Fernando
Delgado-Oblitas
Ministerio de Salud. Lima, Perú
https://orcid.org/0009-0007-1961-0326
Karen
V. Quiroz-Cornejo
Universidad Le Cordon Bleu. Lima, Perú
https://orcid.org/0000-0002-6673-3587
Recibido:
01/01/2024 Revisado: 17/03/2024 Aceptado: 12/04/2024 Publicado: 30/06/2024
Resumen
El cushuro (Nostoc sphaericum) es una cianobacteria que tiene como característica
resaltante, la capacidad de fijar nitrógeno del ambiente y convertirlo en
proteínas, mediante procesos bioquímicos. Su consumo se promueve principalmente
en las regiones andinas, en donde su crecimiento se ve favorecido por las
condiciones medio ambientales. El objetivo de este estudio fue determinar la
calidad proteica, el contenido de humedad y el perfil de aminoácidos del
cushuro, comparando este último con el patrón de ingesta aminoacídica establecido
por la WHO/FAO/ONU en 2017 para niños, adolescentes y adultos. Se obtuvieron
muestras de cushuro en polvo a partir de 51 kg de cushuro fresco, mediante
procesos de secado y molienda/pulverización. Se realizó el análisis proximal de
los componentes y la determinación del perfil de aminoácidos mediante HLPC
UV-VIS. Los resultados mostraron que el cushuro contiene 30,48 % de proteínas y
1,62 % de humedad. Por otro lado, el perfil de aminoácidos reveló, que el
cushuro cubría parcialmente las recomendaciones de ingesta aminoacídica
establecidas por la WHO/FAO/ONU en 2017, con excepción de la cisteína,
metionina y valina. La cianobacteria
cushuro (Nostoc sphaericum) en polvo no puede considerarse como un alimento de alta calidad
proteica debido a la presencia de aminoácidos limitantes (cisteína y
metionina). Sin embargo, su practicidad y versatilidad en fresco y/o seco, representa
muchas oportunidades para su uso en la gastronomía hospitalaria, fórmulas enterales
veganas, módulos proteicos, entre otros, según necesidad.
Palabras claves: Nostoc
sphaericum,
cianobacteria, proteínas, perfil de aminoácidos, calidad proteica.
Abstract
Cushuro (Nostoc
sphaericum) is a cyanobacteria whose most notable
characteristic is the ability to fix nitrogen from the environment and convert
it into proteins, through biochemical processes. Its consumption is promoted
mainly in the Andean regions, where its growth is favored by environmental
conditions. The objective of this study was to determine the protein quality,
moisture content and amino acid profile of cushuro, comparing the latter with
the scoring pattern established by the WHO/FAO/UN in 2017 for children,
adolescents and adults. Powdered cushuro samples were obtained from 51 kg of
fresh cushuro, through drying and grinding processes. Proximate analysis of the
components and determination of the amino acid profile were performed using
HLPC UV-VIS. The results showed that cushuro contains 30.48 % protein and 1.62 %
moisture. On the other hand, the amino acid profile revealed that cushuro
partially covered the amino acid intake recommendations established by the
WHO/FAO/UN in 2017, with the exception of cysteine, methionine and valine. The
cyanobacterium cushuro (Nostoc sphaericum) powder cannot be
considered as a high protein quality food due to the presence of limiting amino
acids. However, its practicality and versatility in fresh and/or dry form
represents many opportunities for its use in hospital gastronomy, vegan enteral
formulas, protein modules, among others, as needed.
Keywords: Nostoc
sphaericum, cyanobacterium, proteins, amino acid profile,
protein quality.
INTRODUCCIÓN
El
Nostoc es una cianobacteria que forma colonias de colores verde-azul,
verde oliva o marrón, y puede sobrevivir en condiciones climáticas extremas (Maquera,
2022). Se ha observado que su óptimo desarrollo ocurre a alturas entre 3 000
msnm y 5 000 msnm. Las colonias de Nostoc tienen una apariencia similar
a “uvas translúcidas, gelatinosas y esféricas, con un diámetro que varía de 10
a 25 mm”, y tienen la capacidad de fijar nitrógeno del aire y otros elementos
para producir aminoácidos y de esta forma potenciar su valor nutricional (Ponce,
2014). Específicamente, se ha identificado una especie conocida como Nostoc
sphaericum, que se encuentra en Sudamérica y es conocida por diferentes
nombres comunes como cushuro, murmunta y llayta, y ha sido utilizado
tradicionalmente como fuente de alimento en las zonas andinas (Ponce, 2014).
Una
de las características más destacadas del Nostoc sphaericum o cushuro es
su alto contenido de proteínas (Maquera, 2022). Estas, son consideradas
macronutrientes esenciales, que varían en su estructura, tamaño y función.
Estas moléculas son componentes esenciales y necesarios para el mantenimiento
de la masa muscular en el cuerpo humano, ya que son constituyentes
estructurales y funcionales de las células; cumpliendo, además, funciones
enzimáticas, hormonales, de defensa, de transporte, entre otras. El
requerimiento de proteínas se calcula en base a las características
individuales de cada persona, debido a su papel crucial en la salud y función
del organismo (Guillamón et al., 2021).
Las
fuentes proteicas que consumimos para satisfacer nuestros requerimientos
provienen tanto de alimentos de origen animal y vegetal, y difieren en la
calidad de las proteínas que ofrecen. Las proteínas de origen animal son
consideradas de alto valor biológico debido a su alto contenido de aminoácidos
esenciales; mientras que, en su mayoría, las proteínas de origen vegetal
carecen de algunos aminoácidos esenciales, lo que limita su valor nutricional (Guillamón
et al., 2021).
En
relación a los aminoácidos, estos son los constituyentes de las proteínas y su
funcionalidad depende de su secuencia (Morales et al., 2017). En total, existen 20 aminoácidos que se
clasifican según la capacidad de síntesis del cuerpo, de los cuales 9 son
considerados aminoácidos esenciales (histidina, isoleucina, leucina, lisina,
metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina), mientras que el resto
son no esenciales, ya que el cuerpo es capaz de sinterizarlos y su ingesta no
es indispensable para cubrir los requerimientos (López,
2014 y Morales et al., 2017).
Por lo tanto, el perfil de aminoácidos se utiliza como un parámetro para
determinar la calidad proteica de los alimentos, considerando la cantidad de
aminoácidos esenciales por gramo de proteínas en base a los requerimientos de
cada aminoácido para garantizar el crecimiento en niños y adolescentes, y el
mantenimiento de los tejidos en adultos, siguiendo las recomendaciones de la
WHO/FAO/UNU 2017 (FINUT, 2017).
MATERIALES Y MÉTODOS
Determinación de humedad
Para el análisis de la muestra de cushuro en polvo,
se pesó con precisión una cantidad de 3-4 g en una placa de Petri (Czaja
et al., 2020). Posteriormente,
se procede al secado que puede durar entre 12-18 horas a una temperatura de
100-102 °C o durante 4 horas a 125 °C (Silva et al., 2020). Después de completar el secado, se retira la
muestra de cushuro en polvo del horno y se coloca en un desecador por 30
minutos antes de proceder a pesar (Zumbado, 2022).
Para este procedimiento se colocó 3-4 g de muestra
de cushuro en polvo en un dedal de extracción con un círculo de papel filtro (Zumbado, 2022). Luego, se transfiere el dedal y su
contenido al equipo de extracción, asegurándose de enjuagar con éter etílico el
vaso de precipitado para evitar pérdidas de la muestra. En el equipo de
extracción Soxhlet se extrae la muestra con éter etílico durante 6-8 horas a
una tasa de condensación de 3-6 gotas por segundo (Hewavitharana et
al., 2020). Una vez completada la
extracción, se transfiere el extracto lejano del matraz de extracción a un
plato de evaporación en una campana de extracción de gases, luego se evapora el
éter etílico hasta que no se detecte ningún olor (Zumbado, 2022). Secar el
plato y el contenido en un horno de convección mecánica durante 30 minutos a 100
°C. Retiré del horno, enfrié en un desecador y pesar el plato (Zumbado,
2022)
Pesar 5 g de la muestra de cushuro en polvo en un crisol de porcelana
previamente pesado (Czaja et al., 2020). Luego, secar la muestra a 100 °C durante 3-4 horas en un horno de
convección mecánica. Una vez seca, retirar el crisol del horno y realizar la
carbonización inicial colocando el crisol sobre un mechero de Bunsen hasta que
la muestra se vuelva negra (Zumbado, 2022). A continuación, transferir el
crisol con la muestra a una mufla e incinerar a una temperatura de 500 a 600 °C
hasta que la muestra se torne de color grisáceo o blanco (aproximadamente 8
horas) (Ayensu et al., 2019 y Zumbado, 2022). Luego, sacar el
crisol de la mufla y humedecer la ceniza con unas gotas de agua. Secar la
nuestra nuevamente en el horno a 100 °C durante 3-4 horas y volver a
incinerarla a 500- 600 °C por una hora más (Zumbado, 2022). Finalmente, retirar el crisol de la mufla,
dejarlo enfriar un momento y colocarlo en un desecador hasta que alcance la
temperatura ambiente antes de pesarlo (Bayata, 2019 y Zumbado,
2022).
Para llevar a cabo la digestión Kjeldahl de la muestra de cushuro en
polvo, se colocó aproximadamente 1 g de muestra en el matraz de digestión.
Posteriormente, se debe agregar con precaución 25 ml de ácido sulfúrico y 10 g
de catalizador. En una campana de extracción de gases, la digestión se realiza
lentamente al principio, con el fin de evitar la formación de espuma excesiva,
y se extienda por al menos 45 minutos después de que la solución haya adquirido
un tono verde pálido claro (Zenteno, 2019).
Es importante dejar enfriar la solución por completo antes de añadir
rápidamente 100-200 ml de agua y mezclar. Se recomienda enjuagar el matraz de
digestión 2 o 3 veces y añadir los enjuagues al volumen. Luego, se debe agregar
80-85 ml de solución saturada de hidróxido de sodio medido con un cilindro de
medición, con la finalidad de evitar pérdidas de amoniaco. Si después de agitar,
la solución no se torna azul debido al hidróxido de cobre, indica que se ha
agregado un álcali insuficiente (Zenteno, 2019 y Zumbado,
2022).
Determinación del Perfil de Aminoácidos por HPLC UV-VIS
La cromatografía de Líquidos de Alta Resolución
(HPLC, por sus siglas en inglés) es una técnica empleada para la separación de
distintos componentes presentes en una muestra, los cuales, debido a su
diversidad estructural y propiedades físico-químicas, son divididos en dos
fases: la fase estacionaria y la fase móvil (Sucasaca
y Ramírez, 2021). La fase estacionaria
puede consistir en un sólido, un líquido sobre un soporte sólido, o un gel, y
puede estar contenida en una columna que se encuentra extendida en forma de
capa o dispuesta en forma de película. Por otro lado, la fase móvil puede ser
gaseosa o líquida, dependiendo del estado de la materia que se está analizando (Legaz, 2011).
La fase utilizada en el ensayo fue de tipo inverso
y se llevó a cabo mediante la derivación pre-columna de aminoácidos con
o-ftalaldehído (OPA). Los aminoácidos reaccionan con el reactivo OPA en
presencia de un agente reductor fuerte (2-mercaptoetanol) y en condiciones
alcalinas, dando lugar a derivados de isoindólicos fluorescentes. Este enfoque
constituye en método de detección sensible y selectivo para todos los
aminoácidos que contengan amino primeros en diversas muestras (Abdo-de la Parra
et al., 2017 y Benítez et al., 2002).
RESULTADOS Y DISCUSIONES
Los resultados del
análisis proximal realizado en la muestra de cushuro (Nostoc sphaericum)
en polvo se presentan en la tabla 1. En esta tabla se detalla los valores
obtenidos para varios componentes de la muestra, incluyendo proteínas totales,
carbohidratos totales, cenizas, grasas, humedad y energía total; se obtuvieron
los resultados que se describen en la tabla 1. Al ordenarlos en forma
decreciente, se observa que la composición de la muestra está compuesta
principalmente por humedad, seguida de carbohidratos, proteínas y cenizas. El
contenido de humedad encontrado en el producto en base fresca es del 98,38 %,
lo cual es similar a los resultados obtenidos por Chili et al. (2010)
con un valor de 98,61 % y lo registrado en el trabajo de investigación de
Fernández y Suyon (2018) con 98,41 %. En cuanto a los carbohidratos totales, se
encontró un valor de 60,08 % en la muestra de polvo analizada, siendo similar a
los valores reportado por Chili et al. (2010) con un valor de 55,15 %,
Galetovic et al. (8) con un valor de 60,80 % y Maquera (2022) con 62,07
puntos porcentuales; sin embargo, el resultado obtenido por Fernández y Suyon
(2018) difiere a los autores antes mencionado, pues reporta un valor de 34,86
%. En relación a las proteínas, se obtuvo un valor de 30,48 %, el cual es
similar al valor reportador por Chávez (2014) en su investigación con un valor
de 32,36 %, mientras que Maquera (2022) encontró un valor de 28,18 % y
Fernández y Suyón (2018) obtuvo como resultado 44,48 % del aporte de este
macronutriente. Sin embargo, otros autores encontraron resultados más similares
a los obtenido en esta investigación, con valores de 30,54 % por Chili y
Terrazas (2010) y 30,40 % por Galetovic et al. (2017). Por último, las
cenizas de la muestra presentan un 6,98 % de su composición, lo cual es
comparable con los valores obtenidos por Chili y Terrazas (2010) con un
valor de 6,81 %, Galetovic et al. (2017) con un valor de 6,40 %,
(Maquera, 2022) con 7,68 puntos porcentuales y Fernández y Suyon (2018) con
10,62 %.
|
Parámetros |
Resultado |
|
Proteínas totales |
30,48 % |
|
Carbohidratos totales |
60,08 % |
|
Cenizas |
6,98 % |
|
Grasa |
0,84 % |
|
Humedad |
1,62 % |
|
Energía total |
369,8 kcal/100 g |
Perfil Aminoacídico del
Cushuro
|
Aminoácidos (mg/g) |
|||
|
Esenciales |
No esenciales |
||
|
Histidina |
1,3 |
Alanina |
7,9 |
|
Isoleucina |
18,7 |
Aspártico |
44,3 |
|
Leucina |
28,2 |
Glicina |
13,8 |
|
Lisina |
26,9 |
Ácido glutámico |
10,5 |
|
Metionina |
23,3 |
Serina |
40,4 |
|
Fenilalanina |
6,2 |
Glutamina |
12,8 |
|
Treonina |
0,3 |
Prolina |
5,2 |
|
Triptófano |
0,3 |
Asparagina |
ND** |
|
Valina |
34,8 |
||
|
Cisteína* |
10,8 |
||
|
Tirosina* |
5,6 |
||
|
Arginina* |
47,6 |
|
|
*aminoácidos esenciales
condicionales
**ND: no determinado
Fuente: Delgado (2023)
Tabla
3. Comparación del
perfil de aminoácidos del Nostoc sphaericum "cushuro"
|
|
Aminoácidos esenciales |
|
|
Aminoácidos No esenciales |
|
|
Delgado |
Galetovic et al. |
Delgado |
Galetovic et al. |
||
|
|
(mg/g) |
(mg/g) |
|
(mg/g) |
(mg/g) |
|
Histidina |
1,3 |
1,3 |
Alanina |
7,9 |
8,3 |
|
Isoleucina |
18,7 |
19,2 |
Aspártico |
44,3 |
46,2 |
|
Leucina |
28,2 |
26,4 |
Glicina |
13,8 |
14,5 |
|
Lisina |
26,9 |
26,5 |
Ácido glutámico |
10,5 |
20,3 |
|
Metionina |
23,3 |
26,8 |
Serina |
40,4 |
40,9 |
|
Fenilalanina |
6,2 |
5,2 |
Glutamina |
12,8 |
ND** |
|
Treonina |
0,3 |
0,07 |
Prolina |
5,2 |
ND** |
|
Triptófano |
0,3 |
ND** |
Asparagina |
ND** |
ND** |
|
Valina |
34,8 |
35,1 |
|||
|
Cisteína* |
10,8 |
0,5 |
|||
|
Tirosina* |
5,6 |
6,2 |
|||
|
Arginina* |
47,6 |
45,6 |
|
|
|
*aminoácidos
esenciales condicionales
**ND:
no determinado
Fuente:
Delgado (2023)
En la tabla 4 se
exhiben los resultados de la comparación de los aminoácidos esenciales de la
muestra con el patrón de referencia de la WHO/FAO/UNU 2017 para niños de 6
meses hasta 3 años. Asimismo, se presenta en esta tabla el score, que indica el
porcentaje en el cual la muestra cubre las recomendaciones del patrón referente
a aminoácidos esenciales.
Tabla 4. Comparativa del
contenido de aminoácidos del cushuro con el patrón de referencia para niños de
6 a 3 años
|
Aminoácidos |
Cushuro |
Patrón |
Score (%) |
|
Histidina |
1,3 |
20 |
6,5 |
|
Isoleucina |
18,7 |
32 |
58,4 |
|
Leucina |
28,2 |
66 |
42,7 |
|
Lisina |
26,9 |
57 |
47,2 |
|
Azufrados (Cys* y Met) |
34,1 |
27 |
126,3 |
|
Aromáticos (Fen y Tir*) |
11,8 |
52 |
22,7 |
|
Treonina |
0,3 |
31 |
1,0 |
|
Triptófano |
0,3 |
8,5 |
3,5 |
|
Valina |
34,8 |
43 |
80,9 |
*aminoácidos esenciales
condicionales
En
relación a la comparación del contenido de aminoácidos esenciales en el cushuro
en polvo frente al patrón establecido por la WHO/FAO/UNU en 2017, como patrón de referencia para niños
de 6 meses a 3 años (FINUT,2017), se observa una diferencia entre las dos
columnas, según se muestra en la tabla 4. Específicamente, los aminoácidos
encontrados en la muestra de cushuro en polvo no cubren en su mayoría las
recomendaciones establecidas por estas organizaciones para niños en este rango de edad. Los
aminoácidos limitantes presentes en esta fuente proteica son la histidina,
isoleucina, leucina, lisina, aminoácidos aromáticos (fenilalanina y tirosina),
treonina, triptófano y valina. Sin embargo, se observa que el conjunto de
aminoácidos azufrados (cisteína y metionina) considerados en este patrón,
cumple y supera las recomendaciones establecidas en el documento técnico de
estas organizaciones.
Análisis del perfil de
aminoácidos del cushuro en relación con el patrón WHO/FAO/UNU 2017
para niños, adolescentes y adultos
La
tabla 5 presenta los resultados comparativos de los aminoácidos esenciales
encontrados en la muestra de cushuro en polvo, en comparación con el patrón de
referencia de la WHO/FAO/UNU 2017 para niños, adolescentes y adultos. Se
utilizaron los mismos criterios de comparación que en la tabla 4 para evaluar
la cobertura de las recomendaciones del patrón por parte de la muestra.
Tabla
5.
Diferencias en el perfil de aminoácidos del cushuro y el patrón para niños,
adolescentes y adultos
|
Aminoácidos |
Cushuro |
Patrón |
Score (%) |
|
Histidina |
1,3 |
16 |
8,1 |
|
Isoleucina |
18,7 |
30 |
62,3 |
|
Leucina |
28,2 |
61 |
46,2 |
|
Lisina |
26,9 |
48 |
56,0 |
|
Azufrados
(Cys* y Met) |
34,1 |
23 |
148,3 |
|
Aromáticos
(Fen y Tir*) |
11,8 |
41 |
28,8 |
|
Treonina |
0,3 |
25 |
1,2 |
|
Triptófano |
0,3 |
6,6 |
4,5 |
|
Valina |
34,8 |
40 |
87,0 |
*aminoácidos
esenciales condicionales
Fuente:
Delgado (2022)
Además,
los resultados de la comparación de los aminoácidos esenciales encontrados en
la muestra de cushuro en polvo con el patrón de referencia de la OMS/FAO/UNU
2017 para niños, adolescentes y adultos (FINUT, 2017), indicados en la tabla 5,
muestras un comportamiento similar al patrón de referencia para niños de 6
meses a 3 años.
CONCLUSIONES
El
cushuro en polvo contiene un 30,48 % de proteínas totales y satisface
parcialmente las recomendaciones establecidas por la WHO/FAO/UNO en 2017 en
términos de contenido de aminoácidos esenciales (mg/g de proteína) para niños,
adolescentes y adultos.
El
cushuro en polvo presenta un aporte incluso superior de aminoácidos azufrados,
como la cisteína y la metionina, en comparación con lo indicado por WHO/FAO/UNO; además, presenta glutamina,
considerada como aminoácido no esencial.
Referencias
Bibliográficas