina *

Triptófano *

BCAA: Aminoácidos de cadena ramificada

RM: Recuperación muscular

La Figura 1 muestra el cromatograma

de los aminoácidos de cadena rami-

ficada (BCAA por sus siglas en inglés)

y ácido glutámico presentes en el ais-

lado. Las muestras estaban muy dilui-

das y las manchas eran asimétricas y

casi imperceptibles, dificultando la

cuantificación. Sin embargo, se iden-

tificaron 7 aminoácidos esenciales:

ácido glutámico, treonina, valina,

isoleucina, leucina, metionina y trip-

tófano.

Figura 1. Cromatograma

de aminoácidos

Los resultados obtenidos prueban

que se logró aislar el contenido pro-

teico de la harina desgrasada. En

comparación con aislados proteicos

comerciales disponibles (chocho,

soya, arveja y suero de leche), pode-

mos observar que la proteína de soya

y de suero de leche tienen un mayor

contenido proteico – 83,83 % (NOW

Foods, 2015) y 83,87 % (Bluebonnet

Nutrition Corporation, 2015) respec-

tivamente, seguido por la arveja

(78,94 %) (Growing Naturals, 2015)

y el chocho (67,25 %). El menor con-

tenido proteico del aislado del cho-

cho se puede deber al proceso de

aislamiento, porque el protocolo que

se utilizó estaba diseñado para soya.

A pesar que la soya y el chocho per-

tenecen a la subfamilia Faboideae,

ellos deberían ser procesados de di-

ferente manera por sus distintas ca-

racterísticas. Por ejemplo, para ser

apto para el consumo humano, el

chocho debe pasar por un proceso

mediante el cual se quita el sabor

amargo; este paso es esencial ya que

se remueven alcaloides (Bermejo &

León, 1994). Durante este proceso, la

composición del grano seco, se al-

tera, se puede dar una pérdida de

macronutrientes (carbohidratos y gra-

sas) y micronutrientes (minerales)

(Carvajal-Larenas et al., 2014); los

granos de soya no atraviesan este

proceso para ser comestibles.

Además, durante la fase de precipita-

ción, la concentración de HCl pudo

haber sido demasiado alta y pudo

haber causado la desnaturalización

de proteínas. Para optimizar la hidró-

lisis de proteínas, una extracción

fraccionada debería ser considerada.

El incremento gradual de la concen-

tración del ácido permitiría un aisla-

miento con mínimo daño estructural

de las proteínas (Sun et al., 2004).

De los aminoácidos identificados por

CCF, el ácido glutámico y los BCAA,

promueven la función inmune y la

capacidad de reparación muscular.

El ácido glutámico no está directa-

mente relacionado con el sistema in-

mune, su amida, la glutamina, sí. La

glutamina se sintetiza a partir del

amoniaco y el ácido glutámico por la

enzima glutamina sintetasa; la mayor

producción de glutamina ocurre en

el sistema músculo esquelético.

DISCUSIÓN

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Dentro del sistema inmune, la gluta-

mina potencia la proliferación de cé-

lulas T y de citosinas, que ayudan a

regular la respuesta inmune (News-

holme et al., 2003). Después de la

actividad física extenuante, los atletas

experimentan un descenso en los ni-

veles de glutamina. La reducción

puede llevar a infecciones leves; es

por esta razón que los expertos reco-

miendan un suplemento de gluta-

mina para reducir las posibilidades

de infección (Ehrlich, 2013). Durante

ejercicio físico prolongado, los nive-

les de amoniaco en la sangre se ele-

van y esto es una causa de fatiga. La

hiperamonemia inducida por el ejer-

cicio es un problema común entre

los deportistas, se sugiere suplemen-

tación de glutamina para reducir los

niveles de amoniaco, prevenir la fa-

tiga y potenciar el desempeño (Car-

valho-Peixoto, Alves y Cameron,

2007).

Igualmente, el cromatograma (Figura

1) muestra la presencia de BCAA

(leucina, isoleucina, valina). Estos

aminoácidos están presentes en las

proteínas del músculo esquelético

(14-18 %), el consumo de BCAA es

importante ya que la masa muscular

representa el 40 % del peso corporal

total (Shimomura et al., 2006).

CONCLUSIONES

El análisis proximal demostró que la

muestra tiene un contenido proteico

de 67,25 %. Sin embargo, para obte-

ner un contenido proteico más alto

se debería probar otro método de ais-

lamiento más apto. De acuerdo con

el análisis de CCF, la mayoría de ami-

noácidos esenciales se encuentran

presentes en el aislado proteico. Los

aminoácidos de cadena ramificada y

el ácido glutámico fueron identifica-

dos, lo que hace que el aislado sea

un candidato para el desarrollo de

suplementos nutricionales para de-

portistas. No obstante, es necesaria

una cuantificación para tener un

mejor entendimiento del valor nutri-

cional que puede aportar el aislado

proteico de chocho.

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