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INTRODUCCIÓN
Okara es un subproducto obtenido durante el proceso de fabricación de leche de soja, presenta un alto valor nutricional debido a su riqueza en proteínas, grasas, carbohidratos y contenido en compuestos bioactivos (isoflavonas, vitaminas y oligoelementos) (O'Toole, 1999). Destaca su alto contenido proteico 31,1%, de lípidos 24,6 y de carbohidratos, fundamentalmente fibra insoluble (celulosas y hemicelulosas) de un 38,9%. Respecto a los microelementos, presenta un alto contenido en fósforo (5,3 g/kg) y potasio (11,5 g/kg).
En cuanto al componente inorgánico, el contenido de cenizas es 4.1%. (Tablas 1 y 2).
Tabla 1 Composición química de Okara
| OKARA | % |
|---|---|
| Humedad (%) | 0 |
| Materia Seca (%) | 100 |
| C (%) | 50.1 |
| N (%) | 5.1 |
| C/N | 9.8 |
| Proteinas (N x 6.25) | 31.9 |
| Microelementos (g/Kg) | |
| K | 11.5 |
| P | 5.3 |
Los resultados son expresados en porcentaje (p/p) en relación con material seca
Tabla 2 Composición química básica del Okara. (Análisis Aenor. Julio de 2016) Los resultados expresados como% (p / p) son tres valores promedio de análisis. Datos referidos a materia seca material
| Okara | (%) |
|---|---|
| Grasas (%) | 24.6 ± 1.7 |
| Proteinas (% N*6.25) | 31.9 ± 1.2 |
| Cenizas (%) | 4.1 ± 0.2 |
| Carbohidratos (%) | 38.9 ± 2.4 |
| Fibra Soluble | 2.9 ± 0.8 |
| Fibra Insoluble | 36 ± 0.9 |
| Almidón | 0.42 ± 0.05 |
Debido a su alta humedad la okara es un producto muy perecedero el cual, debe procesarse muy rápidamente y, aunque existen formas de preservarlo, no son rentables debido a su alto coste energético (Mateos-Aparicio, 2011; Pérez-López, 2016). Actualmente se usa principalmente en países occidentales como alimento para animales o abono de lenta absorción. Actualmente existe una tendencia en alza de valorización de productos orgánicos industriales (Rodríguez-Morgado et al., 2015), con la finalidad de transformarlos en bioestimulantes o fertilizantes orgánicos (Xu and Geelen, 2018). Okara puede ser valorizado en un bioestimulante rico en nutrientes de rápida absorción y con alto contenido en compuestos bioactivos (Bastida, 2008). Así pues, el presente trabajo tiene como objetivo desarrollar un proceso enzimático destinado a la valorización de la okara mediante su conversión en un producto bioestimulante agronómico/ambiental altamente biodisponible y con alto contenido en C, N, P, K.
MATERIALES Y MÉTODOS
Características del proceso de hidrólisis enzimática y okara
OK fue suministrado por la empresa española Soria Natural S.A. Las características químicas de este subproducto se muestran en la Tabla 1 y la Tabla 2. El proceso de hidrólisis se realizó en un biorreactor siguiendo la metodología pH-stat (Adler-Nissen, 1977), utilizando una endoproteasa (Protamex, Novozymes), fitasa (Biocon) y Bioglucanasa ME (Biocon). Para el proceso de hidrolisis previamente se autoclavó okara a 130º 20min y 1atm. Seguidamente se eligió la incubación con 0.3% de enzimas (v/v) durante 8 horas cada enzima a 55ºC con agitación.
Análisis de peso molecular de las proteínas solubles
El contenido de proteína de la fracción soluble de okara se estudió mediante cromatografía de exclusión por tamaño usando un sistema FPLC ÄKTA-purificator (GE Healthcare), cromatografía de filtración y una columna Superdex Peptide 10 / 300GL, con un rango de exclusión entre 700 y 10.000 Da que discrimina péptidos y aminoácidos libres.
Análisis de las proteínas totales
Para analizar el contenido total de proteína se utilizó el método Lowry, el cual determina el nivel total de proteína en una solución.
Análisis de glucosa libre
El contenido de glucosa libre existente en el extracto con agua y el extracto enzimático, fue determinado mediante el KIT D-Glucose (GOPOD Format) K-gluc de Megazyme.
Análisis de fosfato soluble
El contenido de ortofosfato soluble se midió utilizando el ensayo de molibdato amónico (Nassiri, 2015).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Para la hidrólisis proteica se eligió la enzima Protamex de Novozymes debido a su mejor rendimiento por el pH natural de la okara (Tabla 3). Respecto a la solubilización de fosfato orgánico, se comparó la extracción con diferentes enzimas (Proteasas, lipasas, glucanasas y fitasas), obteniendo los mejores resultados con la enzima Fitasa de Biocon consiguiéndose extraer hasta un 92% del total de fosforo existente en okara y, su vez transformando todo el contenido de fitatos (macromolécula de alto contenido en fósforo no biodisponible) en fósforo orgánico libre (Tabla 4). Finalmente para la solubilización de los carbohidratos se eligió la enzima Glucanasa ME de Biocon, la cual es un complejo de múltiples carbohidrolasas. Tras la hidrólisis enzimática con éstas tres enzimas aplicadas secuencialmente, se obtuvo una solubilización de la okara del 60% (Tabla 5).
Tabla 3 Solubilización de okara con diferentes proteasas
| % Solubilizado | |
|---|---|
| Control | 36,21 |
| Papaína | 41,08 |
| Protamex | 45,50 |
| Subtilisina | 41,86 |
Las proteínas representan la mayor fracción y en forma de proteínas hidrolizadas (Tabla 6), mayoritariamente péptidos con un tamaño molecular inferior a 1000dan (64%) en cambio la pequeña fracción de proteínas solubles de OK son de alto peso molecular superior a 1000da (72%).
Respecto a la extracción total de proteínas y glucosa libre en el extracto enzimático, se alcanzó una extracción del 40,9% del total de proteínas existente en la okara, frente al 22,02% en el extracto acuoso, y una extracción de 117,9 mg/kg de glucosa libre en el extracto enzimático, frente a 18,61 mg/kg que se obtienen en el extracto acuoso. Respecto a la composición química del extracto enzimático de la okara, se consigue extraer hasta un 76% del contenido total de nitrógeno, el 79,1% del total de fósforo y el 86,6% del total de potasio (Tabla 7).
Tabla 4 Extracción del total de fósforo existente en okara mediante hidrólisis a 24h con diferentes enzimas
| % | Fosfato | Fitato | Insoluble/organico |
|---|---|---|---|
| Control | 34,69 | 29,92 | 35,38 |
| Papain | 45,31 | 34,01 | 20,68 |
| Protamex | 65,23 | 18,11 | 16,66 |
| Subtilisin | 55,88 | 27,48 | 16,64 |
| Phytase | 92,70 | 0,00 | 7,30 |
| β-Glucanase | 60,88 | 23,50 | 15,62 |
| Lipase | 68,38 | 16,93 | 14,69 |
Tabla 5 Solubilización de okara tras la hidrólisis multienzimática secuencial
| Solubilización % | |
|---|---|
| Control | 35,50 |
| Secuencial | 59,63 |
Tabla 6 Distribución del contenido de proteínas solubles de Okara y el Extracto enzimático referidos a materia seca. Columna Superdex Peptide 10/300GL column
| Peso Molecular (Da) | Okara sin hidrolizar (%) | Extracto enzimático (%) |
| 10,000-1,000 | 72,34 | 35,60 |
| <1,000 | 27,65 | 64,40 |
CONCLUSIONES
Tras el proceso de hidrólisis multienzimática secuencial de la okara con proteasa, fitasa y carbohidrolasas, se consigue obtener un nuevo producto soluble con un contenido mayoritario en moléculas de bajo peso molecular muy biodisponible. Mediante esta técnica se consiguen extraer grandes proporciones de los contenidos nutricionales de la okara, siendo así el extracto enzimático soluble un buen candidato como bioestimulante agronómico/ambiental de rápida absorción.
