Industrialización del plasma de la sangre animal

La sangre animal consta de dos componentes principales, paquete globular y plasma o suero, que depende de si se separa con o sin anticoagulante. Con anticoagulante, la separación es posible mediante sedimentación o centrifugación produciendo plasma por un lado y paquete globular por el otro. En el capítulo de Ballesteros (2015), “Principales moléculas proteicas de la sangre animal”, se explica que el plasma contiene fibrinógeno por no haberse utilizado mediante el procedimiento de coagulación mencionado por Pérez-Gavilán en 2017 para formar la fibrina. Por el otro lado, sin anticoagulante, se forma espontáneamente un coagulo del que se obtiene el suero como remanente al ser separados. Este procedimiento se utiliza en muchas determinaciones de análisis clínicos, y como veremos, en celular eucariontes como cultivo en la producción de tejidos y células madre.

Estos dos componentes a los que nos referimos pueden ser industrializados a gran escala sin ser separados, es decir, como sangre entera, cuyos detalles están descritos por Pérez-Gavilán en el capítulo “Industrialización de sangre animal entera” (2017); o separados, como paquete globular, que se describe en “Industrialización del paquete globular de la sangre animal” de Pérez-Gavilán (2018); y el plasma, el cual es el objetivo de este capítulo.

El plasma porcino es color grisáceo o rosado. El color más oscuro es debido a la hemoglobina, como consecuencia de una separación incompleta o debido a la ruptura de los eritrocitos. La ruptura o hemólisis se puede prevenir normalmente con un cuidadoso tratamiento mecánico de la sangre y minimizando la dilución de la misma con agua, ya que al mezclarse se reduce la presión osmótica provocando el estallido de los eritrocitos.

El plasma puede obtenerse por desecación, por ser más económico, primero se concentra y después se deseca, aunque recientemente se puede concentrar pasando el fluido a presión sobre filtros o membranas de plástico (ósmosis inversa) (Fernando, 1981), lo más común es la concentración por evaporación. Existen dos tipos básicos de evaporadores: los de película descendente y los centrífugos, en los primeros el plasma se concentra amentando el contenido en sólidos desde el 8 % inicial hasta aproximadamente el 25-27 % al final del proceso; e los segundos, el proceso es continuo y al vació por lo que el tiempo de concentración es muy corto con lo que se reduce considerablemente la desnaturalización proteica.

De manera análoga a la sangre entera, el plasma concentrado puede desecarse por atomización o en lecho fluidizado con lo que las pérdidas de solubilidad y otras propiedades técnicas son menores. Este sistema es generalmente más económico que un sistema de atomización.

Cuando el plasma se deseca, normalmente presenta una elevada concentración salina, debido en gran medida a la adición de anticoagulantes. El contenido en sal se puede rebajar por ultrafiltración del plasma concentrado a través de una membrana que dejar pasar solo las moléculas pequeñas. Cuando se aplican la ultrafiltración y la desecación por atomización se obtiene un plasma sanguíneo con el 96.4 % de proteínas y el 2.5 % de humedad.

En el cuadro 9 se presentan tres diferentes composiciones de plasma desecado reportadas por diferentes autores, una de ellas es la composición del plasma que manifiesta en sus especificaciones una firma comercial que vende el producto en México; como se puede observar la mayoría de los datos respecto a la composición de animoácidos coinciden, aunque es de hacer notar, que el producto comercial presenta una cantidad de valina baja con respecto a los otros reportes.

En lo que respecta a las sales minerales, existen concentraciones elevadas de sodio, situación que tiene dos orígenes: primero, que la sangre contiene 0.7 % de NaCl, y segundo, el anticoagulante utilizado, ya que, si es citrato de sodio, éste contribuye a aumentar la cantidad de mineral.

Referente a la calidad bacteriológica, se presentan concentraciones altas en el reporte de Ockerman y Hansen (1994), ya que hablan de 50.000 UFC por gramo como cuentas normales (especificaciones para leche en polvo permiten menos de 5.000 UFC por gramo, por lo cual parece ser bastante elevada esta contaminación); Tybor (1994), presenta cuentas mucho menores, pero reporta la presencia de Salmonella, Shigella y Staphylococcus, en concentraciones menores a 10 UFC por gramo.

En cuanto a las características sensoriales del plasma se reporta como insípido, inodoro y de color amarillo.

Cuadro 9 . Composición de plasma sanguíneo desecado

El plasma sanguíneo al calentarse forma un gel y si se hierve durante 15-20 minutos se solidifica igual que la clara de huevo. Cuando las proteínas del plasma se desnaturalizan, se polimerizan, probablemente por efecto de una condensación aminocarboxílica, formando el gel, el cual retiene la grasa cuando se produce la solidificación, y el agua escapa de la matriz proteica; el volumen y la resistencia del gel aumentan linealmente con la temperatura entre 75 °C y 95 °C. la estructura del gel se desarrolla lentamente y se necesita aproximadamente 1 h a 90 °C para conseguir la máxima resistencia. La resistencia dl gel también es mayor cuando aumenta la concentración salina y el pH. La formación del gel está ligada a la desnaturalización de las moléculas proteicas, que se produce entre 67 °C y 73 °C y con un pH entre 5.8 y 6.8. A medida que se va produciendo la desnaturalización y las cadenas peptídicas se despliegan, se exponen nuevas áreas reactivas de la proteína y entonces se producen reacciones entre zonas hidrofóbicas, enlaces disulfuro e interacciones electrostáticas entre grupos cargados de la superficie. En el 2003, Ornellas realizó un estudio acerca de las propiedades funcionales del plasma bovino.

Algunos investigadores sugieren que la condensación amino carboxílica es el principal factor responsable de la formación de geles, pero otros piensan que el factor más importante son las fuerzas electrostáticas. Howell y Lawrie (1985) estudiando las propiedades funcionales del plasma en comparación con la albúmina de huevo, concluyeron que la gelatinización del plasma porcino, así como de sus fracciones involucran a los enlaces disulfuro. La reducción de puentes de hidrógeno utilizando urea y la reducción de fuerzas hidrofóbicas mediante el uso de dodecilsulfato decrecen la fuerza del gel en las proteínas del plasma, pero las incrementa en la albúmina de huevo. Más información sobre las propiedades gelificantes, así como los aspectos funcionales y la interacción con otras proteínas durante la gelificación del plasma han sido publicadas por los mismos autores en 1983, 1984, 1984b y 2010.

Más recientemente, O’Riordan et al (1989), realizaron un estudio en Cornel, en la Universidad de New York, sobre las fuerzas que están involucradas en la gelatinización de las proteínas del plasma, llegando también a la conclusión de que esto se debe a la ruptura de enlaces disulfuro intramoleculares que les permite a las proteínas desdoblarse y de esta manera exponer grupos sulfhidrilo reactivos iniciando así el proceso de coagulación. Además, en 1994, Reaker, estudió y comparó la propiedades funcionales de clara de huevo, plaza bovino y sus fracciones proteicas.

Otra propiedad importante de las proteínas del plasma es la capacidad de emulsificación, Satterlee et al (1973, 1977 y 1979), estudiaron esta propiedad funcional con proteínas de sangre en polvo, para ser utilizada en la emulsificación del productos cárnicos; posteriormente Caldironi y Ockerman (1982) estudiaron la capacidad emulsificante de la carne, el plasma y las gobinas, así como diferentes mezclas, concluyendo que las proteínas del plasma tienen unas propiedades de emulsificación muy aceptables, ya que ésta fue equivalente a la de la carne, cuando las pruebas de emulsificación se realizaron a concentraciones de 0.4 % de la proteína total.

Una tercera propiedad importante de las proteínas del plasma que ha sido valuada para su posible inclusión como aditivo de alimentos y específicamente en la sustitución de la albúmina de huevo es la propiedad espumante. Tybor et al (1975), encontraron que la capacidad espumante del plasma es equivalente a la de la albúmina de huevo, pero menor a la de la globina.

Otras dos propiedades que son de interés se refieren a la solubilidad de las proteínas del plasma después de haber sido desecado y a su capacidad de retención de agua. Generalmente el plasma desecado tiene una solubilidad de entre 90 y 100 % a un pH de 3 a 9 (Satterlee, 1975). La capacidad de retener agua es importante porque de ella dependerá la pérdida de agua especialmente durante el cocimiento de los productos que han sido formulados con proteínas del plasma.

El plasma bovino tiene una eficacia proteica (PER) mayor que la de la caseína, Young et al (1973), reportaron un PER de 1.94 para caseína y de 2.15 para el plasma.

Los requerimientos nutricionales publicados por el consejo de Investigación Nacional de los E.U.A. respecto a los requerimientos de aminoácidos para los diferentes grupos de edad se encuentran en el cuadro 10, en él se observa que la composición de aminoácidos del plasma prácticamente cubre todos los requerimientos de aminoácidos, probablemente pudiese existir una pequeña deficiencia en isoleucina y metionina, sin embargo, esto ya dependerá de la composición de aminoácidos reportada para cada plasma en particular.

El plasma en polvo tiene documentado su uso principalmente en embutidos, especialmente en salchichas; Caldinori y Ockerma (1982 y 1982b) y Autio y Mietsch (1990), encontraron que el plasma puede sustituir al 20 % de la carne en fabricación de salchichas sin alterar el olor, la textura y el sabor, aunque sí el color, dado que las proteínas del plasma son blancas.

Otro empleo del plasma se refiere a la sustitución de la albúmina de huevo en panadería, que como ya se vio tiene la misma capacidad espumante, por lo que Ockerman y Hansen (1994) reportaron que en la fabricación de pan ha dado excelentes resultados la adición de plasma de entre el 2 y 6 %, ya que se consigue un volumen de esponjado significativamente superior, esta adición del plasma al pan le aumenta un 15 % las proteínas y aproximadamente un 74 % de la lisina. En pastelería, cuando se mantiene una proporción de 30 % de plasma y 70 % de clara de huevo se consigue productos con sabor aceptable.

Hinojosa y López (1981), plantearon la utilización de plasma en la fortificación de pastas alimenticias.

Knapp et al (1978), evaluaron la posibilidad de utilizar las proteínas de la sangre, específicamente globina y plasma, en la fabricación de quesos de imitación.

Valdés en 1998, realizó un estudio acerca de la recuperación e incorporación de las proteínas del plasma de sangre de cerdo en queso tipo manchego. Los resultados se muestran en el cuadro 19, concluyendo que los quesos obtenidos con 10 g de plasma por cada litro de leche tienen un rendimiento mayor y no tienen un efecto significativo en la aceptabilidad y atributos sensoriales. Recomienda no incluir más de 20 g de plasma/litro de leche para no afectar dichas características.

Por último, consideramos se debía mencionar la producción de suero fetal bovino. La empresa Wise Guy Reports (2018), reportó un informe que estudia las perspectivas del mercado mundial, su investigación, tendencias y previsiones para el 2020. El informe proporciona estadísticas importantes sobre el estado de la industria, su clasificación, sus aplicaciones y diversos análisis en los principales países consumidores, como producción, ingresos, consumo, importación y exportación. Existe mucha información reportada acerca de este tema.

 
Cuadro 19. Efecto de la adición de proteínas plasmáticas en la recuperación y rendimiento del queso tipo manchego