concentrado de proteína de hoja

El concentrado de proteína de hoja (CPF) es una masa proteínica comestible extraída de las hojas. Puede ser una fuente lucrativa de proteína sostenible y de bajo costo para aplicaciones alimentarias y de piensos. Aunque los extractos proteínicos de las hojas fueron descritos ya en 1773 por Rouelle, ^{[ 1 ]} la extracción y producción a gran escala de CPF se inició después de la Segunda Guerra Mundial . De hecho, muchas innovaciones y avances en la producción de CPF se produjeron en paralelo a la Revolución Verde . ^{[ 2 ]} En cierto modo, estas dos tecnologías fueron complementarias, ya que la Revolución Verde buscaba aumentar la productividad agrícola mediante el incremento del rendimiento de los cultivos a través del uso de fertilizantes , la mecanización y los cultivos genéticamente modificados , mientras que el CPF ofrecía los medios para utilizar mejor los recursos agrícolas disponibles mediante la extracción eficiente de proteínas. ^{[ 3 ]}

A lo largo de los años, se han experimentado numerosas fuentes. Pirie ^{[ 4 ]} y Telek ^{[ 5 ]} describieron la producción de LPC utilizando una combinación de pulpado y coagulación por calor. Las hojas se obtienen generalmente de arbustos o residuos agrícolas debido a su fácil acceso y relativa abundancia. Los árboles se consideran generalmente una fuente deficiente de masa foliar para la producción de LPC debido a las restricciones en la facilidad de acceso. Las hojas caídas/ hojarasca tienen un contenido proteico insignificante y no tienen valor extractivo. ^{[ 6 ]}

Las plantas pertenecientes a la familia Fabaceae, como el trébol, los guisantes y las leguminosas, también han sido candidatas principales para la producción de LPC. ^{[ 7 ]} Si bien la mayoría de las plantas tienen un contenido proteico foliar promedio de 4 a 6 % p/v, las plantas de Fabaceae tienden a tener casi el doble de ese valor, de 8 a 10 % v/p, dependiendo del método de estimación de proteínas empleado. Otras fuentes no tradicionales incluyen desechos agrícolas como las vainas de guisantes ( Pisum sativum ), las hojas de coliflor ( Brassica oleracea ), así como plantas invasoras como la aulaga (Ulex europaeus ), la retama ( Cytisus scoparius ) y el helecho ( Pteridium aquilinum ). ^{[ 8 ]}

Los procesos de producción de LPC constan de dos etapas: la primera se centra en la expresión del jugo de las hojas o en la producción de un extracto de hoja, y la segunda es la etapa de purificación o recuperación de proteínas, que recupera las proteínas de la solución.

El método más comúnmente empleado para la extracción de proteínas de las hojas es el despulpado/extracción de jugo. ^{[ 9 ] [ 10 ]} También se han reportado otros métodos de extracción asistida, como el tratamiento alcalino, ^{[ 11 ]} la extracción a presión y el tratamiento enzimático . ^{[ 12 ]} Cada método tiene sus propias ventajas, aunque el despulpado produce la composición proteica más "nativa" y no requiere una inversión significativa en maquinaria compleja.

La extracción alcalina se ha empleado con cierto éxito ^{[ 13 ]} , aunque afecta significativamente a los residuos de lisina y treonina de la proteína. La extracción a presión ha tenido un éxito limitado. El tratamiento enzimático es otro método bien documentado que actúa sobre la pared celular vegetal para facilitar la liberación de las proteínas unidas. Sin embargo, las enzimas suelen ser más caras que los métodos físicos o químicos de extracción de proteínas.

Sin embargo, la recuperación de la proteína del extracto es fundamental para el valor nutritivo del LPC. Los métodos comúnmente reportados fueron la coagulación por calor , ^{[ 14 ]} la precipitación ácida , ^{[ 15 ]} la ultrafiltración , la precipitación con solventes ^{[ 8 ]} y la cromatografía .

La coagulación por calor es el método más sencillo y antiguo de recuperación de proteínas, aunque el menos preferido, ya que se pierde la mayor parte del valor nutritivo del LPC. La precipitación ácida es el método más comúnmente empleado para la recuperación de proteínas, aunque conlleva la pérdida de metionina y triptófano en el LPC. La ultrafiltración es la opción que requiere más recursos técnicos para la recuperación de proteínas, aunque sirve más como una etapa de concentración de proteínas que para una recuperación completa. Los métodos cromatográficos pueden utilizarse junto con la ultrafiltración para ayudar a aumentar la masa de solutos y la recuperación posterior. La precipitación con solventes no se reporta con frecuencia, aunque produce la mayor recuperación de proteínas entre otros métodos y preserva la integridad nutricional del LPC. Los métodos de extracción y purificación son en gran medida compatibles entre sí y pueden emplearse según las instalaciones locales. Curiosamente, la pureza del LPC final se vio influenciada por el contenido de proteínas en la masa foliar inicial, más que por el método de purificación empleado. Además, la composición de aminoácidos del LPC dependió del método de extracción empleado. ^{[ 8 ]}

En condiciones de laboratorio, se pudieron producir fracciones de proteína con una pureza del 96%, una recuperación del 56% p/p y un rendimiento total del 5,5%. ^{[ 12 ]} Por otro lado, Telek experimentó con numerosas plantas tropicales a gran escala utilizando una combinación de pulpado y coagulación por calor. Los rendimientos fueron de alrededor del 3% con recuperaciones de proteína <50%. ^{[ 16 ]}

Dependiendo de la pureza de la proteína recuperada, se denominan extracto de proteína de hoja (<60% p/p), concentrado de proteína de hoja (>60% p/p) o aislado de proteína de hoja (>90% p/p), ^{[ 17 ]} aunque las publicaciones utilizan estos términos indistintamente.

El concentrado de proteína de hoja entera es una sustancia de color verde oscuro con una textura similar al queso . Aproximadamente el 60% es agua, mientras que la materia seca restante se compone de un 9-11% de nitrógeno , un 20-25% de lípidos , un 5-10% de almidón y una cantidad variable de cenizas. Es una mezcla de muchas proteínas individuales. Su sabor se ha comparado con el de las espinacas o el té. ^{[ 18 ]}

Debido a que su color y sabor pueden hacerlo desagradable para los humanos, el LPC puede separarse en fracciones verde y blanca. La fracción verde contiene proteínas que se originan principalmente en los cloroplastos , mientras que la fracción blanca contiene proteínas que se originan principalmente en el citoplasma . ^{[ 19 ]}

El LPC se propuso por primera vez como alimento humano a principios del siglo XX, pero no ha tenido mucho éxito, a pesar de las prometedoras perspectivas iniciales. Norman Pirie , ganador de la Medalla Copley del Reino Unido, estudió el LPC y promovió su uso para el consumo humano. Él y su equipo desarrollaron máquinas para la extracción de LPC, incluyendo "unidades de aldea" de bajo mantenimiento destinadas a comunidades rurales pobres. Estas se instalaron en lugares como aldeas del sur de la India . ^{[ 20 ]} La organización sin fines de lucro Leaf for Life mantiene una lista de hojas comestibles para humanos y ofrece recomendaciones sobre las mejores opciones de plantas. ^{[ 21 ]}

Recientemente ha surgido interés en utilizar LPC como alimento alternativo (o alimento resiliente) durante épocas de catástrofe o escasez de alimentos. ^{[ 22 ]} Estos LPC de alimentos resilientes se derivarían de hojas de árboles ampliamente dispersas geográficamente de bosques ^{[ 23 ]} o residuos agrícolas . ^{[ 24 ]}

Se han evaluado los LPC para alimentos de destete infantil. ^{[ 25 ]}

La creciente dependencia de la cría intensiva de animales para satisfacer el apetito humano por la carne ha incrementado la demanda de fuentes de proteína vegetal más económicas. Esto ha generado recientemente un renovado interés en la proteína vegetal enriquecida (PVE) para reducir el uso de fuentes de proteína vegetal aptas para el consumo humano en la alimentación animal. ^{[ 26 ]}

La proteína de hoja ha tenido ensayos exitosos como sustituto de la soja en la alimentación de pollos y cerdos. ^{[ 27 ]}

El LPC de alfalfa se puede incluir en el alimento para tilapia como un reemplazo parcial de la harina de pescado . ^{[ 28 ]}

La composición de aminoácidos del LPC:

La proteína de las hojas es una buena fuente de aminoácidos , siendo la metionina un factor limitante. ^{[ 48 ]} Es nutricionalmente mejor que las proteínas de las semillas y comparable a las proteínas animales (excepto las del huevo y la leche). ^{[ 18 ]}

En términos de digestibilidad, el LPC entero tiene una digestibilidad en el rango del 65 al 90 %. La fracción verde tiene una digestibilidad mucho menor, que puede ser inferior al 50 %, mientras que la fracción blanca tiene una digestibilidad superior al 90 %. ^{[ 19 ]}

Los desafíos que deben superarse al utilizar alfalfa y yuca , dos cultivos de monocultivo de alta densidad , incluyen el alto contenido de fibra y otros factores antinutricionales , como fitato , cianuro y taninos . ^{[ 48 ]}

También se pueden usar frijoles lablab , Moringa oleifera , berza arbórea y trébol arbustivo . Los sabores de las diferentes especies varían mucho. ^{[ 27 ]}

Para probar nuevas especies de hojas para su uso como LPC, se ha desarrollado un enfoque no dirigido que utiliza un espectrómetro de masas híbrido de trampa de iones Orbitrap de ultra alta resolución con ionización por electrospray acoplado a un sistema de cromatografía líquida bidimensional de ultra alta presión . ^{[ 49 ]} También se desarrolló una cadena de herramientas de software de código abierto para la detección automatizada no dirigida de compuestos tóxicos para LPC. ^{[ 50 ]} El proceso utiliza tres herramientas: 1) análisis de espectrometría de masas con MZmine 2, ^{[ 51 ] [ 52 ]} 2) asignación de fórmulas con MFAssignR, ^{[ 53 ] [ 54 ]} y 3) filtrado de datos con ToxAssign. ^{[ 55 ]} Los estudios han examinado el potencial de las hojas de árboles caducifolios ^{[ 49 ]} y coníferas . ^{[ 56 ]} Este último mostró rendimientos para la extracción de LPC del 1% al 7,5% y las pruebas de toxicidad confirman que los árboles coníferos pueden contener toxinas que pueden consumirse en pequeñas cantidades, y se necesitan estudios adicionales que incluyan la medición de la cantidad de cada toxina. ^{[ 56 ]}

• Proteína (nutriente)
• Revolución Verde

1. Pirie, N. W. (1971). "Proteína de hoja: su agronomía, preparación, calidad y uso". Manual IBP . Vol.  20. Blackwell Scientific Publications.
2. Pirie, N. W (1975). "Proteína de hoja: una beneficiaria de las tribulaciones". Nature . 253 (5489): 239– 241. Bibcode : 1975Natur.253..239P . doi : 10.1038/253239a0 . S2CID 4196894 .