Introducción

Actualmente existe un interés cada vez mayor por explorar nuevas fuentes de proteínas derivadas de plantas, con base en fundamentos económicos, ambientales y de salud, especialmente para uso funcional (^{Houde et al.., 2018}). Cuando la proteína no se considera como el componente alimenticio principal, sino como uno de muchos componentes, su funcionalidad puede ser el criterio de evaluación más importante, aún más que su valor nutricional. Las características tecno-funcionales expresan las propiedades fisicoquímicas de las proteínas alimentarias que determinan su comportamiento en los alimentos durante el procesamiento, almacenamiento y consumo; dichas propiedades y la forma en que las proteínas interactúan con otros componentes influye directa e indirectamente en las aplicaciones de procesamiento, la calidad y la aceptación de los alimentos (^{Mohan y Mellen, 2020}).

Derivado del aprovechamiento industrial de las principales frutas tropicales, se genera una gran cantidad de residuos, representados por la corteza, cáscara y semillas, cuya proporción puede llegar a ser desde un 20% como en el caso de la papaya, hasta un 70% como lo es en el caso la jaca (^{Cheok et al.., 2018}); dependiendo de la variedad de mango, la proporción de residuos con respecto a la fruta entera varía del 35 % al 60 % (^{Anil Kumar y Sucharitha, 2018}). Los subproductos o residuos del procesamiento de frutas contienen proteínas, azúcares, fibra, lípidos, así como vitaminas y otros agentes bioactivos, que cuando se destinan para elaborar composta o alimentación animal, muchas moléculas funcionales de alto valor agregado se pierden o son subutilizadas (^{Rico et al.., 2020}).

Por otra parte, la producción mundial de mango en el año de 2018, fue de 45.5 millones de ton, ubicándose México como sexto productor, seguido de la India, China, Tailandia, Indonesia y Pakistan (^{FAO, 2020}), con 2.08 millones de ton (^{SIAP, 2020}) para el año 2019. De los subproductos o residuos de mango se han realizado diversos trabajos para usarlos como fuente de fibra y antioxidantes (^{Blancas-Benitez et al.., 2015}), carotenoides (^{de Ancos et al.., 2018}), grasas comestibles (^{Lieba et al.., 2019}), almidón (^{Kaur et al.., 2019}) y pectinas (^{Arora et al.., 2018}), principalmente.

Sin embargo, hasta la fecha la semilla de mango no ha sido valorizada como materia prima para la obtención de concentrados o aislados proteínicos, por lo que también se desconoce la potencialidad de tales productos en la elaboración alimentos, dependiendo de sus propiedades tecno-funcionales. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo fue la obtención y caracterización tecno-funcional de un concentrado proteínico a partir de semillas de mango, para evaluar su potencial como ingrediente de alimentos para consumo humano.

Materiales y métodos

Resultados y discusión

En la Figura 1 se muestra el efecto del pH en la extracción de proteína de la HSDM. La máxima extracción de proteína fue del 53.4 % al pH de 11, mientras que la mínima fue del 6.9 % al pH de 5 (punto isoeléctrico). Por lo tanto, encontrados esos valores de pH, se seleccionaron para la extracción y precipitación isoeléctrica en la preparación de concentrado proteico.

Valores con diferentes letras (a-j) son significativamente diferentes (Tukey, p ≤ 0.05).

Values with different letters (a-j) are significantly different (Tukey, p ≤ 0.05)

Figura 1 Efecto del pH en la extracción de proteínas de la harina desengrasada de semilla de mango.
Figure 1. Effect of pH on the protein extraction from mango seed defatted meal. 

Los resultados del análisis proximal de la HSDM y el CPSM se muestran en la Tabla 1. El contenido de proteína de 8.2 % de la HSDM de este estudio fue más alto que los reportados para las harinas de semillas de las variedades de mango Nigeria, Kibangou y Zebda con 6.1 %, 6.36 % y 7.76 %, respectivamente (^{Torres-León et al.., 2016}). Por otra parte, el contenido de proteína del CPSM fue del 70.0 %, lo que representó un incremento de 8.5 veces la proteína inicial de la HSDM. Los contenidos de proteína para los concentrados obtenidos a partir de semillas de granada (45.8 % de proteína) y uva (30.1 % de proteína) por extracción alcalina-precipitación isoeléctrica se ubicaron muy por debajo del obtenido para el CPSM de este estudio (^{Coşkun y Gülseren, 2020}). Por otra parte, ^{Haque et al.. (2020)} obtuvo un concentrado a partir de semillas de jaca con un contenido proteínico de 76.89 %, mientras que ^{Mechmeche et al.. (2017)} , optimizó los parámetros de extracción de proteína de la semilla desengrasada de tomate para obtener un producto con 80.37 % de proteína. Como puede observarse, el contenido de proteína de los concentrados proteínicos varía ampliamente, lo cual depende de las características de la materia prima y las condiciones de extracción de las proteínas (^{Stone et al.., 2015}).

La solubilidad de las proteínas es un factor importante para su aplicación funcional en la industria de alimentos (^{Wang et al.., 2019}). El perfil de solubilidad de las proteínas del CPSM en el intervalo de pH 2-11 se muestra en la Figura 2. De acuerdo a esos resultados, la solubilidad mínima fue a un pH de 2 (1.65 %) y progresivamente aumentó con el incremento del pH, hasta un valor máximo de pH 10 (20 %). Esa misma tendencia en el aumento de la solubilidad proteínica a partir del punto isoeléctrico, también se ha observado en otros aislados (^{Kaushik et al.. 2016}; ^{Wani et al.. 2015}), a diferencia de aquellos que experimentan una curva de solubilidad proteínica en forma de U, la cual se caracteriza por tener una solubilidad mínima en el punto isoeléctrico, y por debajo o superior a ese valor de pH, se incrementa la solubilidad (^{Guo et al.., 2019}; ^{Flores-Jiménez et al.., 2019}).Cuando los concentrados o aislados proteínicos se utilizan como ingredientes en la industria de alimentos, sus propiedades tecno-funcionales de CAAg, CAAc y CE son muy importantes ya que favorecen la calidad de los productos y la rentabilidad de los procesos (^{López et al.., 2019}). En la Tabla 2 se muestran la CAAg, CAAc y CE del CPSM. La CAAg del CPSM fue de 11.54 g/g proteína, siendo superior en 399.3 % (2.89 g/g proteína) al de semilla de jaca (^{Haque et al.., 2020}) y en 415.1 % (2.78 g/g proteína) al de la semilla de chile pimiento (^{Li et al.., 2018}). Los concentrados proteínicos con valores altos de CAAg en productos de panificación, ayudan a reducir la pérdida de humedad y mantener la frescura, dada la alta capacidad de retención de agua de sus proteínas (^{Benelhadj et al.., 2016}).

Valores con distintas letras (a-j) son significativamente diferentes (Tukey, p ≤ 0.05).

Values with distinct letters (a-j) are significantly different (Tukey, p ≤ 0.05).

Figura 2 Perfil de solubilidad del concentrado proteínico de semilla de mango en el rango de pH 2-11.
Figure 2. Solubility profile from mango seed proteinic concentrate in the range of pH 2-11. 

Por otra parte, la CAAc del CPSM fue de 3.20 g/g proteína, en comparación con 2.37 g/g proteína para un concentrado proteínico de semillas de sandía (83.3 % de proteína) de la variedad Mateera (^{Wani et al.., 2011}) y con 1.4 g/g de proteína de un concentrado proteínico de semilla de tamarindo (68.3 % de proteína; ^{Biswas y Sit, 2020}); ambos obtenidos por extracción alcalina y precipitación isoeléctrica. La CAAc de los concentrados proteínicos representa un aspecto crítico cuando se utilizan como ingredientes en la elaboración de productos horneados, sopas y extensores cárnicos, ya que en la medida de que su valor es más alto, se mejora sustancialmente la retención del sabor, así como la sensación de suavidad en la boca de los productos en los que se emplean (^{Ulloa et al.., 2011}). Los valores de la CAAc de los concentrados o aislados proteínicos obtenidos a partir de fuentes vegetales como las leguminosas, que son los más utilizados, se encuentran en el intervalo de 1.1-3.9 g/g de proteína (^{Boye et al.., 2010}).

La CE es la cantidad de aceite que puede emulsionarse por una cantidad de proteína, en relación al peso total de la emulsión, después de lo cual sufre una inversión, transformándose de una emulsión de aceite en agua a otra de agua en aceite (^{Lam y Nickerson, 2013}). La CE del CPSM fue 169.7 mL/g proteína, en comparación con 32.2 mL/g proteína para un aislado proteínico (92.5 % de proteína) de semilla de jaca (^{Ulloa et al.., 2017}) y con 14.6 mL/g proteína para un aislado proteínico (90.4 % de proteína) obtenido del fruto del árbol del pan (Adansonia digitata L.) por extracción alcohólica (^{Adenken et al.., 2017}). En la selección de un concentrado o aislado proteínico como ingrediente en la formulación de alimentos de alto consumo tipo emulsión (salchichas, mayonesa y aderezos para ensaladas), es determinante que tengan un valor alto de CE (^{Haque et al.., 2020}).Como se aprecia en la Figura 3, la AE y EE del CPSM mostraron que son propiedades dependientes del pH, el cual influye en el equilibrio hidrofóbico-hidrofílico de las proteínas. Los valores mínimo y máximo de la AE para el CPSM fueron a pH 4.0 (6.9 %) y pH 10.0 (90.8 %), respetivamente. La AE es dependiente de la solubilidad y pH del CPSM. Dicho comportamiento fue similar al reportado por ^{Bernardino-Nicanor et al.. (2014)} para un aislado proteínico de semilla de zapote mamey (95 % de proteína) y por ^{Haque et al.. (2020)} para un concentrado proteínico de semilla de jaca (76.89%), en los cuales los valores más altos de AE se encontraron en las condiciones extremas de acidez o alcalinidad. Sin embargo, según dichos estudios, los valores máximos de la AE para el aislado proteínico de semilla de zapote mamey (45 %) y el concentrado proteínico de semilla de jaca (63 %), resultaron 45.8 % y 27.8 % inferiores a la AE del CPSM, respectivamente. La EE del CPSM mostró un comportamiento similar al de la CE. Mientras que la máxima EE fue de 88.5 % para el CPSM (Figura 3), los valores máximos de esa propiedad para un concentrado proteínico de semillas de zapote mamey (^{Bernardino-Nicanor et al.., 2014}) y uno de semilla de jaca (^{Haque et al.., 2020}) fueron 70 % y 52 %, respectivamente. La diferencia en las propiedades emulsificantes, como lo es el caso de la CE, de los concentrados proteínicos se deben a distintos factores como son la fuente de proteína, concentración, propiedades superficiales y estructurales, así como del tipo de equipo para la formación de la emulsión (^{Çelik et al.., 2019}).

Valores con distintas letras (a-e; A-E) son significativamente diferentes (Tukey, p ≤ 0.05).

Values with distinct letters (a-e; A-E) are significantly different (Tukey, p ≤ 0.05).

Figura 3 Efecto del pH en la actividad (AE) y estabilidad emulsificante (ES) del concentrado proteínico de semilla de mango.
Figure 3. Effect of pH on the emulsifying activity (AE) and stability (ES) from mango seed proteinic concentrate. 

Algunos concentrados o aislados proteínicos tienen la capacidad de espumar y mantener la espuma estable, dependiendo de tipo de proteínas, grado de desnaturalización, pH, temperatura y métodos de obtención (^{Siddeeg et al.., 2014}). En la Figura 4 se muestra el efecto dependiente del pH tanto en la CEs como de la EEs del CPSM. Los valores más bajos de CEs y EEs se encontraron en los intervalos de pH de 4.0-6.0 y 2.0-6.0, respectivamente, siendo de 2.0-3.0 % y 2.0-4.0 %. La CEs del CPSM se incrementó bajo condiciones básicas y alcanzó un máximo al pH de 10.0 (36.8 %), lo que pudiera indicar que a pH’s alcalinos los valores de CEs se deben al aumento de la solubilidad y carga neta de las proteínas, donde las interacciones hidrofóbicas son débiles y la flexibilidad de las proteínas aumenta, lo que a su vez causa una mayor difusión de las proteínas a la interfaz agua-aire para la formación de burbujas de aire y un mejoramiento en la formación de la espuma (^{Saetae et al.., 2011}). La CEs del CPSM a pH de 10 de este trabajo fue ligeramente superior (35 %) a la del concentrado proteínico de semilla de cereza agria (80 % de proteína) a pH 7 (^{Çelik et al.., 2019}), pero 197.8% más alta al del aislado proteínico de semilla de melón (97.8% de proteína) que fue de 18.6 % (^{Siddeeg et al.., 2014}). Algunos de los productos alimenticios que requieren como ingrediente a concentrados o aislados proteínicos con alta CEs son crema batida, helados, pasteles, coberturas, pan y confituras (^{Ulloa et al.., 2017}).

Valores con distintas letras (a-e; A-E) son significativamente diferentes (Tukey, p ≤ 0.05).

Values with distinct letters (a-e; A-E) are significantly different (Tukey, p ≤ 0.05).

Figura 4 Efecto del pH en la capacidad (CEs) y estabilidad espumante (EEs) del concentrado proteínico de semilla de mango.
Figure 4. Effect of pH on the foaming capacity (CEs) and stability (EEs) from mango seed proteinic concentrate. 

La EEs del CPSM también fue dependiente del pH, obteniéndose el máximo de 153 % a pH 10 (Figura 4) y los mínimos a pH’s de 2 (4 %), 4 (2 %) y 6 (4 %). Ferzy et al.. (2014) reportaron que, una vez que se forma la espuma, después de creada la película proteínica alrededor de las burbujas de aire, se debería conseguir la suficiente viscosidad para mantener la EEs y prevenir la ruptura o coalescencia, lo cual se logra a pH’s alcalinos en proteínas con altos niveles de aminoácidos hidrofóbicos, como podría ser el caso del CPSM. La EEs del CPSM se encuentran dentro los valores reportados para los aislados proteínico obtenidos de semillas de mamey zapote (95 % de proteína) y de jaca (95.2 % de proteína), en un rango de pH de 2-10, que fueron de 1-30 % (^{Bernardino-Nicanor et al.., 2014}) y 68-164 % (^{Ulloa et al.., 2017}), respectivamente.

Otra de las propiedades tecno-funcionales de los concentrados o aislados proteínicos es la capacidad de formación de un gel en términos de la mínima concentración requerida (CMG), siendo mejor cuando dicha concentración es más baja. Los fenómenos asociados a la formación de un gel son la desnaturalización parcial y agregación de las proteínas, lo que produce una exposición de sus grupos reactivos internos y el mejoramiento en la retención de agua en la estructura de la red tridimensional (Withana-Gamge et al.., 2010). La Figura 5 muestra el efecto del pH en la CMG del CPSM, siendo la más baja de 3.0 % a pH 8, la cual es inferior a la de los concentrados proteínicos de semilla de cereza agria de 8 % a pH 7 (^{Çelik et al.., 2019}) y de semilla de jaca de 12 % (^{Haque et al.., 2020}). Los concentrados o aislados proteínicos con una alta propiedad gelificante resultan muy importantes como ingredientes en productos cárnicos emulsionados, por ejemplo, salami y salchichas (^{Ulloa et al.., 2011}).

Valores con distintas letras (a-c) son significativamente diferentes (Tukey, p ≤ 0.05).

Values with distinct letters (a-c) are significantly different (Tukey, p ≤ 0.05).

Figura 5 Efecto del pH en la concentración mínima gelificante (CMG) del concentrado proteínico de semilla de mango.
Figure 5. Effect of pH on the least gelation concentration (CMG) from mango seed proteinic concentrate. 

Conclusiones

Este estudio demuestra que es posible obtener un concentrado proteínico por extracción alcalina y precipitación isoeléctrica, seguido de extracciones alcohólicas, a partir de las semillas de mango de la variedad Keitt. Las propiedades tecno-funcionales de CAAg, CAAc, CE y CMG del CPSM resultaron mejores que la de algunos concentrados y aislados proteínicos obtenidos de las semillas de otras frutas, lo que sugiere su potencialidad como ingrediente en la formulación de productos alimenticios para consumo humano.