La proteómica aplicada en ciencia y tecnología de alimentos, proviene de la necesidad de contar con métodos confiables que permitan monitorear los cambios que suceden en los alimentos durante su procesamiento.
Los alimentos son matrices complejas que tradicionalmente han sido estudiadas desde una perspectiva química, fisicoquímica, microbiológica y sensorial. Sin embargo, la aplicación de herramientas proteómicas en su estudio podría contribuir en la:
• Búsqueda de nuevos compuestos bioactivos funcionales
• Evaluación de la seguridad de los ingredientes alimentarios
• Detección y control del deterioro dealimentos o microorganismos patógenos
• Identificación de biomarcadores
• Identificación de proteínas causantes de alergias
• Calidad y autenticidad de alimentos
• Producción de ingredientes alimentarios
• Procesamiento de alimentos (Kvasnicka)
Al igual que la mayoría de las herramientas novedosas, su inserción en el estudio de alimentos ha sido lenta. La foto muestra los resultados obtenidos a partir de una búsqueda en PubMed con los términos “proteómica” y “alimentos”. Se observa un incremento a partir del año 2011. Sin embargo, en comparación con otras áreas como la biomedicina, (identificación de biomarcadores de diferentes enfermedades o en diferentes tipos de cáncer) su aplicación sigue siendo baja.
Para poder llevar a cabo el estudio de las proteínas es necesario disponer de técnicas que permitan separarlas, identificarlas y cuantificarlas. Las técnicas de separación pueden ser dividas en dos campos: 2) técnicas cromatografías.
1) técnicas electroforéticas
Dentro de las primeras, la electroforesis en gel de poliacrilamida en dos dimensiones (2-DE) es el método estándar utilizado para la separación de las proteínas . Este tipo de geles, permite obtener un arreglo o despliegue físico de las proteínas, separándolas por punto isoeléctrico y peso molecular.
A pesar de que presenta algunas limitaciones con respecto a la reproducibilidad, resolución, y dificultad para la separación eficiente de las proteínas de baja abundancia, esta técnica sigue siendo uno de los métodos más utilizados para estudiar muestras complejas.
Diferentes protocolos se han desarrollado para contrarrestar estas limitaciones. Sin embargo, la extracción de las proteínas sigue siendo un paso restrictivo en el estudio proteómico, puesto que es necesario lograr la solubilización de todas las proteínas presentes en el sistema.
Para la selección del método de extracción, es necesario tomar en cuenta las características físicas y químicas de la muestra, para su posterior adaptación y optimización, dependiendo del tipo de muestras y proteínas de interés. La precipitación de proteínas es generalmente considerada como un paso esencial para su concentración y purificación, ya que permiten eliminar componentes (azucares solubles, lípidos, ácidos orgánicos entre otros) que interfieren con el análisis proteómico, evaluaron tres protocolos de extracción ampliamente usados en proteómica (extracción con TritónX-100, extracción con SDS y extracción con fenol), en combinación con diferentes métodos de precipitación en una muestra de plátano.
El grado de recuperación de proteínas depende del método denprecipitación y re-solubilización. Los mayores rendimientos se obtuvieron con fenol comonagente precipitante en combinación con buffer R2D2 (5 M urea, 2 M tiourea, 2% CHAPS, 2% C7BzO (3-(4-heptil) fenil-3-hidroxipropil dimetil propanosulfonato de amonio), 20 mM DTT, 5 mM TCEP-HCl y 0.25% anfolitos), para la solubilización de las proteínas .
La complejidad del estudio se incrementa, cuando el alimento no proviene de un solo organismo, sino de mezclas complejas de estos como en los alimentos fermentados. El pozol por ejemplo, un alimento fermentado elaborado a partir de masa de maíz nixtamalizado, contiene cantidades importantes de almidón (75%) y proteínas de reserva del maíz (50% del total de proteínas) que interfieren en la detección de las proteínas de los microorganismos que fermentan la masa. A pesar de la complejidad del sistema se desarrolló y optimizó un protocolo para la recuperación de las proteínas y su posterior análisis.
A los 15 días de fermentación, las proteínas mayormente representadas pertenecen al grupo de las bacterias acido lácticas, principalmente del género Lactobaciilus, mientras que los hongos están representados por Aspergillus.
En ambos casos, las proteínas predominantes son las relacionadas al metabolismo de carbohidratos y producción de energía.
En el vino, la concentración de proteínas es baja pero estas tienen un papel crucial en sus características. La mayor limitante que existía para el estudio de la proteómica del vino era la falta de métodos adecuados para la extracción y posterior separación de las proteínas por 2-DE.
Por suerte Mainente et al. (2014), optimizó la extracción de proteínas en una muestra de vino tinto (cv. Carbernet) para su posterior separación y análisis por masas. La concentración de proteína extraída fue de 115 ± 25.1 mg de proteína/L y se lograron identificar tanto proteínas del vino como de Botrytis cinerea lo que podría indicar posible infección de las uvas.
Actualmente, se espera que un alimento tenga cualidades sensoriales adecuadas, que garantice seguridad y nutrición; además, hay una demanda para el uso de menos aditivos y de productos orgánicos en los mismos.
