Utilización del caseinomacropéptido como nueva estrategia de fortificación con calcio

• Autores: Loria, Karina Gabriela
• Año de publicación: 2020
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Farías, Maria Edith; Pilosof, Ana
• Materia: Ingenierías y Tecnologías; Caseinomacropéptido; Calcio; péptidos ligantes de calcio; bioaccesibilidad
• Institución: Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires

El complejamiento del calcio con péptidos y su impacto en la biodisponibilidad de este mineral es un tema muy estudiado, pero con mucha vigencia. La potencialidad de una proteína para unir metales está asociada al tipo y secuencia de aminoácidos, su grado de fosforilación y su peso molecular. Sin embargo, su producción a grandes escalas y su uso comercial es muy limitado. Los productos lácteos se han considerado históricamente muy importantes para la salud ósea por su alta biodisponibilidad de calcio. El caseinomacropéptido (CMP) es un péptido con valiosas propiedades bioactivas obtenido de la hidrólisis enzimática específica de la -caseína por acción de la pepsina o quimosina durante la elaboración del queso. A diferencia de otros péptidos que deben ser obtenidos por procesos de hidrólisis específicos, el CMP, se encuentra en abundancia por ser un subproducto de la industria láctea. Actualmente, su purificación se realiza a escala industrial por resinas de intercambio iónico y es un producto disponible en el mercado. El CMP presenta un alto potencial como péptido ligante de calcio por su alto contenido en ácido siálico, su cadena peptídica rica en Glu y Asp, su alta carga negativa a pH > 4,5, su alto grado de glicosilación especialmente de ácido siálico, la presencia de Ser fosforilada y su alta solubilidad. El objetivo de esta tesis fue caracterizar el desempeño del CMP como potencial ligante de calcio. Este trabajo está dividido en cuatro capítulos. En el primero, se evaluó la interacción entre el CMP y las sales de calcio (CaCl2 y CaAc2) a pH neutro a través de su comportamiento al flujo, su asociación molecular (DLS), la colorimetría y la espectroscopía FTIR. Los resultados mostraron que la presencia de calcio modificó el estado de asociación del CMP, pasando de la forma monomérica a la hexamérica. Estas estructuras se alcanzaron con una relación de 1-1,2 milimoles de CaCl2/g de CMP. Las soluciones de CMP admitieron la incorporación de grandes cantidades de CaCl2 sin precipitar, lo que indicaría que puede ser una excelente alternativa para vehiculizar al calcio. Por otro lado, el anión acetato aumentó la interacción péptido-péptido permitiendo la asociación del CMP, resultando en un aumento de la viscosidad y posterior gelificación. En el segundo capítulo se estudió la interacción entre el CMP y las sales de calcio (CaCl2 y CaAc2) a pH 3,5 a través de su dinámica de gelificación, propiedades texturales, color y sus espectros FTIR. En estas condiciones de pH el CMP se autoensambla, por lo tanto, las muestras fueron geles. La velocidad de gelificación del CMP fue independiente de la cantidad de CaCl2 adicionado. La organización estructural del gel no se vio afectada con la incorporación de CaCl2, pero en presencia de CaAc2 el carácter viscoso de los geles aumentó, evidenciado también por la disminución de la dureza. El cambio desde geles opacos a transparentes en presencia de CaCl2 o CaAc2 se debería a la formación de unidades estructurales de menor tamaño que interaccionan con el Ca2+, como lo muestran los espectros FTIR. Los cambios observados en estos espectros confirmarían una estructura molecular más ordenada que incluye al calcio iónico. Los geles admitieron grandes concentraciones de CaCl2 o CaAc2 sin alterar en gran medida las propiedades texturales. Por consiguiente, la formación de geles de CMP y sales de calcio a pH 3,5 podría ser una excelente alternativa para incrementar la solubilidad de las sales de fortificación. Los objetivos del tercer capítulo fueron caracterizar el estado de asociación, evaluar la capacidad ligante e interpretar el mecanismo de interacción del CMP con el CaCl2. Las técnicas utilizadas para tal fin fueron la dispersión dinámica de luz (DLS), diálisis, conductividad, solubilidad de CaCl2 en etanol en presencia de CMP, la estimación del calcio unido a través de un electrodo de ion selectivo, la obtención de una constante de asociación aparente y de la cantidad máxima de calcio unido según pH 7, 8 o 9. Se puede concluir que un mol de CMP une muy fuertemente un mol de calcio (relación 1:1) con una Kap de 2.103 L mol-1. Posiblemente, este sitio de alta afinidad esté relacionado con la Ser fosforilada del CMP. A concentraciones más altas de calcio en solución, cada mol de CMP liga entre 8 y 14 moles de calcio en sitios de baja afinidad y más débilmente unidos, con una Kap comprendida entre 30 y 130 L mol-1 dependiendo del pH (de 9 a 7). Finalmente, en el cuarto y último capítulo se evaluó la inhibición de la precipitación de sales de calcio (CaCl2 y CaCO3) por el CMP en un medio alcalino simulando el pH y la fuerza iónica del intestino (buffer fosfato pH 8) y se concluyó que el CMP es un efectivo ligante de calcio en condiciones básicas y que esta propiedad puede ser incrementada mediante un tratamiento previo de reversión de pH con los ácidos cítrico, fosfórico y clorhídrico. Por otro lado, se analizó el efecto del CMP en la solubilidad acuosa de sales de uso terapéutico (Ca3Cit2 y CaLac2). Los resultados indicaron que la presencia de CMP aumentó la solubilidad de ambas sales. Este efecto de sobresaturación es muy interesante para optimizar la bioaccesibilidad de suplementos dietarios que utilicen estas sales. Sin dudas el CMP tiene un enorme potencial como péptido ligante de calcio y podría utilizarse tanto en la formulación de alimentos innovadores como de suplementos de uso terapéutico. Los estudios aquí expuestos constituyen una base preliminar que justificarían futuros estudios de mayor complejidad.