ES2374359B1 - Método de obtención de hidrolizados protéicos limitados y extensivos a partir de residuos agroindustriales. - Google Patents
Método de obtención de hidrolizados protéicos limitados y extensivos a partir de residuos agroindustriales. Download PDFInfo
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Abstract
Método de obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos a partir de residuos agroindustriales.#La presente invención se refiere a un método de obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos que comprende llevar a cabo una hidrólisis enzimática de residuos agroindustriales proteicos. Dicho método conduce a la obtención, en un solo paso hidrolítico y sin un tratamiento previo del sustrato de partida, de dos hidrolizados proteicos distintos que difieren en su grado de hidrólisis, en lugar de un único producto como en el caso de otros métodos similares. Estos dos productos obtenidos presentan propiedades mejoradas respecto al sustrato de partida, por lo que pueden ser utilizados en distintas aplicaciones a nivel alimentario y cosmético.
Description
Método de obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos a partir de residuos agroindustriales.
La presente invención se encuadra en el campo de la tecnología de alimentos y específicamente se refiere a un método de obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos que comprende llevar a cabo una hidrólisis enzimática de residuos agroindustriales proteicos. Dicho método conduce a la obtención de dos hidrolizados que difieren en su grado de hidrólisis, por lo que pueden ser utilizados en distintas aplicaciones a nivel alimentario y cosmético.
Estado de la técnica anterior
A nivel mundial se genera una gran cantidad de residuos agroindustriales ricos en proteínas, entre los que se encuentran los subproductos de origen vegetal generados por las industrias de transformación agrícolas, como son las harinas desengrasadas procedentes de la extracción del aceite de las semillas o aquellas fracciones parte de la cosecha que no cumplen con los requisitos de calidad mínima para ser comercializadas, como es el caso de las semillas fracturadas o de alta dureza para su consumo.
En este sentido, el interés en el aprovechamiento de las proteínas vegetales provenientes de residuos agroindustriales ha promovido el desarrollo de los procesos de obtención y mejora de las mismas mediante la generación de concentrados y aislados proteicos. Sin embargo, estos aislados presentan dos grandes limitaciones para su aplicación en la industria alimentaria, a saber, su baja solubilidad y su potencial alergenicidad. Estas razones, junto con la demanda de nuevos alimentos, han conducido en los últimos años al desarrollo de procesos de hidrólisis proteica a partir de aislados proteicos vegetales como la soja, colza, girasol, arroz o guisante entre otros.
El grado y tipo de hidrólisis del hidrolizado obtenido van a determinar el resto de las propiedades del mismo y estas propiedades, a su vez, condicionarán la aplicabilidad de este. Hoy día, los hidrolizados proteicos vegetales que se producen para su uso en alimentación, farmacia y cosmética se pueden dividir en tres grandes grupos:
a) Hidrolizados con bajo grado de hidrólisis, entre el 1 y el 10%, los llamados hidrolizados proteicos limitados, que mejoran las propiedades funcionales, tales como la solubilidad, absorción de agua o aceite, poder emulsificante o capacidad espumante, de la proteína original. Por ello, los hidrolizados con mejor poder espumante están indicados para la producción de pasteles, pan, helados y postres elaborados (Chaplin, L.
C. y Andrew, A. T., 1989, J. Dairy Res., 56: 544-552). Los hidrolizados con un buen poder emulsificante son usados en la fabricación de mayonesas, carne picada, salchichas o helados (Süle, E., Tömösközi, S. y Hajós, G., 1998, Nahrung, 42: 242-244). Y por último, los hidrolizados con una buena absorción de aceite
- o agua son usados para la elaboración de derivados cárnicos y de productos bajos en grasas (Mannheim,
- A.
- y Cheryan, M., 1992, J. Am. Oil Chem. Soc., 69: 1163-1169).
b) Hidrolizados con grado de hidrólisis variable, que pueden ser usados como flavorizantes, especialmente mediante reacciones de Maillard, generando compuestos secundarios responsables del olor y el sabor del producto.
c) Hidrolizados extensivos, con grados de hidrólisis superiores al 10%, que pueden ser utilizados como suplemento proteico en la dieta o en alimentación especializada (Frokjaer, S., 1994, Food Technol., 48: 8688) y para el tratamiento complementario de enfermedades o síndromes específicos. Desde un punto de vista funcional su elevada solubilidad permite su utilización en alimentos líquidos, y desde un punto de vista nutricional posibilitan una elevada absorción gastrointestinal de los pequeños péptidos que componen el hidrolizado, principalmente di y tripéptidos, la cual es más efectiva en comparación con las proteínas intactas o incluso con los aminoácidos libres. Los sectores de la población a los que van dirigidos estos alimentos son diversos aunque, por diferentes razones, preferiblemente van dirigidos a aquellos que presentan la necesidad de un sobreaporte proteico. Por ejemplo, se puede citar su uso en la alimentación de la tercera edad, ya que en las personas ancianas se produce una pérdida de apetito, causada por diversas razones, la cual genera una malnutrición que está correlacionada directamente con un incremento de enfermedades y mortalidad; para estas personas comer más cantidad no es la solución idónea pero la demanda de proteínas necesarias podría cubrirse con bebidas enriquecidas con hidrolizados proteicos, ya que su ingesta es más atractiva que la de los alimentos sólidos. En este apartado también puede incluirse la alimentación enteral y parenteral en casos de hospitalización. Otro campo de aplicación es la nutrición deportiva, sobre todo, en ejercicios de resistencia o en aquellos que requieren un desarrollo muscular importante. Por último, estos hidrolizados también tienen aplicación para personas que estén a dieta ya que proporcionan al cuerpo las cantidades adecuadas de proteínas con un mínimo de otras fuentes de calorías, de manera que se mantiene el balance de nitrógeno y se reduce peso con la pérdida de grasas. Respecto a las aplicaciones clínicas de los hidrolizados proteicos extensivos, debido a su buena solubilidad, digestibilidad y absorción intestinal, estos también son útiles para enfermos con una actividad gastrointestinal deficiente, como en los casos en los que existe una reducida superficie de absorción (enfermedad de Crohn) (Kushner, R. F., 1992, Nutr. Rev., 50: 166-178) o cuando la capacidad digestiva está reducida como en la fibrosis quística o en la pancreatitis (Farrell, P. M., et al., 1987, J. Am. Diet. Assoc., 87: 1353-1356).
Una aplicación común de los hidrolizados proteicos es la obtención de péptidos bioactivos. Estos péptidos son pequeñas secuencias aminoacídicas inactivas dentro de la proteína, pero que pueden ser liberados tras una hidrólisis proteica y ejercer diversas funciones biológicas. Entre los más abundantes destacan los péptidos con actividad opioide, opioide antagonista, antitrombótica, inmunomoduladora, antioxidante, transportadora de iones o antihipertensiva. Dichos péptidos pueden consumirse como tales, formando parte de los hidrolizados crudos, de concentrados de bajo peso molecular o de otras subfracciones activas obtenidas mediante métodos de separación por tamaño o métodos cromatográficos. Además de constituir productos alimenticios, tales hidrolizados, sus fracciones o los péptidos también podrían formar parte de composiciones útiles como complemento en el tratamiento y prevención de enfermedades.
En cuanto a los procedimientos para la obtención de este tipo de hidrolizados, en la mayoría de ellos se lleva a cabo un paso de tratamiento químico o físico de las harinas vegetales de partida de manera previa a la hidrólisis enzimática, o bien se realizan lavados con agua acidulada o etanol o se obtiene un concentrado proteico previo por un proceso de flotación-sedimentación (ES2173036B1, ES2209645B1 y ES2116937B1). Además, mediante todos estos procedimientos el producto final conseguido es un único producto (Yust, M.M., et al., 2003, Grasas y Aceites, 54(4): 419-423; Vioque, J., et al., 2006, Brazilian Journal of Food Technology, III JIPCA, Janeiro, pp. 99-102; US4100024A).
Por tanto, es necesario desarrollar métodos optimizados de obtención de hidrolizados proteicos que proporcionen más de un producto a partir de un único proceso hidrolítico, de manera que se obtengan varios hidrolizados con diferente grado de hidrólisis y, por tanto, con diferentes características químicas y funcionales, que tengan diferente aplicabilidad industrial. Estos métodos, además, deberían evitar la necesidad de realizar un tratamiento químico o físico previo de las harinas vegetales de partida previamente a la hidrólisis enzimática, lo que supondría un ahorro de equipamientos, solventes, vertidos y, por consiguiente, de tiempo y dinero.
Descripción de la invención
La presente invención proporciona un método de obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos que comprende llevar a cabo una hidrólisis enzimática de residuos agroindustriales proteicos. Dicho método conduce a la obtención de dos hidrolizados que difieren en su grado de hidrólisis, por lo que pueden ser utilizados en distintas aplicaciones a nivel alimentario y cosmético.
El método de la invención permite obtener, en un solo paso hidrolítico y sin un tratamiento previo del sustrato de partida, dos productos proteicos distintos, en lugar de un único producto como en el caso de otros métodos similares de obtención de hidrolizados proteicos. Estos dos productos obtenidos difieren en su grado de hidrólisis y, por tanto, en sus características químicas y funcionales, ampliando así el campo de aplicación industrial y comercial y otorgándole a un subproducto agroalimentario, como son, por ejemplo aunque sin limitarnos, las harinas vegetales, un valor añadido.
Uno de los hidrolizados obtenibles mediante el método de la invención presenta un grado de hidrólisis inferior al 10% (hidrolizado proteico limitado, aquí denominado como HIPROLI), lo cual lo convierte en un producto muy interesante para su utilización en cosmética así como en el procesado de alimentos, repostería, panadería o en la elaboración de productos elaborados (mayonesas, salchichas, helados o postres), debido a que posee propiedades reológicas mejoradas con respecto a la proteína original de partida en términos de solubilidad, absorción de agua y aceite, poder emulsificante y capacidad espumante. El otro hidrolizado obtenido presenta un grado de hidrólisis superior al 10% (hidrolizado proteico extensivo, aquí denominado como HIPROEX), lo que le confiere unas cualidades ideales para su uso en suplementos proteicos dirigidos bien a poblaciones con necesidades de un aporte proteico extra, como pueden ser personas de la tercera edad, deportistas o personas que siguen regímenes alimenticios determinados, bien como suplementos proteicos nutricionales en el tratamiento de enfermedades o síndromes específicos, como son pacientes que ven reducida su capacidad de absorción gastrointestinal de alimentos (enfermedad de Crohn), pacientes con reducida capacidad digestiva (fibrosis quística o pancreatitis) o pacientes con alergenicidad específica alimentaria. De igual modo, debido a su alto grado de hidrólisis, este producto es una fuente de significativo interés para la elaboración de alimentos funcionales debido a la presencia de péptidos con un número no elevado de residuos (2 a 15 aminoácidos) los cuales, una vez liberados de la proteína de partida por hidrólisis, pueden presentar una diversidad de beneficios para la salud humana (antioxidante, hipocolesterolémica, antihipertensiva, opioide, etc.).
Además, mediante el método de la invención no es necesario realizar un tratamiento previo (químico o físico) de mejora o purificación de los componentes de los materiales vegetales de partida, lo que además de simplificar el proceso, evita los problemas generados con la depuración y evacuación de las aguas residuales generadas habitualmente en dichas etapas. Esta ventaja, junto con la optimización de los parámetros del método aquí descrito, conlleva un ahorro de equipamientos, solventes, reactivos (ya que la relación enzima/sustrato utilizada en el proceso de hidrólisis del método de la invención es baja y además las enzimas empleadas, preferiblemente endoproteasas, más preferiblemente alcalasa, son enzimas comerciales con un ámbito de acción inespecífico), vertidos, tiempo, dinero y energía (ya que la reacción de hidrólisis enzimática del método de la invención se lleva a cabo, preferiblemente, a temperatura ambiente).
Por ello, un aspecto de la invención se refiere a un método de obtención de un hidrolizado proteico limitado y un hidrolizado proteico extensivo, de ahora en adelante “método de la invención”, que comprende:
- a.
- hidrolizar enzimáticamente un residuo agroindustrial proteico,
- b.
- centrifugar el hidrolizado obtenido en el paso (a),
- c.
- disminuir el pH del sobrenadante obtenido en la centrifugación del paso (b) hasta un valor de entre3y5,
- d.
- centrifugar el sobrenadante del paso (c),
- e.
- separar el sobrenadante del precipitado obtenidos en la centrifugación del paso (d), y
- f.
- secar el sobrenadante y el precipitado separados en el paso (e).
Ejemplos de “residuo agroindustrial proteico” que podrían emplearse en el método de la invención son, aunque sin limitarnos, harinas desengrasadas provenientes de la extracción oleica de semillas oleaginosas de, por ejemplo, aunque sin limitarnos, girasol, colza, soja o pepita de uva; harinas de semillas que no cumplen los requisitos de calidad mínima para ser comercializadas debido, por ejemplo, aunque sin limitarnos, a su fraccionamiento durante la recogida o a su excesiva dureza, procedentes de, por ejemplo, aunque sin limitarnos, garbanzo, altramuz o lenteja; u otros subproductos agrícolas vegetales procedentes de, por ejemplo, aunque sin limitarnos, germen de algarroba. Todos estos residuos agroindustriales proteicos presentan una composición química variable como se muestra, a modo de ejemplo y sin que limite el alcance de la invención, en la tabla 1.
TABLA 1
Caracterización química de algunas harinas vegetales. Los datos están expresados en %
Por ello, en una realización preferida de este aspecto de la invención, el residuo agroindustrial proteico del paso (a) comprende menos de un 6% (p/p) de grasas. En una realización más preferida, el residuo agroindustrial proteico del paso (a) comprende entre un 15% y un 50% del peso total (p/p) de proteínas. En una realización aun más preferida, el residuo agroindustrial proteico del paso (a) se encuentra a una concentración de entre un 5% y un 10% (p/v), dependiendo especialmente del contenido y composición en fibra de dicho residuo, el cual, debido a su alta capacidad de absorción de agua, produce una viscosidad demasiado alta a concentraciones más elevadas, lo que dificulta una óptima agitación de la solución.
En otra realización preferida, el residuo agroindustrial proteico del paso (a) es una harina proteica vegetal. En una realización más preferida, la harina proteica vegetal procede de un vegetal seleccionado de la lista que comprende: girasol, colza, soja, pepita de uva, garbanzo, altramuz, lenteja o germen de algarroba.
Las enzimas que pueden ser efectivas en el proceso de hidrólisis del paso (a) del método de la presente invención son las enzimas proteolíticas, preferiblemente de acción endoproteasa, comúnmente utilizadas para la hidrólisisde proteínas y que pueden obtenerse de fuentes animales, vegetales o microbianas. Éstas incluyen, pero sin limitarse, tripsina, quimotripsina, pancreatina, pepsina, papaína o una diversidad de proteasas bacterianas y fúngicas como pueden ser la alcalasa, a la que también se hará referencia en la presente descripción como “alcalase”, así como la subtilisina, o “subtilisin”, o la flavorzima. Más preferiblemente, la enzima proteolítica empleada en la hidrólisis del paso (a) del método de la invención es estable y no se inactiva por el pH utilizado en el método de la invención. Por ello, en otra realización preferida, la enzima empleada en la hidrólisis enzimática del paso (a) es una endoproteasa.
En una realización más preferida, la endoproteasa se selecciona de la lista que comprende: tripsina, quimotripsina, pancreatina, pepsina, papaína, alcalasa, subtilisina o flavorzima. En una realización aun más preferida, la endoproteasa es la alcalasa. Esta enzima es una endoproteasa de origen microbiano, comercial e inespecífica y bien conocida y caracterizada desde un punto de vista científico para los parámetros óptimos de pH y temperatura.
En otra realización preferida, la relación enzima/residuo agroindustrial proteico del paso (a) se encuentra en un rango de entre 0,001 y 0,01 UA/g proteína de residuo agroindustrial proteico, siendo definida la “Unidad Anson (UA)” como la cantidad de enzima necesaria para digerir hemoglobina en condiciones estándar produciendo una cantidad de productos solubles en ácido tricloroacético que dan el mismo color con reactivo de Folin que un miliequivalente de tirosina.
El pH al que se realiza el proceso hidrolítico del paso (a) es, preferiblemente, un pH alcalino con el objetivo de, por un lado, facilitar la solubilización de la proteína del material de partida o residuo agroindustrial proteico, la cual se incrementa conforme el pH es más básico, y por otro, mantener una actividad proteolítica perceptible en la enzima elegida, preferiblemente endoproteasa, las cuales suelen tener un pH óptimo de actividad en torno a 7-8. Por ello, en otra realización preferida, la hidrólisis enzimática del paso (a) del método de la invención se realiza a un pH de entre 8 y 11.
El proceso de hidrólisis enzimática del paso (a) del método de la invención se realiza preferiblemente a temperatura ambiente, es decir entre 18 y 25ºC, más preferiblemente durante un tiempo máximo de una hora y aun más preferiblemente durante un tiempo mínimo de 45 minutos. Este proceso se lleva a cabo, preferiblemente, en agitación continua, manteniendo el pH elegido para el proceso hidrolítico con, por ejemplo, aunque sin limitarnos, la adición de NaOH o NH4HCO3, este último con el objetivo de ser eliminado durante el secado de los productos hidrolizados finales y de reducir el contenido en cenizas de los mismos. Por todo ello, en otra realización preferida, la hidrólisis enzimática del paso (a) del método de la invención se realiza a una temperatura de entre 18 y 25ºC. En una realización más preferida, la hidrólisis enzimática del paso (a) se realiza durante un período de tiempo inferior o igual a 1 hora. En una realización aun más preferida, la hidrólisis enzimática del paso (a) se realiza en agitación continua.
Preferiblemente, al residuo agroindustrial proteico que está sufriendo el proceso de hidrólisis enzimática en el paso
(a) del método de la invención se le añade sulfito sódico para prevenir la oxidación de los polifenoles presentes en el mismo y para evitar, en la medida de lo posible, un excesivo oscurecimiento de los productos.
Una vez que la hidrólisis enzimática del paso (a) del método de la invención ha procedido durante un período suficiente de tiempo, preferiblemente durante un tiempo inferior o igual a una hora, se procede a la centrifugación del hidrolizado obtenido en dicho paso. Tras esta fase de centrifugación en el paso (b) del método de la invención, se obtiene por una parte un precipitado formado por los restos del material de partida o residuo agroindustrial proteico que permanecen insolubles, principalmente fibras insolubles y parte de proteína sin digerir, y por otra un sobrenadante que comprende fundamentalmente proteínas, péptidos y aminoácidos así como otros compuestos minoritarios y solubilizados durante el proceso hidrolítico como pueden ser polifenoles y azúcares. La fase precipitada puede ser utilizada en diferentes aplicaciones tales como, por ejemplo, aunque sin limitarnos, alimentación animal y/o substrato orgánico-abono en agricultura.
La fracción del sobrenadante es sometida a un descenso a pH ácido (3-5) mediante, por ejemplo, aunque sin limitarnos, la adición de HCl. Por ello, en otra realización preferida, la disminución del pH del paso (c) del método de la invención se realiza mediante la adición de HCl a dicho sobrenadante. Esto servirá para inactivar la actividad proteolítica de la enzima añadida para el proceso hidrolítico del paso (a) del método de la invención y por otro lado, dará lugar a dos productos bien diferenciados mediante una centrifugación posterior. Por ello, tras la disminución del pH del sobrenadante en el paso (c) del método de la invención se procede a una centrifugación del mismo y, posteriormente, a la separación del sobrenadante y el precipitado obtenidos. Ambos, precipitado y sobrenadante, son secados, en el paso (f) del método de la invención. Los procedimientos de secado que podrían emplearse en este paso del método son, por ejemplo, aunque sin limitarse, ring-dryer, liofilización, atomización o secado por estufa. Preferiblemente, dicho secado se realiza mediante atomización, obteniéndose los productos finales en forma de polvo para facilitar su almacenamiento, conservación y transporte. Por ello, en otra realización preferida, el secado del paso
(f) del método de la invención se realiza mediante atomización.
El término “secado por atomización”, “spray dryer” o “secado por aspersión” se refiere al método de secado en el que se transforma un producto en estado líquido en un producto en estado pulverizado, siendo un proceso instantáneo en el que el aire caliente es el medio que suministra el calor necesario para la evaporación y al mismo tiempo el aceptor del agua eliminada.
Al producto obtenible tras el secado del sobrenadante en el paso (f) del método de la invención se hará referencia en la presente invención como “hidrolizado proteico extensivo” o “HIPROEX” y estará constituido por aquella fase soluble, sin precipitar, totalmente líquida y que presenta una fracción proteica con un grado de hidrólisis superior al 10%. Al producto obtenible tras el secado del precipitado en el paso (f) del método de la invención se hará referencia en la presente invención como “hidrolizado proteico limitado” o “HIPROLI” y estará constituido por aquella fracción proteica precipitada, de consistencia pastosa, con un grado de hidrólisis inferior al 10%.
Por ello, otro aspecto de la invención se refiere al hidrolizado proteico extensivo obtenible mediante el secado del sobrenadante en el paso (f) del método de la invención, de ahora en adelante “hidrolizado proteico extensivo de la invención”. Otro aspecto de la invención se refiere al hidrolizado proteico limitado obtenible mediante el secado del precipitado en el paso (f) del método de la invención, de ahora en adelante “hidrolizado proteico limitado de la invención”. Los hidrolizados proteicos extensivos y limitados obtenibles mediante el método de la invención presentan, como muestran los ejemplos de la presente invención, una composición variable en cuanto a proteínas, humedad, cenizas, grasas, polifenoles, azúcares, fibra y/o grado de hidrólisis, que vendrá determinada por ciertos factores del método de la invención, como por ejemplo, aunque sin limitarnos, el tipo de enzima endoproteasa empleada, la composición y procedencia del material de partida o residuo agroindustrial proteico empleado en el paso (a), etc.
Los hidrolizados proteicos obtenibles mediante el método de la invención poseen propiedades reológicas y biológicas mejoradas con respecto al material de partida, por lo que son aplicables a diversos ámbitos industriales. Por ello, otro aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico extensivo o del hidrolizado proteico limitado de la invención para la elaboración de un cosmético, ya que el hidrolizado proteico extensivo de la invención presenta propiedades bioactivas y el hidrolizado proteico limitado de la invención presenta una elevada capacidad emulsionante y espumante, características todas ellas favorables para la elaboración de este tipo de productos. Se entiende por “cosmético” cualquier producto empleado para la higiene corporal o cuya finalidad sea la de mejorar la belleza.
Otro aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico extensivo de la invención para la elaboración de un suplemento alimenticio. Se entiende por “suplemento alimenticio”, “suplemento dietético” o “suplemento nutricional”, cualquier alimento, ingrediente o sustancia destinada a complementar la alimentación humana o animal, pudiéndose presentar, por ejemplo, aunque sin limitarnos, como pastillas, cápsulas, cápsulas suaves de gelatina, cápsulas de gelatina, líquidos o polvos. Preferiblemente, el suplemento alimenticio que comprende el hidrolizado proteico extensivo de la invención se presenta en forma líquida, ya que la elevada solubilidad de dicho hidrolizado permite su utilización en alimentos líquidos. La ingesta de estos suplementos alimenticios que comprenden el hidrolizado proteico extensivo de la invención puede ser beneficiosa en aquellas situaciones en que la situación metabólica requiera un aporte nutricional extra, como por ejemplo, aunque sin limitarnos, en individuos sometidos a dieta, en la tercera edad, en casos de hospitalización, donde podrían administrarse, por ejemplo, aunque sin limitarse, por vía enteral o parenteral, en deportistas, en individuos que presentan enfermedades o síndromes que cursan con una actividad gastrointestinal deficiente como, por ejemplo, aunque sin limitarnos, en los casos en los que existe una reducida superficie de absorción, como por ejemplo, aunque sin limitarnos, en la enfermedad de Crohn, o cuando la capacidad digestiva está reducida como por ejemplo, aunque sin limitarnos, en la fibrosis quística o en la pancreatitis.
Otro aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico extensivo o del hidrolizado proteico limitado de la invención para la elaboración de un alimento, de ahora en adelante “alimento de la invención”. Este alimento puede ser sólido o líquido y para consumo humano o de cualquier otro ser vivo.
El hidrolizado proteico limitado de la invención presenta un elevado poder emulsionante y espumante. Por ello, una realización preferida de este aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico limitado de la invención para la elaboración de un alimento de repostería. Se entiende por “alimento de repostería” cualquier alimento de confitería o pastelería, como por ejemplo, aunque sin limitarnos, pasteles, helados, bizcochos, tartas o tortas. Otra realización preferida de este aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico limitado de la invención para la elaboración de un alimento de panadería. Otra realización preferida de este aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico limitado de la invención para la elaboración de un alimento elaborado. Se entiende por “alimento elaborado” cualquier alimento que haya sufrido un proceso de modificación del estado originario de sus componentes para hacerlos más apetitosos, sabrosos, fáciles de ingerir o de conservar. Ejemplos de alimentos elaborados son, aunque sin limitarnos, mayonesas, carne picada, salchichas, helados, derivados cárnicos o productos bajos en grasas.
El hidrolizado proteico extensivo de la invención presenta, además, propiedades bioactivas como, por ejemplo, aunque sin limitarnos, actividad antioxidante y/o reguladora de la tensión arterial, preferiblemente actividad antihipertensiva, por lo que es útil para la elaboración de alimentos funcionales o como aditivo de los mismos. Por ello, otra realización preferida de este aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico extensivo de la invención para la elaboración de un alimento funcional. Se entiende por “alimento funcional” cualquier alimento que proporcione beneficios para la salud humana o de cualquier otro ser vivo más allá de la nutrición básica, como podría ser mejorar la salud mediante una reducción del riesgo de padecer enfermedades. Estos alimentos funcionales que comprenden el hidrolizado proteico extensivo de la invención o “alimentos funcionales de la invención” podrían ser, aunque sin limitarnos, inmunomoduladores, antihipertensivos preferiblemente inhibidores de la ECA (enzima convertidora de angiotensina), hipocolesterolémicos, antioxidantes, reguladores del tránsito intestinal, antimicrobianos o quelantes de calcio. En una realización más preferida, el alimento funcional de la invención es para la prevención o el tratamiento complementario de la hipertensión. En otra realización preferida, el alimento funcional de la invención es para la prevención o el tratamiento complementario de los procesos oxidativos en, por ejemplo, aunque sin limitarnos, enfermedades degenerativas.
Debido a estas propiedades bioactivas, otro aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico extensivo de la invención para la elaboración de un medicamento. El término “medicamento”, tal y como se emplea en la presente invención, se refiere a cualquier sustancia usada para la prevención, el alivio o el tratamiento complementario de enfermedades en el hombre y los animales. En el contexto de la presente invención se refiere a una preparación que comprenda, al menos, el hidrolizado proteico extensivo de la invención. En una realización preferida, el medicamento es para su uso en la prevención, alivio o tratamiento complementario de enfermedades que cursen con procesos oxidativos, como por ejemplo, aunque sin limitarnos, enfermedades degenerativas, o con hipertensión, o con deficiencia en la absorción intestinal o capacidad digestiva, como por ejemplo, aunque sin limitarnos, enfermedad de Crohn, fibrosis quística o pancreatitis.
Otro aspecto de la invención se refiere a un alimento que comprende el hidrolizado proteico extensivo y/o el hidrolizado proteico limitado de la invención.
Otro aspecto de la invención se refiere a un cosmético que comprende el hidrolizado proteico extensivo y/o el hidrolizado proteico limitado de la invención.
Otro aspecto de la invención se refiere a una composición que comprende el hidrolizado proteico extensivo y/o el hidrolizado proteico limitado de la invención.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra “comprende” y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.
Descripción de las figuras
Fig. 1. Muestra el nivel de solubilidad (eje de ordenadas, en %) frente al pH (eje de abscisas) de la harina de colza y del HIPROLI e HIPROEX de la harina de colza obtenidos mediante el método de la invención. Línea continua: harina de colza. Línea discontinua: HIPROLI. Línea-cuadrados: HIPROEX.
Fig. 2. Muestra el índice de protección antioxidante (eje de ordenadas, en %) frente al tiempo (eje de abscisas, en minutos) de la harina de colza (triángulos), del HIPROLI (cuadrados) e HIPROEX (círculos) de la harina de colza obtenidos mediante el método de la invención. Se tomó como control positivo el antioxidante sintético Butil hidroxitolueno (BHT o E-321) (asteriscos) y un control con agua destilada como Blanco (rombos). Las concentraciones de muestra ensayadas fueron de 100.000 ppm en el caso de los productos derivados de colza y 800 ppm en el caso de BHT.
Fig. 3. Muestra el nivel de solubilidad (eje de ordenadas, en %) frente al pH (eje de abscisas) de la harina de girasol y del HIPROLI e HIPROEX de la harina de girasol obtenidos mediante el método de la invención. Línea continua: harina de girasol. Línea discontinua: HIPROLI. Línea-cuadrados: HIPROEX.
Fig. 4. Muestra el índice de protección antioxidante (eje de ordenadas, en %) frente al tiempo (eje de abscisas, en minutos) de la harina de girasol (triángulos), del HIPROLI (cuadrados) e HIPROEX (círculos) de la harina de girasol obtenidos mediante el método de la invención. Se tomó como control positivo el antioxidante sintético Butil hidroxitolueno (BHT o E-321) (asteriscos) y un control con agua destilada como Blanco (rombos). Las concentraciones de muestra ensayadas fueron de 100.000 ppm en el caso de los productos derivados de girasol y 800 ppm en el caso de BHT.
Ejemplos
A continuación se ilustrará la invención mediante unos ensayos realizados por los inventores, que ponen de manifiesto la efectividad del método de la invención en la obtención de un hidrolizado proteico limitado y de un hidrolizado proteico extensivo, cuyas propiedades reológicas y biológicas permiten su uso en la elaboración de cosméticos, medicamentos y/o alimentos. Estos ejemplos específicos que se proporcionan sirven para ilustrar la naturaleza de la presente invención y se incluyen solamente con fines ilustrativos, por lo que no han de ser interpretados como limitaciones a la invención que aquí se reivindica. Por tanto, los ejemplos descritos más adelante ilustran la invención sin limitar el campo de aplicación de la misma.
Ejemplo 1
Obtención de hidrolizados proteicos de colza
El proceso hidrolítico para la obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos a partir de harina de colza se llevó a cabo bajo las siguientes condiciones:
- -
- [Sustrato]: 10% (p/v); 0,25% Na2SO3 (p/p),
- -
- Enzima: Alcalase® 2.4 L,
- -
- Relación Enzima/Sustrato: 0,005 UA/g proteína,
-Temperatura: Temperatura ambiente (20ºC),
-pH: 9,
-Tiempo de reacción: 1 hora.
El rendimiento de dicho proceso hidrolítico fue el que se muestra en la tabla 2.
TABLA 2
Rendimiento del proceso hidrolítico a partir de harina de colza. Los datos están expresados en % p/p
La caracterización química de los productos o hidrolizados obtenidos al final del proceso fue la que se muestra en la tabla 3.
(Tabla pasa a página siguiente) TABLA 3
Caracterización química de los productos obtenidos mediante el método de la invención (HIPROEX e HIPROLI) y mediante el proceso de hidrólisis sin alcalase (control). Los datos están expresados en % p/p
La distribución de pesos moleculares de la harina de colza y de los dos hidrolizados obtenidos mediante el método de la invención fue la que se muestra en la tabla 4.
TABLA 4
Distribución de los pesos moleculares de la harina de colza y de los dos hidrolizados obtenidos mediante el método de la invención
Las propiedades reológicas de la harina de colza y de los hidrolizados obtenidos a partir de la misma mediante el método de la invención fueron las que se muestran en la tabla5yenla figura 1.
TABLA 5
Propiedades reológicas de la harina de colza y de los hidrolizados obtenidos a partir de la misma mediante el método de la invención. Los datos están expresados en %. ND: No determinado
a: expresada como gramos de agua absorbida/100 g de muestra.
b: expresada como gramos de agua absorbida/100 g de muestra.
c: porcentaje (%) del volumen de la capa emulsificada.
d: porcentaje (%) del volumen de emulsión inicial.
e: porcentaje (%) del incremento de volumen respecto del volumen inicial.
f: porcentaje (%) respecto del volumen de espuma inicial.
En cuanto a las propiedades biológicas de los hidrolizados de colza obtenidos mediante el método de la invención, éstos presentaron actividad antihipertensiva y actividad antioxidante.
- -
- Actividad antihipertensiva
Se determinó a partir de la actividad inhibidora de las muestras ensayadas hacia la enzima convertidora de angiotensina (ECA) implicada en la regulación de la presión arterial (Hayakari et al., 1978, Anal. Biochem., 84: 361-369). Se expresaron los resultados en IC50, definida ésta como la concentración necesaria de muestra para inhibir el 50% de la actividad de la enzima (tabla 6).
TABLA 6
Actividad inhibidora de la ECA de la harina de colza y de sus hidrolizados
- -
- Actividad antioxidante
Se determinó según el método descrito por Miller (Miller, 1971, Journal of the American Oil Chemists’ Society, 48:2) a partir del cual se mide espectrofotométricamente la decoloración del β-caroteno en presencia de los productos de oxidación del ácido linoleico (figura 2).
Ejemplo 2
Obtención de hidrolizados proteicos de girasol
El proceso hidrolítico para la obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos a partir de harina de girasol se llevó a cabo bajo las siguientes condiciones: -[Sustrato]: 10% (p/v); 0,25% Na2SO3 (p/p), -Enzima: Alcalase® 2.4 L, -Relación Enzima/Sustrato: 0,001 UA/g proteína, -Temperatura: Temperatura ambiente (20ºC), -pH: 11, -Tiempo de reacción: 1 hora.
El rendimiento del proceso hidrolítico fue el que se muestra en la tabla 7.
TABLA 7
Rendimiento del proceso hidrolítico a partir de harina de girasol. Los datos están expresados en % p/p
La caracterización química de los productos o hidrolizados obtenidos al final del proceso fue la que se muestra en la tabla 8.
TABLA 8
Caracterización química de los productos obtenidos mediante el método de la invención (HIPROEX e HIPROLI) y mediante el proceso de hidrólisis sin alcalase (control). Los datos están expresados en % p/p
La distribución de pesos moleculares de la harina de girasol y de los dos hidrolizados obtenidos mediante el método de la invención fue la que se muestra en la tabla 9.
TABLA 9
Distribución de los pesos moleculares de la harina de girasol y de los dos hidrolizados obtenidos mediante el método de la invención
Las propiedades reológicas de la harina de girasol y de los hidrolizados obtenidos a partir de la misma mediante el método de la invención fueron las que se muestran en la tabla 10 y en la figura 3.
TABLA 10
Propiedades reológicas de la harina de girasol y de los hidrolizados obtenidos a partir de la misma mediante el método de la invención. Los datos están expresados en %. ND: No determinado
a: expresada como gramos de agua absorbida/100 g de muestra.
b: expresada como gramos de agua absorbida/100 g de muestra.
c: porcentaje (%) del volumen de la capa emulsificada.
d: porcentaje (%) del volumen de emulsión inicial.
e: porcentaje (%) del incremento de volumen respecto del volumen inicial.
f: porcentaje (%) respecto del volumen de espuma inicial.
En cuanto a las propiedades biológicas de los hidrolizados de girasol obtenidos mediante el método de la invención, éstos presentaron actividad antihipertensiva (tabla 11) y actividad antioxidante (figura 4).
TABLA 11
Actividad inhibidora de la ECA de la harina de girasol y de sus hidrolizados
Como puede observarse en estos ejemplos, el hecho de añadir una enzima proteolítica a la solución sustrato de harinas vegetales conllevó un aumento de los rendimientos tanto en el balance de materia como en el de proteína, siendo esto más evidente en el ejemplo realizado con la harina desengrasada de colza.
En ambos ejemplos aquí mostrados, los sobrenadantes obtenidos tras precipitar a pH 4 (HIPROEX) presentaron un contenido proteico mucho más elevado que los observados en los controles sin proteasas como consecuencia del desplazamiento hacia esta fracción de aquellas proteínas que, debido a las hidrólisis enzimáticas, habían perdido o modificado su punto isoeléctrico y, por consiguiente, su facultad de precipitar a este pH. También fue notable el alto contenido en cenizas de esta fracción lo cual, sin embargo, no supondría ningún problema a la hora de ser utilizada en preparaciones alimenticias tras ser sometida a un proceso de filtración o ultrafiltración previo a su incorporación a cualquier alimento, proceso éste de ámbito obligatorio en el campo de la industria alimentaria. Destacó igualmente su alta solubilidad en el amplio rango de pH estudiado (2-12) así como unas propiedades reológicas aceptables. De igual modo, este hidrolizado presentó mejores actividades antioxidativas y reguladoras de la tensión arterial que el hidrolizado limitado y que las proteínas intactas de las que procedía. En este sentido, dicho producto resultó de gran valor añadido debido a su potencial uso como aditivo en la formulación de alimentos funcionales.
Por otra parte, la fracción precipitada (HIPROLI) presentó valores proteicos importantes superiores al 60% en cualquier caso, mostró una composición química similar a las obtenidas en los controles sin tratamiento enzimático y una ligera mejora en cuanto a solubilidad proteica frente al pH, debido al suave incremento en el grado de hidrólisis de la partida proteica de este producto. Este grado de hidrólisis limitado, inferior al 10%, le confirió unas notables propiedades reológicas otorgándole así unas características valiosas para ser usado en repostería, pastelería o elaboración de derivados cárnicos. Igualmente, y en menor medida que el hidrolizado proteico extensivo, presentó unos valores de actividades biológicas apreciables, por lo que aportaría un beneficio mayor a los productos a los que fuera añadido.
Claims (30)
- REIVINDICACIONES1. Método de obtención de un hidrolizado proteico limitado y un hidrolizado proteico extensivo que comprende:
- a.
- hidrolizar enzimáticamente un residuo agroindustrial proteico,
- b.
- centrifugar el hidrolizado obtenido en el paso (a),
- c.
- disminuir el pH del sobrenadante obtenido en la centrifugación del paso (b) hasta un valor de entre3y5,
- d.
- centrifugar el sobrenadante del paso (c),
- e.
- separar el sobrenadante del precipitado obtenidos en la centrifugación del paso (d), y
- f.
- secar el sobrenadante y el precipitado separados en el paso (e).
-
- 2.
- Método según la reivindicación 1 donde el residuo agroindustrial proteico del paso (a) comprende menos de un 6% (p/p) de grasas.
-
- 3.
- Método según cualquiera de las reivindicaciones1ó2 donde el residuo agroindustrial proteico del paso (a) comprende entre un 15% y un 50% (p/p) de proteínas.
-
- 4.
- Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 donde el residuo agroindustrial proteico del paso (a) se encuentra a una concentración de entre un 5% y un 10% (p/v).
-
- 5.
- Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 donde el residuo agroindustrial proteico del paso (a) es una harina proteica vegetal.
-
- 6.
- Método según la reivindicación 5 donde la harina proteica vegetal procede de un vegetal seleccionado de la lista que comprende: girasol, colza, soja, pepita de uva, garbanzo, altramuz, lenteja o germen de algarroba.
-
- 7.
- Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 donde la enzima empleada en la hidrólisis enzimática del paso (a) es una endoproteasa.
-
- 8.
- Método según la reivindicación 7 donde la endoproteasa se selecciona de la lista que comprende: tripsina, quimotripsina, pancreatina, pepsina, papaína, alcalasa, subtilisina o flavorzima.
- 9. Método según la reivindicación 8 donde la endoproteasa es la alcalasa.
-
- 10.
- Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 donde la relación enzima/residuo agroindustrial proteico del paso (a) se encuentra en un rango de entre 0,001 y 0,01 UA/g.
-
- 11.
- Método según cualquiera de las reivindicaciones1a10 donde la hidrólisis enzimática del paso (a) se realiza a unpH de entre8y11.
-
- 12.
- Método según cualquiera de las reivindicaciones1a11 donde la hidrólisis enzimática del paso (a) se realiza a una temperatura de entre 18 y 25ºC.
-
- 13.
- Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 donde la hidrólisis enzimática del paso (a) se realiza durante un período de tiempo inferior o igual a 1 hora.
-
- 14.
- Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 donde la hidrólisis enzimática del paso (a) se realiza en agitación continua.
-
- 15.
- Método según cualquiera de las reivindicaciones1a14 donde la disminución del pH del paso (c) se realiza mediante la adición de HCl.
-
- 16.
- Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15 donde el secado del paso (f) se realiza mediante atomización.
-
- 17.
- Hidrolizado proteico extensivo obtenible mediante el secado del sobrenadante en el paso (f) del método según cualquiera de las reivindicaciones1a16.
-
- 18.
- Hidrolizado proteico limitado obtenible mediante el secado del precipitado en el paso (f) del método según cualquiera de las reivindicaciones1a16.
-
- 19.
- Uso del hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 17 para la elaboración de un medicamento.
-
- 20.
- Uso del hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 17 para la elaboración de un suplemento alimenticio.
-
- 21.
- Uso del hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 17 o del hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 18 para la elaboración de un cosmético.
-
- 22.
- Uso del hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 17 o del hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 18 para la elaboración de un alimento.
-
- 23.
- Uso del hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 22 donde el alimento es un alimento funcional.
-
- 24.
- Uso del hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 22 donde el alimento es un alimento de repostería.
-
- 25.
- Uso del hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 22 donde el alimento es un alimento de panadería.
-
- 26.
- Uso del hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 22 donde el alimento es un alimento elaborado.
-
- 27.
- Alimento que comprende el hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 17 y/o el hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 18.
-
- 28.
- Cosmético que comprende el hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 17 y/o el hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 18.
-
- 29.
- Composición que comprende el hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 17 y/o el hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 18.
OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCASN.º solicitud: 201031228ESPAÑAFecha de presentación de la solicitud: 05.08.2010Fecha de prioridad:INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICADOCUMENTOS RELEVANTES- Categoria
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- El presente informe ha sido realizado � para todas las reivindicaciones � para las reivindicaciones nº:
- Fecha de realizaci6n del informe 22.08.2011 Examinador A. Maquedano Herrero Pagina 1/4
INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICANº de solicitud: 201031228CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUDA23J1/00 (2006.01) A23J1/14 (2006.01) A23J3/34 (2006.01) C12P21/06 (2006.01) A23L1/305 (2006.01) A61K38/01 (2006.01) A61K8/64 (2006.01)Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)A23J, C12P, A23L, A61KBases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados)INVENES, EPODOC, WPI, BIOSISInforme del Estado de la Técnica Página 2/4OPINION ESCRITANº de solicitud: 201031228Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 22.08.2011Declaraci6n- Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-29 SI NO
- Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-29 SI NO
Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).Base de la Opini6n.-La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.Informe del Estado de la Técnica Página 3/4OPINION ESCRITANº de solicitud: 2010312281. Documentos considerados.-A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.- Documento
- Numero Publicaci6n o Identificaci6n Fecha Publicaci6n
- D01
- ES 2173036 A1 (PEPTONAS VEGETALES S L) 01.10.2002
- D02
- WO 9215697 A1 (NOVO NORDISK AS) 17.09.1992
- D03
- US 3741771 A (POUR-EL A et al.) 26.06.1973
- D04
- US 2003165612 A1 (SANZ GUTIERREZ PEDRO) 04.09.2003
- D05
- EP 0495391 A1 (CPC INTERNATIONAL INC) 22.07.1992
- D06
- EP 0421105 A1 (MERCK PATENT GMBH) 10.04.1991
- D07
- US 4100024 A (ADLER-NISSEN JENS LORENZ) 11.07.1978
- 2. Declaraci6n motivada segun los articulos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecuci6n de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaraci6nLa solicitud reivindica un procedimiento para la obtención de hidrolizados proteicos a partir de residuos agroindustriales proteicos mediante hidrólisis enzimática. Mediante este procedimiento se obtienen dos tipos de hidrolizados: limitados (con bajo grado de hidrólisis -entre el 1-10%-) y extensivos (con grados de hidrólisis superiores al 10%). Estos dos tipos de productos pueden ser utilizados en distintas aplicaciones a nivel alimentario y cosmético. El procedimiento incluye las etapas de hidrólisis enzimática directa del residuo agroindustrial; centrifugación del hidrolizado; disminución del pH del sobrenadante obtenido; separación del sobrenadante y el precipitado y secado de ambos. D01-D07 reflejan el estado de la técnica anterior. Son procedimientos de obtención de hidrolizados proteicos a partir de residuos vegetales en los que se lleva a cabo una hidrólisis enzimática. Sin embargo, en ninguno de ellos las etapas coinciden con las del método de la solicitud, ni se obtienen dos tipos de hidrolizados con distinto grado de hidrólisis como en el caso de la solicitud. Por todo ello, se considera que la solicitud cumple los requisitos de novedad y de actividad inventiva en el sentido de los artículos 6.1 y 8.1 de la Ley 11/1986 respectivamente.Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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