Hidrolitzat proteic

L'hidrolitzat proteic és el producte que obtenim de la hidròlisi de proteïnes. La matèria prima és un aïllat o concentrat proteic normalment d'origen animal o vegetal. La hidròlisi proteica és el trencament dels enllaços peptídics que uneixen els aminoàcids que formen les proteïnes; pot ser parcial, obtenint pèptids de diferents longituds,  o total, obtenint aminoàcids lliures; i es pot duu a terme per dos mètodes: el químic, mitjançant l'ús d'àcids i bases, o el biològic, mitjançant l'ús de proteases (enzims).

Les possibles aplicacions dels hidrolitzats proteics van des de fer de suplement essencial en nutrició esportiva o dietes terapèutiques fins a ser la font de fermentació pel creixement de determinats microorganismes o ser utilitzats en productes cosmètics. L'aplicació del hidrolitzats proteics esta directament relacionada amb el grau i tipus d'hidròlisis que s'ha realitzat, ja que les caracteristiques del hidrolitzat i les propietat funcionals que presentarà depenen de les característiques dels pèptids que els formen.

Com qualsevol producte, l'hidrolitzat proteic presenta beneficis, com la facilitat en l'absorció intestinal, e inconvenients, com [...].

Actualment, els hidrolitzats proteics, tot i ser un producte nou i d'alt preu, es troba  absolutament establert al mercat dels països desenvolupats, són molt coneguts i utilitzats en aquest, sobretot en la branca esportiva. Cal destacar que és un producte relativament nou, de manera que encara presenta un ampli camp d'investigació, tant per millorar els coneixements i les aplicacions actuals com per donar innovadores aplicacions en el futur.

Origen proteic

Els hidrolitzats proteics destinats a la alimentació són principalment d'origen proteic animal, vegetal o d'algues. Però també existeixen hidrolitzats proteics bacterians o de llevats els quals són molt utilitzats com a font de fermentació pel creixement de microorganismes i també a la indústria cosmètica.

Producció d'hidrolitzats proteics

La hidròlisi proteica consisteix en trencar els enllaços peptídics de les proteïnes, i es pot realitzar mitjançant hidròlisi química (amb àcids i bases fortes) o hidròlisi enzimàtica. Però en la indústria alimentària la hidròlisi química no es fa servir, ja que el seu control és molt difícil, es requereixen condicions extremes de pH i temperatura que redueixen el valor nutricional de les proteïnes, destrueixen la forma L dels aminoàcids i produeixen substàncies tòxiques com la Lys-Ala (Lisinoalanina). Per el contrari, la hidròlisi enzimàtica és molt fàcil de controlar, es realitza a un pH de 6-8 (condició suau) i a una temperatura que oscil·la entre 40 i 60ºC, el que no provoca una disminució del valor nutricional dels hidrolitzats obtinguts.

Hidròlisi enzimàtica

La hidròlisi enzimàtica es realitza en un reactor on es dissol o es resuspèn el substrat proteic amb aigua, i un cop dissolt es fa la hidròlisi mitjançant l'adició de proteases (en forma de pols o en estat líquid) o processos de fermentació:

Mitjançant proteases

Consisteix en hidrolitzar els substrats proteics mitjançant una o més proteases (simultàniament o seqüencialment) per a obtenir oligopèptids, polipèptids o inclús aminoàcids lliures, i un cop s'hagi assolit el grau d'hidròlisi desitjat s'ha d'aturar la reacció inactivant la proteasa, i això s'aconsegueix fent que les condicions de treball no siguin les adequades, és a dir disminuint el pH o augmentant la temperatura, o també pot ser retirada del reactor mitjançant una filtració.

La composició de l’hidrolitzat obtingut dependrà de:

• El tipus de substrat utilitzat i la seva concentració proteica: Si el substrat té una concentració proteica molt elevada, l'hidrolitzat obtingut també la tindrà, fent que el valor nutricional sigui major.
• L'especificitat de la proteasa pel substrat: Cada proteasa talla els enllaços peptídics per un punt diferent, és a dir, que té especificitat per uns aminoàcids en concret, així que cal seleccionar una proteasa que pugui tallar el substrat proteic que volem fer servir.
• La relació enzim/substrat: Si la concentració de substrat és molt inferior a la concentració de proteasa, el rendiment de la reacció serà baix
• La duració de la reacció: A major temps, més enllaços peptídics es trencaran i més curts seran els pèptids obtinguts. No obstant, pot ocórrer que encara que s'allargui el temps de reacció, arriba un moment on la mida dels pèptids ja no disminuirà
• Les condicions del procés: Cada proteasa necessita unes condicions determinades de temperatura, pH i agitació del reactor per a treballar, de manera que com més properes siguin aquestes condicions a les òptimes, major serà el grau d'hidròlisi. És per això que en tot moment cal anar controlant les condicions de la reacció enzimàtica mitjançant sondes i sensors incorporats en el reactor. A més, el trencament dels enllaços peptídics provoca l’acidificació del medi, de manera que cal mantenir el pH estable afegint base diluïda.

Existeixen moltes proteases comercials de grau alimentari, les quals es poden classificar en funció del seu origen (animal, vegetal, bacterià o fúngic), del seu mecanisme d’acció catalítica (endoproteases o exoproteases) o del seu centre d'acció catalítica. El centre catalític de les proteases està constituït per aminoàcids o per cations metàl·lics, com el Zinc, que interaccionen amb els substrats proteics i promouen la catàlisi proteica. Les que contenen cations metàl·lics s'anomenen metal·loproteases, mentre que les que contenen aminoàcids s'anomenen diefrent en funció de l'aminoàcid que intervingui en la hidròlisi, denominant-se serinaproteases si intervé la serina, cisproteases si intervé la cisteïna o aspartatproteases si intervé l’àcid aspàrtic. Les serinaproteases són endoproteases, mentre que la resta de metal·lo-proteases són exoproteases.

Taula X. Classificació en funció del mecanisme d'acció

Classificació	Mecanisme d'acció	Hidrolitzat obtingut
Endoproteases	Hidrolitzen els enllaços peptídics de l’interior de les proteïnes	Pèptids llargs
Exoproteases	Hidrolitzen els enllaços dels extrems (N- o C-terminal)	Aminoàcids lliures

Sovint la reacció enzimàtica consisteix en utilitzar primer les endoproteases i després les exoproteases per a obtenir una hidròlisi més completa, però hi ha algunes proteases que són tant endo- com exoproteases, per exemple la Flavouryzime.

Taula X. Classificació en funció del centre catalític i de l'origen

Classificació	Origen	Exemples
Serinaproteases	Animals	Tripsina, Quimiotripsina i Elastasa
	Bacterianes	Alcalasa, Substilisina, Esperasa i Savinasa
Cisteïnaproteases	Vegetals	Papaïna, Bromelaina i Ficina
Aspartat proteases	Animals	Pepsina i Quimosina
	Fúngiques	Aspergilopeptidasa A, Newlasa
Metal·loproteases	Animals	Carboxipeptidasa A
	Bacterianes	Neutrasa i Termolisina

Les primeres proteases que es van fer servir en la indústria alimentària eren d’origen animal, però amb el pas dels anys les d’origen bacterià i fúngic han anat guanyant importància. Sobretot les d'origen fúngic, ja que els fongs productors d'enzims hidrolítics estan inclosos en la denominació GRAS (Generally Recognized as Safe) i produeixen els enzims extracel·lularment.

Mitjançant fermentació

Aquest és un procés natural de producció d’hidrolitzats proteics que consisteix en hidrolitzar les proteïnes utilitzant l’activitat proteolítica dels microorganismes. La durada de la fermentació va des d’unes poques hores fins a diversos dies, en funció del substrat proteic utilitzat, el tipus de microorganisme i la mida dels pèptids desitjats. És un procés molt utilitzat en productes làctics utilitzant bacteris de l’àcid làctic com Lactobacillus i Lactococcus, els quals contenen proteases unides a la seva paret cel·lular i transportadors específics que internalitzen els pèptids produïts per a seguir hidrolitzant-los amb les seves proteases internes. Bacillus subtilis també s’utilitza ja que conté un elevat nombre de proteases extracel·lulars, i els fongs filamentosos com Rhizopus i Aspergillus han estat tradicionalment utilitzats per a obtenir hidrolitzats vegetals. Aspergillus niger és un dels microorganismes més importants en la industria biotecnològica per a la producció d’enzims extracel·lulars, i des dels anys 60 que és una de les majors fonts de proteases comercials de grau alimentari.

Una alternativa és realitzar una combinació de la fermentació amb la hidròlisi mitjançant proteases, aconseguint un major rendiment en la reacció i una millor qualitat sensorial.

Processos post-hidrolítics

Els hidrolitzats proteics no es poden consumir directament després de la hidròlisi enzimàtica, ja que s’obtenen pèptids de diferents pesos moleculars, composició d’aminoàcids i activitats biològiques. Habitualment el que es fa és una ultrafiltració a través de membrana per a eliminar les proteïnes residuals i els pèptids d’elevat pes molecular, a més de fraccionar els pèptids en diferents grups segons el seu pes molecular. Les membranes d’ultrafiltració que s’utilitzen acostumen a ser de 1, 3, 5 i 10 kDa i estan acoblades a la hidròlisi enzimàtica, el que permet retenir també les proteases i els microorganismes fermentatius i estalviar-nos el tractament tèrmic per a inactivar-los.

Altres processos post-hidrolítics que es poden fer són la nanofiltració, membranes d’intercanvi iònic per a eliminar la fenilanina, o una cromatografia d’absorció per a disminuir el contingut d’aminoàcids aromàtics. Finalment, cal identificar els pèptids de cada fracció per a seleccionar els que ens interessen, procés que es realitza amb una cromatografia líquida acoblada a una espectrometria de masses en tàndem LC-MS/MS).

Caracterització de l'hidrolitzat proteic:

Quan una proteïna que es sotmesa a un procés d’hidròlisis per obtenir l’hidrolitzat proteic, hi ha dues propietats moleculars essencials que es veuen alterades:

• Disminució del pes molecular, ja que la proteïna inicial es fraccionada en pèptids de mida menor, i per tant, pes menor.
• Exposició del grups hidrofòbics i cadenes laterals dels aminoàcids que augment de la presencia de grups ionitzables (NH3+, COO-) els qual porten a l’increment de hidrofobicitat i de carrega de neta.

Per la caracterització d’un hidrolitzat proteic s’utilitzen tres paràmetres claus: el grau d’hidròlisis, la distribució del pes molecular i la hidrofobicitat. La composició aminoacídica dels pèptids determina els tres paràmetres anterior, els alhora determinen les propietats funcionals que presentarà l’hidrolitzat proteic.

Grau d’hidròlisis

El grau d’hidròlisis (DH) defineix la proporció d’enllaços peptídics hidrolitzats (h) en relació al número total d’enllaços peptídics que presentava la proteïna inicial (H). S’expressa en percentatge (%).

$DH=\left({\frac {h}{H}}\right)\times 100$

Per mesurar el grau d’hidròlisis trobem tres mètodes principals:

• La determinació del grups alfa-amino lliures, els quals es mesuren utilitzant reactius (formol, ninhidrina o ortoftaldialdehid) que hi reaccionen específicament contra els grups amino i produeixen derivats que son detectats espectrofotométricament.
• La determinació de nitrogen soluble, la tècnica més habitual és el mètode de Kjelhal.
• La determinació de protons alliberats per la ruptura dels enllaços peptídics i en funció del pka promig del grups alfa-amino alliberats. Es tracta del monitoreig del grau d’hidròlisis mitjançant l’addició d’una base (o un àcid, depenent del pH inicial de la hidròlisis) per mantenir el pH constant, de manera que la quantitat de base afegida es proporcional al grau d’hidròlisis.

Un cop determinat el grau d’hidròlisis podem calcular la longitud promig dels pèptids que formen l’hidrolitzat proteic (PCL), tal que:

$PCL=\left({\frac {100}{DH}}\right)$

La longitud dels pèptids esta relaciona amb la distribució del pes molecular d’aquests, però no obstant, dos pèptids de longituds similars poden presentar distribucions de pes molecular substancialment diferents.

Distribució del pes molecular i de la hidrofobicitat

Tant la determinació de la distribució del pes molecular com de la hidrofobicitat del hidrolitzat es basa en tècniques de separació e identificació dels pèptids que componen l’hidrolitzat.

Per la separació dels pèptids hi ha dos tipus de tècniques:

• La electroforesis en gel SDS-PAGE, la qual ha estat la tècnica més utilitzada per la caracterització d’hidrolitzats tot i les seves limitacions en la separació de pesos moleculars baixos.
• Les cromatografies, les quals hi ha de diferents tipus com la cromatografia d’exclusió per mida (SEC) que separa els pèptids per mida o la cromatografia de fase reversa (RPC) que separa els pèptids en funció de la seva hidrofobicitat. No obstant, la tècnica de separació que aporta més informació sobre la composició d’un hidrolitzat és la cromatografia líquida d’exclusió (SE-HPLC) ja que separa en funció del volum molecular dels pèptids.

Per la identificació del pèptids generalment s’utilitzen l’espectrometria de masses o la cromatografia de gasos.

Propietats funcionals dels hidrolitzats proteics

Les propietats funcionals dels hidrolitzats depenen de la seqüència d’aminoàcids, el pes molecular i la hidrofobicitat dels pèptids que formen un hidrolitzat proteic, i aquestes característiques dels pèptids depèn directament del grau i el tipus d’hidròlisis que s’ha realitzat.

Propietats Tecno-funcionals

Les propietats tecno-funcionals són propietats fisico-químiques que donen informació sobre el comportament del component, en aquest cas l’hidrolitzat proteic, i les interaccions que estableix amb l’entorn.

Les propietats tecno-funcionals tenen efectes directes sobre l’estabilitat, la qualitat organolèptica y la eficiència nutricionals/biològica del producte final.

Solubilitat

Una de les propietats més importants dels hidrolitzats proteic és que són solubles a un ampli rang de temperatures, pH, contingut de nitrogen i força iònica. És universalment acceptat que la hidròlisis proteica augmenta la solubilitat del materials proteics. Aquest augment es degut a la disminució del pes molecular i a l’aparició de grups ionitzables (NH3+, COO-) els quals incrementen la hidrofibitat dels pèptids.

Un exemple del benefici que aporta una major solubilitat són les begudes dietètiques a les quals se’ls addicionen pèptids per millorar la seva qualitat nutricional conservant un baix contingut en sucres.

Osmolaritat

La osmolalitat del hidrolitzats depèn de la concentració dels pèptids i de la mida i la força iònica  d’aquests. S’ha demostrat que la osmolaritat augmenta amb una relació lineal amb el grau d’hidròlisis, de manera que a major grau d’hidròlisis major osmolaritat.

S’ha de tenir en compte que els hidrolitzats no han de superar la osmolaritat fisiològica optima del plasma sanguini que és 300 mOsm/kg.

Propietats reològiques

En general, està acceptat que els hidrolitzats proteics disminueixen les propietats reològiques en relació a les proteïnes intactes. Els hidrolitzats proteics presenten una viscositat baixa i una  escassa capacitat per formar gels, això es degut a l’augment de grups ionitzables que incrementen la hidrofibicitat , i també, donen lloc a una major repulsió entre les carregues dels diferents pèptids que composen l’hidrolitzat.

Aquesta característica té aplicacions beneficioses com per exemple la formulació de suplements nutricionals d’alt contingut en nitrogen y calories per dietes mediques i esportives. Aquest suplements presenten una viscositat difícil de manipular en la seva fabricació, de manera que es substitueix part de la font tradicional de nitrogen (normalment, proteïnes intactes) per hidrolitzats proteics, aquest propicien una disminució de la viscositat del producte que facilita la manipulació i processament. S’ha demostrat que la viscositat del producte disminueix logaritmícament d’acord a l’augment de la proporció d’hidrolitzat com a font de nitrogen en el producte.

Capacitat emulsionant

La capacitat emulsionant i de formació d’escuma dels hidrolitzats proteics depèn del pH del sistema i del enzim utilitzat per la hidròlisis.

Els mètodes més utilitzats per determinar la capacitat de formar emulsió i escuma dels hidrolitzats són:

• La capacitat emulsionant: que fa referencia a la quantitat d’oli emulsionat (g o mL) per gram d’hidrolitzat.
• L’activitat emulsionant: que fa referencia l’àrea d’interfície estabilitzada per gram d’hidrolitzat (m2/g).

La capacitat emulsionant depèn del grau d’hidròlisis. En hidròlisis limitades (parcials) es dona una millora de la capacitat emulsionant degut a l’exposició del aminoàcids hidrofòbics abans encabits a l’interior de la proteïna. No obstant, en hidròlisis extenses la capacitat emulsionant disminueix substancialment, ja que augmenta el número de grups ionitzables que donen hidrofibicitat als pèptids. Per tant, es considera que els pèptids han de ser d’una longitud superior a 20 aminoàcids per presentar una bona capacitat emulsionants.

Propietats Bio-funcionals

Anti-al·lergenicitat

Algunes proteïnes presenten al·lergenicitat en individus sensibles, això vol dir que el sistema immunitari de l’individu reconeix un epítop de la proteïna (al·lergen)  com a “agent estrany o perillós” (tot i que realment no ho sigui), de manera que es dona una resposta immunològica contra la proteïna. Les respostes al·lèrgiques són la producció d’immunoglobulines tipus E (IgE), les quals s’uniran a l’epítop, marcant la proteïna com a substancia a eliminar pels diferents sistemes i cèl·lules del sistema immunitari. Un exemple de proteïna a la qual una part important de la població presenta al·lèrgia és la caseïna.

La hidròlisis proteica permet  trencar els epítops al·lèrgens, seqüencials o estructurals, de la proteïna eliminants la al·lergenicitat. L’anti-al·lergenicitat dels hidrolitzats proteics permet a les persones sensibles a certes proteïnes consumir aquella font de proteïna sense problemes. És una propietat molt important, ja que existeixen moltes al·lèrgies diferents a productes proteics, de vegades relacionades amb el rang d’edat, d’altres vegades en funció de la regió geogràfica, i altres factors. En definitiva són moltes les persones afectades per al·lèrgies i els hidrolitzat han estat una bona solució.

Digestibilitat

La digestibilitat és la proporció de nitrogen absorbit per l’organisme respecte el nitrogen total consumit, calculada tal que:

$Digestibilitat(\%)=\left({\frac {Ningerit-Nfecal}{Ningerit}}\right)\times 100$

Els hidrolitzats proteics proporcionen pèptids i aminoàcids lliures que presenten una elevada solubilitat i una viscositat i un pes molecular baix, característiques que afavoreixen l’absorció intestinal i augmenta l’índex de digestibilitat. Un exemple clar és el de la caseïna, la proteïna intacta presenta una digestibilitat del 25%, mentre que els hidrolitzats d’aquest presenten entre 69% i 78% de digestibilitat depenent del grau d’hidròlisis.

A més, la hidròlisis millora la biodisponibilitat proteica exposant aminoàcids y cadenes laterals en els pèptids que no eren accessibles a la proteïna intacta, ni ho arribaven a ser durant la digestió gàstrica, de manera que no podien ser absorbits.

No obstant, per avaluar la qualitat nutricional és necessari tenir en compte criteris com:

• El rati d’utilització proteica neta (Net Protein Utilitation, NPU): és el percentatge de nitrogen assimilat respecte el nitrogen ingerit.
• Rati d'eficiència proteica (Protein Efficiency Rate, PER): és la relació entre el pes guanyat per l'organisme i el nitrogen ingerit.
• El valor biològic: percentatge de nitrogen assimilat respecte del total de nitrogen ingerit, tenint en compte el nitrogen no absorbit i la perdua de nitrogen endògen durant l'excreció urinària.

Tanmateix, s’ha demostrat que l’hidrolitzat de caseïna presenta un valor biològic i un NPU superiors a la caseïna intacta.

Bioactivitat

La bioactivitat fa referencia al potencial nutricèutic que presenten certs pèptids, degut a que tenen efectes beneficiosos sobre la salut de l’organisme que els ingereix. Aquests s’anomenen pèptids bioactius i són seqüències d'aminoàcids curtes, d'entre 2 i 15 aminoàcids, que es troben inactives dins la proteïna però quan són alliberats, mitjançant la hidròlisi proteica, presenten l’efecte beneficiós. El tipus d’efecte que presenta un pèptid bioactiu depèn de la composició aminoacídica i la disposició seqüencial i estructural dels aminoàcids. Els efectes més investigats són:

• Antimicrobià i antibacterial: redueixen el risc d’infecció per microorganismes infecciosos.
• Antioxidant: prevenen malalties degeneratives i l’envelliment.
• Anticoagulant: redueixen el risc de patir trombes.
• Hipocolesterolèmics: redueixen el risc de patir malalties cardiovasculars
• Hipotensors: inhibeixen l’enzim converso de l’Angiotensina-I reduint el risc de patir malalties cardiovasculars.
• Immunomoduladors: modulen les respostes del sistema immune.
• Activitat anti-tumoral: redueixen el risc de la proliferació de tumor cancerígens.

Taula X. Exemples de pèptids bioactius.

Efecte Beneficiós	Pèptid Bioactiu	Origen proteic	Enzims utilitzats
Propietats antioxidants	Phe-Ile-Lys-Lys	Salmó	Pepsina, colorasa PP
Activitat antimicrobiana i antibacterial	Phe-Pro-Ile-Gly-Met-Gly-His-Gly-Ser-Arg-Pro-Ala	Escorpiò vermell (Scorpaena notate)	Proteasa
Activitat immunomoduladora	Gly-Tyr-Pro-Met-Tyr-Pro-Leu- Pro-Arg	Albúmina de l'arrós	Tripsina
Activitat anti-tumoral	Ala-Val-Leu-Val-Asp-Lys- Gln-Cys-Pro-Asp	Petxina d'aigua salada (Ruditapes Philippinarum)	Quimiotripsina
Efecte hipotensor (inhibió del ACE)	Gly-Pro-Leu/Val	Gelatina bovina	Alcalasa, R-quimiotripsina, neutrasa, pronasa E, tripsina

Aplicacions dels hidrolitzats proteics en funció del grau d'hidròlisis

Les propietats funcionals dels hidrolitzats depenen del grau d'hidròlisi i tipus d'hidròlisis, els quals determinen el pes molecular, l'estructura i la seqüència d'aminoàcids. En funció de les propietats funcionals se'ls hi dona una aplicació o una altra. Actualment, pel que fa a la branca de la indústria alimentaria es distingeixen tres tipus d'hidrolitzats: hidrolitzats de baix grau d'hidròlisis, hidrolitzats de grau variable, i hidrolitzats d'alt grau d'hidròlisis o extensius.

Taula resum dels tipus d'hidrolitzats i les respectives aplicacions

Hidrolitzat	Grau d'hidròlisi	Aplicació
Limitat	1-10 %	Millora de les propietats funcionals.
Variable	Variable	Flavoritzants
Extensiu	> 10%	Suplement proteic o dietes mèdiques

Hidrolitzats de baix grau d'hidròlisis

Els hidrolitzats limitats, o de baix grau d'hidròlisis, són aquells que s'hidrolitzen entre 1 i un 10% i la seva aplicació és principalment la millora de les propietats funcionals de les proteïnes. La hidròlisis incrementa la presencia de grups polars com NH4 i COO- i propicia la exposició dels grups hidròfobs que prèviament es trobaven a l'interior de la proteïna, això, conjuntament amb la reducció de la mida dels pèptids, es tradueix en la millora de:

• La solubilitat: necessària per l'aplicació en aliments processats.
• El poder emulsionant: necessari en la producció de pastissos, pa , gelats i d'altres postres.
• El poder escumant: necessari en la fabricació maioneses, carn picada o gelats.
• La capacitat d'absorció d'aigua u oli: necessària en la fabricació de derivats càrnics i en productes de baix greix.

Hidrolitzats de grau d'hidròlisi variable

Els hidrolitzats d'un grau d'hidròlisis variable, normalment alt, principalment són utilitzats com flavoritzants. Generalment, aquest hidrolitzats s'obtenen per hidròlisis de proteïnes vegetals mitjançant l'ús àcid clorhídric, tot i que aquest procés està en desús degut als components antiinutricionals que es poden generar. La potenciació de sabor i olor als aliments depèn de la quantitat i tipus de pèptids/aminoàcids alliberats.

Cal destacar, la importància de les reaccions de Maillard, aquestes són interaccions que es donen entre els pèptids/aminoàcids i altres com ponents com sucres o lípids que generen compostos secundaris volàtils que intensifiquen l'olor i el sabor del producte alimentari. Les reaccions de Maillard es veuen a afavorides per la calor, de manera que alguns productes passen per un tractament tèrmic per provocar-les.

Hidrolitzats d'alt grau d'hidròlisis

Els hidrolitzats extensius, o d'alt grau d'hidròlisis, són aquelles amb un grau d'hidròlisis superior al 10% i, generalment, s'utilitzen com a productes d'alimentació especialitzada. Es divideixen en dos gran tipus: els suplements proteics i les dietes mèdiques de composició especifica per al tractament de malalties o síndromes.

Suplements proteics

Els suplement proteics solen ser hidrolitzats de dipèptids i/o tripètids i els principals avantatges són: una absorció intestinal més efectiva en comparació a proteïnes senceres i una menor osmolaritat en comparació als aminoàcids lliures. La seva aplicació és cobrir la nutrició proteica d'aquelles persones amb dèficit, com per exemple la tercera edat en la qual la falta d'apetit genera malnutrició, o bé donar un sobreaport proteic aquells que ho necessiten, com per exemple és el cas dels esportistes d'elit. D'altra banda, també s'utilitzen com a suplement en les dietes d'aprimament, ja que proporcionen al cos la quantitat de proteïna necessària sense altres fonts calòriques com carbohidrats o greixos.

Dietes mèdiques

Els hidrolitzats extensius són molt utilitzats en malalties amb activitats gastrointestinals deficients, degut a la seva alta solubilitat i ràpida absorció dels aminoàcids, ja que al ser proteïnes prèviament digerides (en forma de pèptids) la digestió és molt més fàcil.

Una altres cas molt conegut i utilitzat són els hidrolitzats hipoal·lèrgics, el tractament amb la proteasa trenca els epítops al·lèrgens, seqüencials o estructurals, de la proteïna eliminants la al·lergenicitat del producte . Per exemple, l'al·lèrgia a la proteïna de llet de vaca.

També existeixen hidrolitzats amb una composició definida i especifica per cobrir les necessitats d'una o d'un grup de malalties similars. Alguns exemples són:

• Hidrolitzats sense aminoàcids aromàtics per a tractar malalties d'errors metabòlics congènits com són la fenilcetonúria o tirosinàmia, les quals impedeixen als individus afectats metabolitzat els aminoàcids aromàtics.
• Hidrolitzats rics en aminoàcids amb sofre per donar suport metabòlic durant la cicatrització o regeneració de cremades.
• Hidrolitzats amb una raó de Fischer (aminoàcids ramificats/aromàtics) elevada per al tractament de malalties hepàtiques.

Un exemple innovador en l'ús d'hidrolitzats proteics com a dietes mèdiques, és l'ús d'hidrolitzats molt específics compostos per certs pèptids bioactius que presenten propietats anti-cancerígenes per pacients amb càncer, o pèptids bioactius amb propietats immunomoduladores per pacients amb immunodeficiencies.

Beneficis i inconvenients

Els hidrolitzats proteics presenten diversos beneficis, la majoria dels quals ja han estat comentats en l'apartat de les aplicacions, com serien una millora de les propietats funcionals de les proteïnes (solubilitat, poder emulsionant i capacitat escumant), una potenciació del gust i l'aroma dels productes alimentaris, una absorció dels aminoàcids més ràpida i una disminució de les al·lèrgies respecte a les proteïnes senceres. Però cal comentar també, que un dels beneficis principals dels hidrolitzats proteics és que el valor nutricional de la proteïna sencera es conserva en la hidrolitzada, i això és el que realment permet que es puguin utilitzar en la indústria alimentària.

Per altra banda, també presenten alguns inconvenients, com l'aparició de gust amarg degut a que els aminoàcids hidrofòbics com la Leucina, que tenen un gust amarg, estan més exposats. L'amargor de les proteïnes hidrolitzades està directament relacionada amb el grau d'hidròlisi d'aquestes. I un segon inconvenient és que les proteïnes hidrolitzades són més cares, ja que el seu procés d'obtenció conté una etapa extra a la resta de proteïnes (procés d'hidrolitzat).

Economia i perspectives de futur

Els hidrolitzats proteics són productes relativament nous a la indústria alimentària, de manera que tot i que el seu procés d'obtenció està molt ben establert, encara hi ha algunes qüestions que cal seguir estudiant:

• Entendre la relació entre l’estructura i la funció dels pèptids, i la seva interacció amb la resta de components de les fórmules d’ús clínic.
• Trobar noves fonts de proteïna que tinguin una composició d’aminoàcids adequada per a ser utilitzades com a matèria primera dels hidrolitzats.
• Millorar les propietats organolèptiques dels hidrolitzats al mateix temps que es manté el valor nutricional i la seguretat.
• Estudiar els epítops de les proteïnes per entendre per què segueixen apareixent algunes reaccions al·lèrgiques en fórmules hipoal·lergèniques.
• I per últim però no menys important, cal millorar la comunicació que hi ha entre els metges i els tecnòlegs alimentaris per a que aquests últims puguin desenvolupar productes que s’adaptin millor a les necessitats clíniques.

A més, en els darrers anys ha crescut la preocupació sobre la salut animal, buscant cada vegada aliments més nutritius per a ells. És aquesta demanda d’aliments amb un alt valor nutritiu la que ha impulsat la utilització d’hidrolitzats proteics per a l’alimentació del bestiar, ja que fan que l’aliment tingui una major quantitat d’aminoàcids (molt beneficiós pels animals que acaben de ser deslletats), milloren el rendiment de creixement, ajuden a la retenció d’aigua i milloren la funcionalitat física del bestiar. Els hidrolitzats de proteïnes de peix en el mercat d’aliments per a animals es preveu que generi més de 61 milions de dòlars a EE.UU. a finals de 2024, i els hidrolitzats de proteïnes vegetals es preveu que generin 27 milions de dòlars en el mateix temps.

La producció mundial de recursos pesquers és de 157969 milions de tones, un 13,8% de les quals no són pel consum humà, sinó que són subproductes que es descarten o es converteixen en farina de peix. El tractament d’aquests subproductes genera un cost elevat en relació als beneficis que genera, de manera que el que es busca és el seu aprofitament per a minimitzar l’impacte ambiental i disminuir els costos de la seva gestió. Aquesta farina de peix és una font de nutrients importants perquè conté proteïnes i lípids que poden ser utilitzats pel consum animal, i inclús també es podrien utilitzar pel consum humà. De manera que això a portat al desenvolupament de processos de recuperació i hidròlisi d’aquestes proteïnes.