La tecnolog\u00eda de la cadena de fr\u00edo a baja temperatura es uno de los medios m\u00e1s comunes y eficaces para el almacenamiento de alimentos a largo plazo. El crecimiento de cristales de hielo y la recristalizaci\u00f3n causados por la congelaci\u00f3n, el almacenamiento, el transporte y la congelaci\u00f3n\/descongelaci\u00f3n de los productos alimentarios en la cadena de fr\u00edo a baja temperatura son las principales limitaciones de la calidad de los productos. Las repetidas fluctuaciones de temperatura hacen que los productos sufran el crecimiento de cristales de hielo, la congelaci\u00f3n y descongelaci\u00f3n y la recristalizaci\u00f3n, da\u00f1ando las estructuras celulares y tisulares, con lo que los productos pierden su calidad original, lo que provoca da\u00f1os en la calidad y enormes p\u00e9rdidas econ\u00f3micas que preocupan cada vez m\u00e1s a la poblaci\u00f3n.<\/p>\n
Los cient\u00edficos de campos afines de todo el mundo se enfrentan a un serio desaf\u00edo: c\u00f3mo controlar el crecimiento y la recristalizaci\u00f3n de los cristales de hielo, y c\u00f3mo realizar la inhibici\u00f3n del crecimiento de cristales de hielo en el proceso de la cadena de fr\u00edo a baja temperatura, que es la clave para garantizar la calidad de muchos productos alimentarios.<\/p>\n
Introducci\u00f3n de la prote\u00edna anticongelante<\/strong><\/p>\n Tras un largo periodo de selecci\u00f3n en el medio natural, los organismos de zonas de altas temperaturas y gran altitud producen un tipo de prote\u00edna activa, la prote\u00edna anticongelante (PCA), para resistir el ambiente fr\u00edo.<\/p>\n La caracter\u00edstica m\u00e1s importante de la prote\u00edna anticongelante es que puede adsorberse en la superficie de los cristales de hielo, restringiendo as\u00ed su crecimiento, inhibiendo su recristalizaci\u00f3n y modificando su morfolog\u00eda.<\/p>\n Junto con el descubrimiento de diversas prote\u00ednas anticongelantes y la profundizaci\u00f3n de la investigaci\u00f3n, los dos problemas clave que restringen la investigaci\u00f3n y la aplicaci\u00f3n de las prote\u00ednas anticongelantes naturales en el campo de la alimentaci\u00f3n se han vuelto cada vez m\u00e1s prominentes:<\/strong> Fuentes de p\u00e9ptidos anticongelantes<\/strong><\/p>\n Las prote\u00ednas anticongelantes proceden principalmente de peces, insectos, bacterias, plantas y otros organismos cultivados en condiciones extremas, como altas temperaturas y gran altitud.<\/p>\n Las prote\u00ednas anticongelantes pueden clasificarse en cuatro grupos seg\u00fan sus fuentes: prote\u00ednas anticongelantes derivadas de peces, prote\u00ednas anticongelantes derivadas de insectos, prote\u00ednas anticongelantes derivadas de bacterias y prote\u00ednas anticongelantes derivadas de plantas; y seg\u00fan sus actividades, pueden clasificarse en: AFP I a IV, AFP hiperactivas y glicoprote\u00ednas anticongelantes.<\/p>\n Las prote\u00ednas anticongelantes naturales tienen un contenido muy bajo en los organismos, un elevado coste de purificaci\u00f3n y una gran p\u00e9rdida de actividad durante la purificaci\u00f3n, lo que limita la investigaci\u00f3n y la aplicaci\u00f3n a gran escala de las prote\u00ednas anticongelantes. En cambio, los p\u00e9ptidos anticongelantes se obtienen principalmente a partir de fuentes proteicas alimentarias mediante hidr\u00f3lisis de sitios enzim\u00e1ticos espec\u00edficos, lo que se caracteriza por una preparaci\u00f3n controlable y eficiente.<\/p>\n Los p\u00e9ptidos anticongelantes de origen alimentario de los que se tiene constancia actualmente se preparan sobre todo a partir de gelatina comestible o subproductos de la transformaci\u00f3n, como la piel de animales y las escamas de pescado.<\/p>\n Propiedades de los p\u00e9ptidos anticongelantes<\/strong><\/p>\n 3.1 Actividad de hist\u00e9resis t\u00e9rmica<\/strong> Los estudios han demostrado que los fragmentos activos anticongelantes de las prote\u00ednas anticongelantes s\u00f3lo existen en dominios localizados espec\u00edficos de la estructura de la cadena polipept\u00eddica, y su actividad anticongelante no es la de la prote\u00edna en su conjunto.<\/p>\n Hong Jing y Wu Jinhong tambi\u00e9n descubrieron que los p\u00e9ptidos anticongelantes de col\u00e1geno con longitudes y estructuras de amino\u00e1cidos espec\u00edficas eran capaces de unirse a la capa de hielo mediante enlaces de hidr\u00f3geno y, a continuaci\u00f3n, inhibir la formaci\u00f3n de cristales de hielo mediante interacciones hidrof\u00f3bicas, lo que indica que el efecto Kelvin de las prote\u00ednas anticongelantes tambi\u00e9n es aplicable a los p\u00e9ptidos anticongelantes, que tambi\u00e9n se conocen como actividad de hist\u00e9resis t\u00e9rmica.<\/p>\n 3.2 Actividad de inhibici\u00f3n de la recristalizaci\u00f3n<\/strong> El efecto de inhibici\u00f3n de la recristalizaci\u00f3n del p\u00e9ptido anticongelante puede regular los cristales de hielo y evitar la agregaci\u00f3n de cristales de hielo, de modo que el tama\u00f1o y la forma de los cristales de hielo pueden regularse y los cristales de hielo formados son finos y uniformes.<\/p>\n Bajo el efecto del enlace de hidr\u00f3geno, la interacci\u00f3n hidrof\u00f3bica y la fuerza de van der Waals, el p\u00e9ptido anticongelante puede regular los cristales de hielo y reducir los da\u00f1os mec\u00e1nicos causados por los cristales de hielo al organismo.<\/p>\n 3.3 Protecci\u00f3n de la membrana celular<\/strong> Aplicaci\u00f3n de p\u00e9ptidos anticongelantes en la industria alimentaria<\/strong><\/p>\n Con el crecimiento del comercio mundial y la ampliaci\u00f3n de los espacios de producci\u00f3n y comercializaci\u00f3n, ha aumentado la demanda de alimentos procesados en la cadena de fr\u00edo. La cuota de los alimentos congelados en la industria alimentaria tambi\u00e9n est\u00e1 creciendo.<\/p>\n Como nueva clase de aditivos alimentarios, los p\u00e9ptidos anticongelantes pueden reducir eficazmente la formaci\u00f3n de cristales de hielo y la recristalizaci\u00f3n en los alimentos durante el proceso de la cadena de fr\u00edo, mejorando as\u00ed la calidad de los alimentos de cadena de fr\u00edo a baja temperatura.<\/p>\n 4.1 Helados<\/strong> Es bien sabido que existe una relaci\u00f3n directa y estrecha entre el tama\u00f1o de los cristales de hielo y el grado de rugosidad y\/o la formaci\u00f3n de la estructura de los cristales de hielo. Por lo tanto, hay que esforzarse por reducir el tama\u00f1o de los cristales de hielo y la aparici\u00f3n de recristalizaci\u00f3n en las f\u00f3rmulas de producci\u00f3n de helado y en las condiciones de procesamiento, almacenamiento y distribuci\u00f3n, porque tanto el tama\u00f1o de los cristales de hielo como la formaci\u00f3n de recristalizaci\u00f3n tienen un gran impacto en la textura del helado.<\/p>\n Wang Shaoyun y Damodaran et al. utilizaron la hidr\u00f3lisis de col\u00e1geno para tamizar el p\u00e9ptido de estructura de hielo, se encontr\u00f3 que este tipo de p\u00e9ptido de estructura de hielo puede reducir significativamente el tama\u00f1o de los cristales de hielo en el helado, y a trav\u00e9s del sistema de ciclo caliente y fr\u00edo para simular las fluctuaciones de temperatura en el proceso de la cadena de fr\u00edo, se encontr\u00f3 que este tipo de p\u00e9ptido de estructura de hielo puede inhibir significativamente la recristalizaci\u00f3n de cristales de hielo en el helado.<\/p>\n 4.2 Probi\u00f3ticos<\/strong> Los p\u00e9ptidos anticongelantes pueden mejorar significativamente la tasa de supervivencia probi\u00f3tica a la congelaci\u00f3n, la estabilidad a la congelaci\u00f3n y mantener la vitalidad metab\u00f3lica de las c\u00e9lulas bacterianas. Adem\u00e1s, el p\u00e9ptido anticongelante puede proteger la membrana celular mediante enlaces de hidr\u00f3geno con la membrana celular para reducir la fuga de sustancias intracelulares; por otra parte, el p\u00e9ptido anticongelante puede entrar en la c\u00e9lula para reducir el da\u00f1o de los cristales de hielo formados en la c\u00e9lula durante el proceso de congelaci\u00f3n.<\/p>\n 4.3 Masa congelada<\/strong> Entre ellos, el equipo de Wang Shaoyun, de la Universidad de Fuzhou, el de Zhang Hui, de la Universidad de Jiangnan, y el de Huang Weining aplicaron con \u00e9xito el p\u00e9ptido anticongelante a la masa congelada y a la masa congelada de patata. Tras la adici\u00f3n del p\u00e9ptido anticongelante, el tiempo de fermentaci\u00f3n de la masa congelada fue significativamente menor y el volumen espec\u00edfico tras la congelaci\u00f3n fue significativamente mayor que el del grupo de control. Adem\u00e1s, se comprob\u00f3 que el volumen espec\u00edfico del pan cocido al vapor elaborado a partir de masa congelada con p\u00e9ptido anticongelante era significativamente mayor que el del grupo de control.<\/p>\n 4.4 Carne congelada<\/strong> La congelaci\u00f3n y descongelaci\u00f3n repetidas afectan principalmente al contenido de humedad de la carne. Dado que la humedad est\u00e1 contenida en el interior y en los intersticios de las fibras musculares, cuando la humedad se congela, aumenta la concentraci\u00f3n de los solutos restantes (prote\u00ednas, l\u00edpidos, hidratos de carbono, minerales y vitaminas), y crecen y recristalizan cristales de hielo durante el proceso de congelaci\u00f3n y la cadena de fr\u00edo, lo que altera la homeostasis del complejo sistema c\u00e1rnico y da\u00f1a la organizaci\u00f3n original de la carne.<\/p>\n En resumen<\/strong><\/p>\n A\u00f1adir anticongelante es una forma eficaz de reducir la degradaci\u00f3n de la calidad de los alimentos congelados, y los nuevos anticongelantes, como el p\u00e9ptido anticongelante, para sustituir a los anticongelantes comerciales tradicionales con alto contenido en az\u00facar y sal, son una tendencia inevitable con el crecimiento de la demanda de calidad de vida y alimentos sanos por parte de los consumidores.<\/p>\n Los p\u00e9ptidos anticongelantes de origen alimentario con una longitud de cadena pept\u00eddica y una composici\u00f3n de dominio estructural espec\u00edficas son una forma eficaz de resolver el problema de la limitada investigaci\u00f3n y aplicaci\u00f3n de las prote\u00ednas anticongelantes naturales.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Low-temperature cold chain technology is one of the most common and effective means of long-term food storage. 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\n(1) La cantidad de prote\u00ednas anticongelantes obtenidas por aislamiento natural y purificaci\u00f3n es \u00ednfima, y la cantidad tan limitada restringe la perspectiva de su aplicaci\u00f3n a gran escala en la industria alimentaria;
\n(2) Mientras los cient\u00edficos trabajan en la tecnolog\u00eda transg\u00e9nica para ampliar la producci\u00f3n de prote\u00ednas anticongelantes a partir de organismos vivos, la seguridad de las prote\u00ednas anticongelantes transg\u00e9nicas en aplicaciones alimentarias se ha convertido en una preocupaci\u00f3n com\u00fan para los consumidores, la Uni\u00f3n Europea y la Administraci\u00f3n de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA).<\/p>\n
\nLas prote\u00ednas anticongelantes pueden reducir espec\u00edficamente el punto de congelaci\u00f3n de una soluci\u00f3n sin afectar a su punto de fusi\u00f3n, por lo que la diferencia entre el punto de congelaci\u00f3n y el de fusi\u00f3n se denomina actividad de hist\u00e9resis t\u00e9rmica.<\/p>\n
\nCuando la temperatura es inferior al punto de fusi\u00f3n, los cristales de hielo tienen tendencia a agregarse, y el efecto de recristalizaci\u00f3n es la agregaci\u00f3n entre cristales de hielo, y la agregaci\u00f3n de peque\u00f1os cristales de hielo para formar grandes cristales de hielo.<\/p>\n
\nCuando las c\u00e9lulas se encuentran en un estado congelado o superenfriado, los cristales de hielo generados en el entorno circundante e interno de las c\u00e9lulas causar\u00e1n da\u00f1os mec\u00e1nicos a las c\u00e9lulas, y el estr\u00e9s por fr\u00edo inducir\u00e1 la apoptosis, lo que acelerar\u00e1 la muerte de las c\u00e9lulas.Hirano, Tatsuro y Davies informaron de que las prote\u00ednas anticongelantes de los peces pueden proteger las membranas celulares de los da\u00f1os causados por las bajas temperaturas.<\/p>\n
\nEl crecimiento de cristales de hielo durante el almacenamiento en fr\u00edo es uno de los principales retos a los que se enfrentan los fabricantes de productos congelados como el helado, ya que las fluctuaciones de temperatura durante el almacenamiento y la manipulaci\u00f3n pueden favorecer el crecimiento de cristales de hielo, lo que puede afectar al sabor del helado y degradar la calidad del producto.<\/p>\n
\nLos probi\u00f3ticos son bacterias beneficiosas utilizadas habitualmente en el procesado de alimentos y tambi\u00e9n son portadores clave en biolog\u00eda molecular, biolog\u00eda estructural, microbiolog\u00eda e investigaci\u00f3n de enfermedades infecciosas. El cultivo continuo de cepas durante un largo periodo de tiempo no s\u00f3lo requiere mucho tiempo y mano de obra, sino que adem\u00e1s es poco pr\u00e1ctico, por lo que en las aplicaciones industriales y la investigaci\u00f3n acad\u00e9mica se suelen utilizar t\u00e9cnicas de crioconservaci\u00f3n y liofilizaci\u00f3n.<\/p>\n
\nLa moderna tecnolog\u00eda de congelaci\u00f3n es un medio eficaz para resolver los problemas de los alimentos b\u00e1sicos tradicionales, como su f\u00e1cil envejecimiento y su corta vida \u00fatil. Como nuevo tipo de anticongelante alimentario, en los \u00faltimos a\u00f1os se ha informado del uso de p\u00e9ptidos anticongelantes o p\u00e9ptidos con estructura de hielo para la crioconservaci\u00f3n de productos de masa congelados.<\/p>\n
\nCon unas exportaciones mundiales de carne que ascienden actualmente a m\u00e1s de US$13 mil millones, la tecnolog\u00eda de congelaci\u00f3n desempe\u00f1a un papel vital para garantizar la seguridad de los productos c\u00e1rnicos suministrados al mundo. Sin embargo, el efecto de la congelaci\u00f3n y descongelaci\u00f3n en la calidad de la carne sigue siendo un problema importante.<\/p>\n