ES2871528T3

ES2871528T3 - Concentración por congelación de zumo de raíces o tubérculos

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Publication number: ES2871528T3
Application number: ES17715794T
Authority: ES
Inventors: Marco Luigi Federico Giuseppin; Stefano Iannacone; Wybren Koopmans; Robin Eric Jacobus Spelbrink; Jacqueline Alida Maria Berghout
Original assignee: Cooperative Avebe UA
Current assignee: Cooperative Avebe UA
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2017-02-22
Publication date: 2021-10-29
Anticipated expiration: 2037-02-22
Also published as: RU2720319C2; EP3419435B1; US11477997B2; US20190082715A1; US12004535B2; JP2019506876A; JP6900386B2; PL3419435T3; EP3909434A1; RU2018129785A; US20230032781A1; CA3014743A1; RU2018129785A3; MX2018010051A; DK3419435T3; WO2017146568A1; CA3014743C; CN109068681A; EP3419435A1

Abstract

Un procedimiento para tratar zumo de raíces o tubérculos, que comprende a) un pretratamiento del zumo de la raíz o del tubérculo para eliminar los lípidos de la raíz o del tubérculo hasta un nivel por debajo de 28 g/kg de peso seco, en el que el pretratamiento comprende la floculación utilizando una poliacrilamida, en combinación con un politanino y k-carragenina a una temperatura por debajo de 18 °C; b) enfriar el zumo de la raíz o del tubérculo a una temperatura de -0.3 °C a -16 °C para formar cristales de hielo; y c) separar los cristales de hielo del zumo de raíz o tubérculo para obtener, como primer producto de zumo de raíz o tubérculo, un zumo concentrado de raíz o tubérculo, en el que el zumo concentrado de raíz o tubérculo se somete a ultrafiltración con una membrana que tiene un límite de peso molecular (MWCO) de 5-10 kDa para obtener al menos una fracción de un producto aislado de proteína de raíz o tubérculo, y, como segundo producto de zumo de raíz o de tubérculo, un zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas que comprende aminoácidos libres.

Description

DESCRIPCIÓN

Concentración por congelación de zumo de raíces o tubérculos

La invención está en el campo del tratamiento del zumo de raíces o tubérculos, en particular zumo de patata. El zumo de raíz o tubérculo es un líquido acuoso derivado de raíces o tubérculos que puede obtenerse, por ejemplo, como subproducto después del aislamiento de almidón de tubérculos de patata, o de una corriente secundaria derivada del corte y procesamiento de patatas de consumo en la preparación de, por ejemplo, patatas fritas. El zumo de raíz o tubérculo es rico en diversos péptidos funcionales, así como en otros componentes. Además, está disponible a gran escala debido a la escala a la que se procesan las raíces o los tubérculos, de la manera más destacada las patatas. Esto hace que el zumo de raíz o tubérculo sea una fuente potencialmente interesante de diversos componentes.

Sin embargo, un inconveniente del zumo de raíz o tubérculo es que es inherentemente inestable. El zumo de raíz o tubérculo crudo contiene una gran cantidad de enzimas nativas, muchas de las cuales tienen propiedades interesantes. Sin embargo, algunas de estas enzimas son proteolíticas, por lo que degradan otras proteínas y péptidos en el zumo de la raíz o del tubérculo. Por lo tanto, el zumo de raíz o tubérculo crudo pierde su carácter nativo en una hora. La inactivación de estas enzimas, por ejemplo, mediante tratamiento térmico o ácido, no es una opción, porque esto desnaturalizaría las enzimas y destruiría los componentes funcionales interesantes y las propiedades deseables asociadas con el estado nativo.

Además, el zumo de raíz o tubérculo tiende a oxidarse fácilmente. El zumo crudo de raíz o tubérculo contiene muchos ácidos fenócicos, ácidos grasos poliinsaturados, así como ácido lipoico y sulfoaminoácidos, que bajo la influencia del oxígeno del aire y/o enzimas se degradan a diversas especies tóxicas y/o coloreadas. La oxidación también conduce a la conversión de compuestos fenólicos en quinonas que se combinan rápidamente en un residuo de polímero oscuro. Durante la reacción del proceso de oxidación, las proteínas pueden reticularse parcialmente, lo que reduce drásticamente la solubilidad y el estado nativo de las proteínas.

Además, el sabor del zumo de raíz o tubérculo se ve afectado negativamente por tales procesos.

Estos procesos degradantes excluyen el uso de zumo de raíz o tubérculo, incluso ligeramente degradado, para el aislamiento de componentes aptos para alimentos, a menos que también se apliquen costosas técnicas de purificación.

Además, el zumo de raíz o tubérculo está sujeto a la formación de productos de Maillard. Los productos de Maillard se forman a partir de aminas libres y azúcares reductores a temperatura elevada en una serie compleja de reacciones entrelazadas que dan como resultado el oscurecimiento del material y el desarrollo de sabores volátiles. Mientras que en algunos alimentos la reacción es muy deseada, las reacciones incontroladas de Maillard dan como resultado productos oscuros desagradables con un olor a "quemado". Los procesos de secado, en particular, tienden a dar como resultado productos de Maillard.

Las reacciones de hidrólisis y oxidación mencionadas anteriormente se intensifican por la presencia de enzimas endógenas en el zumo de raíz o tubérculo, en particular patatina, polifenol oxidasa y lipoxigenasa. Además, la proteólisis degrada las proteínas en péptidos amargos. Además, el zumo de raíz o tubérculo puede contener altos niveles de microorganismos no deseados que se originan en tubérculos infectados. Con el tiempo y la oportunidad, estos organismos estropearán el zumo. Los compuestos deseables tales como 5'-nucleótidos se desfosforilan en nucleósidos.

Una técnica conocida para eliminar agua de dispersiones o soluciones acuosas que comprenden compuestos inestables es la concentración por congelación. La concentración por congelación de zumo espeso de patata para aislar un material cristalino, en particular nitrato de potasio o fosfato de potasio, se ha mencionado en el documento WO 01/28958, pero el procedimiento mencionado allí no da resultados aceptables cuando se usa zumo de patata fresco porque conduce a la desnaturalización de la proteína de patata, lo cual es indeseable en el presente contexto (el zumo espeso de patata es un zumo de patata coagulado por calor, del que se ha eliminado la proteína coagulada (desnaturalizada) y que posteriormente se concentra).

Además, el zumo de raíces o tubérculos generalmente comprende una variedad de compuestos que interfieren con la formación y el crecimiento del hielo. La presencia de dichos compuestos también tiende a interferir con la filtración, ya que los filtros se obstruyen fácilmente.

Resumen de la invención

La invención proporciona un procedimiento para tratar zumo de raíz o tubérculo, que comprende

a) un pretratamiento del zumo de la raíz o del tubérculo para eliminar los lípidos de la raíz o del tubérculo hasta un nivel por debajo de 28 g/kg de peso seco, en el que el pretratamiento comprende la floculación utilizando una poliacrilamida, en combinación con un politanino y k-carragenina a una temperatura por debajo de 18 °C;

b) enfriar el zumo de la raíz o del tubérculo a una temperatura de -0.3 ° C a -16 °C para formar cristales de hielo; y c) separar los cristales de hielo del zumo de raíz o tubérculo para obtener, como primer producto de zumo de raíz o tubérculo, un zumo concentrado de raíz o tubérculo, en donde el zumo concentrado de raíz o tubérculo se somete a ultrafiltración con una membrana que tiene un límite de peso molecular (MWCO) de 5-10 kDa para obtener al menos una fracción de un producto aislado de proteína de raíz o tubérculo y, como segundo producto de zumo de raíz o tubérculo, un zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas que comprende aminoácidos libres. Además, la invención proporciona productos que comprenden aminoácidos libres de raíces o tubérculos y usos de los mismos.

La invención está definida por las reivindicaciones adjuntas.

Descripción de figuras

Figura 1: dependencia del punto de congelación del zumo de patata del contenido de sólidos solubles.

Figura 2: vista de la salida del filtro de cinturón. El zumo de patata no pretratado procesado con concentración por congelación da como resultado la obstrucción de la tela filtrante.

Figura 3: vista de la salida del filtro de cinturón. Torta de hielo filtrada y lavada obtenida de la concentración por congelación después de pretratamiento por eliminación de lípidos.

Figura 4: conversión de gln en glu por Amano SD-C100S (Amano, JP)

Figura 5: conversión de gln en glu por PreventAse (DSM)

Figura 6: conversión de glu en GABA

Figura 7: las capacidades emulsionantes (CE) de los materiales concentrados por congelación frente a las de1HC PI y los TPI. En general, los materiales concentrados por congelación tenían una CE más alta que e1HC PI, que no podía estabilizar una emulsión en absoluto, y una CE más alta que los TPI.

Figura 8: Capacidad emulsionante (CE) de concentrados de proteína y patata concentrados por congelación en comparación con los productos aislados de proteína total a pH 3.

Figura 9: Resistencia del gel de TPC, TPoC, dTPC concentrados por congelación en comparación con TPI 1 a pH 7.0 y pH 3 a una concentración de proteína del 7% en peso.

Figura 10: Solubilidad de muestras de proteína concentradas por congelación en comparación con muestras de proteína TPI y TP2.

Descripción detallada

a) un pretratamiento del zumo de la raíz o del tubérculo para eliminar los lípidos de la raíz o del tubérculo hasta un nivel por debajo de 28 g/kg de peso seco, en donde el pretratamiento comprende la floculación utilizando una poliacrilamida, en combinación con un politanino y k-carragenina a una temperatura por debajo de 18 °C;

b) enfriar el zumo de la raíz o del tubérculo a una temperatura de -0.3 °C a -16 °C para formar cristales de hielo; y

c) separar los cristales de hielo del zumo de raíz o tubérculo para obtener, como primer producto de zumo de raíz o tubérculo, un zumo concentrado de raíz o tubérculo, en donde el zumo concentrado de raíz o tubérculo se somete a ultrafiltración con una membrana que tiene un límite de peso molecular (MWCO) de 5-10 kDa para obtener al menos una fracción de un producto aislado de proteína de raíz o tubérculo y, como segundo producto de zumo de raíz o tubérculo, un zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas que comprende aminoácidos libres.

El zumo de raíz o tubérculo, en el presente contexto, es zumo de raíces o tubérculos, y en lo sucesivo también puede denominarse "zumo". Las raíces y tubérculos incluyen la especie de patata (Solanum tuberosum o patata irlandesa, un cultivo estacional que se cultiva en zonas templadas de todo el mundo); batata (Ipomoea batatas, un cultivo estacional cultivado en regiones tropicales y subtropicales, utilizado principalmente para la alimentación humana); mandioca (incluida Manihot esculenta, syn. 207 M. utilissima, también llamada mandioca, tapioca o yuca, y también incluye M. palmata, syn. M. alulcis, también llamada yuca dulce, que son cultivos semipermanentes que se cultivan en regiones tropicales y subtropicales); ñame (Dioscorea spp), que se cultiva ampliamente en los trópicos como alimento básico con almidón); yautia (un grupo que incluye varias plantas cultivadas principalmente en el Caribe, algunas con tubérculos comestibles y otras con tallos comestibles, que incluyen Xanthosoma spp., también llamada malanga, nueva cocoyam, ocumo y que también incluye tannia (X. sagittifolium)); taro (Colocasia esculenta, un grupo de aroides cultivados por sus bulbos almidonados comestibles o tallos subterráneos, cultivados en todos los trópicos para la alimentación, también llamados dasheen, eddoe, taro o cocoyam viejo); arracacha (Arracacoa xanthorrhiza); arrurruz (Maranta arundinacea); chufa (Cyperus esculentus); palma de sagú (Metroxylon spp.); oca y ullucu (Oxalis tuberosa y Ullucus tuberositas); ñame y jícama (Pachyrxhizus erosus y P. angulatus); mashua (Tropaeolum tuberosum); pataca o (topinambur, Helianthus tuberosus).

Preferiblemente, la raíz o tubérculo es una patata, batata, mandioca o ñame, y más preferiblemente la raíz o tubérculo es una patata (Solanum tuberosum).

El zumo de raíz o tubérculo, en el presente contexto, es un líquido acuoso derivado de raíces o tubérculos mediante, por ejemplo, prensado, triturado y filtrado, tratamiento de campo eléctrico pulsado, como el escurrimiento de chorros de agua para la producción de productos procesados de raíces o tubérculos como patatas fritas o por otros medios conocidos en la técnica. Los sólidos insolubles en sedimentación están esencialmente ausentes en el zumo de raíz o tubérculo, pero un zumo tal como se obtiene generalmente comprende sólidos en suspensión o precursores solubles que naturalmente forman sólidos por degradación con el tiempo, que no sedimentan o apenas se sedimentan por gravedad, y que son responsables de la turbiedad del zumo. El total de sólidos en suspensión (TSS) indica todo el material sólido presente en forma dispersa en el zumo de raíz o tubérculo. Este material sólido es lo suficientemente pequeño como para que no se separe en fases de la solución al hundirse hasta el fondo, pero tampoco se disuelve molecularmente. En resumen, TSS es el total de sólidos no disueltos pero dispersos en zumo de raíz o tubérculo.

El zumo de raíz o tubérculo en el presente contexto es zumo de raíz o tubérculo crudo, es decir, zumo de raíz o tubérculo en el que los componentes están presentes en su estado natural. Esto se puede juzgar analizando si las proteínas están en su estado nativo, lo que puede probarse mediante pruebas de (res) solubilidad o escaneo de calorimetría dinámica (Walstra, P. (2003). Proteins. In Physical Chemistry of Foods (pp. 221-267). New York: Marcel Dekker Inc.). Además, el zumo de raíz o tubérculo en el presente contexto de modo preferible es esencialmente sin color. Esto se puede ver analizando el color total del zumo de la raíz o del tubérculo.

El color total se determina como la suma de la absorbancia a 420, 520 y 620 nm en una solución de 4.5% en peso de sólidos. Para los zumos que tienen un contenido de sólidos diferente, la solución se puede diluir, por ejemplo, al 4.5% en peso para determinar el color total directamente, o el color total se puede obtener matemáticamente ajustando el contenido de sólidos, por ejemplo, en caso de que el contenido de sólidos del zumo sea inferior a 4.5 wt. %.

Se puede usar un zumo en el presente contexto tal como se obtiene. Sin embargo, el zumo de raíz o tubérculo en el presente contexto puede haber sido sometido a ciertos tratamientos que no afectan o apenas afectan el estado natural crudo de los componentes del zumo.

Por tanto, el zumo de raíz o tubérculo puede diluirse o concentrarse opcionalmente antes del presente procedimiento. La dilución se puede lograr mediante la adición de un disolvente no desnaturalizante de proteínas (preferiblemente agua), que comprenda menos proteínas y/o sales que el zumo de raíz o tubérculo que se va a diluir. Del modo más preferible, el disolvente no desnaturalizante de proteínas es agua normal, que puede tener un pH entre 4 y 8. Los ácidos y/o sales que son adecuados para alcanzar este pH se definen en otra parte.

La concentración de zumo de raíz o tubérculo se puede lograr mediante procedimientos convencionales. Los procedimientos adecuados incluyen evaporación, concentración de membrana (también llamada "ósmosis inversa"), así como separación basada en membrana alternativa, como destilación por membrana (MD) y pervaporación (PER).

La evaporación generalmente utiliza la separación de fases gas-líquido y es relativamente económica. El experto en la materia conoce bien los procedimientos que dan como resultado la concentración de zumos mediante evaporación.

Usando la evaporación, es posible alcanzar cualquier contenido de materia seca, hasta aproximadamente el 100% en peso, pero por evaporación también se pueden obtener soluciones con un alto contenido de materia seca, tal como hasta el 50% en peso. Sin embargo, la evaporación conlleva el riesgo de desnaturalizar las proteínas y suele ser relativamente lenta. Para retener la estructura nativa de la proteína, la evaporación debe realizarse a temperaturas relativamente bajas, como aproximadamente a temperatura ambiente, pero incluso entonces la velocidad lenta a la que se produce la evaporación conduce a un producto de menor calidad.

Por lo tanto, la evaporación se usa preferiblemente junto con técnicas que dan como resultado una proteína aislada desnaturalizada, como la coagulación por calor, aunque puede usarse junto con técnicas usadas para el aislamiento de proteína nativa (véase más adelante).

La ósmosis inversa (RO) se basa en el mecanismo de tamiz molecular de membranas semipermeables que retienen sólidos y compuestos disueltos, así como el zumo concentrado (el retenido) pero dejan pasar el agua (el permeado). Usando ósmosis inversa, existe un límite superior para el contenido de materia seca de aproximadamente 25% en peso, causado por la presión osmótica del zumo de origen.

La ósmosis inversa se puede realizar de dos formas: en modo continuo, se requieren varias unidades de separación de membranas que aumentan la concentración de forma escalonada. En el modo discontinuo, el retenido se recircula de nuevo a la unidad de RO, hasta que se alcanza la concentración deseada. El experto en la materia sabe muy bien cómo configurar una unidad de ósmosis inversa para que un determinado zumo alcance una determinada concentración deseada.

Además, el zumo de raíz o tubérculo que se ha sometido a otros tratamientos que dejan los componentes moleculares del zumo en su estado crudo (es decir, conservando la funcionalidad natural) se contemplan para su uso con la presente invención. Ejemplos de tales tratamientos son la eliminación del almidón, el ajuste del pH, la adición o eliminación de sales, el desespumado, la eliminación de fibras de raíces o tubérculos, la filtración o la cromatografía de lecho expandido.

El ajuste del pH del zumo de raíz o tubérculo se puede lograr por cualquier medio conocido en la técnica como, por ejemplo, mediante la adición de, por ejemplo, ácidos fuertes como HCl, H2SO4, H3PO4, mediante la adición de ácidos débiles como ácido acético, ácido cítrico, ácido fórmico, ácido láctico, ácido glucónico, ácido propiónico, ácido málico, ácido succínico, ácido adípico, ácido tartárico, bisulfito de sodio (formado por SO2 gaseoso o NaHSOs), por adición de bases fuertes como NaOH, KOH, o por adición de bases débiles tales como amoniaco, sosa, potasa o una base conjugada adecuada de los ácidos anteriores. También pueden añadirse combinaciones de estos ácidos y bases, por ejemplo, para obtener un zumo de raíz o tubérculo con pH regulado.

En el contexto de la presente invención, el HCl es un ácido fuerte preferido, el ácido adípico es un ácido débil preferido (porque detiene la conversión de glutamato en GABA) y el hidróxido de sodio o potasio son las bases fuertes preferidas.

Otro tratamiento es la adición o eliminación de sales al o del zumo de raíz o tubérculo. Se pueden agregar sales para estabilizar el zumo crudo de raíces o tubérculos, para controlar reacciones químicas y enzimáticas, para ajustar la conductividad o para ajustar la solubilidad de diferentes especies iónicas. Las sales adecuadas incluyen, por ejemplo, sales de cationes sodio, potasio, magnesio, calcio y aniones cloruro, fosfato, sulfito y acetato. Preferiblemente, las sales a añadir son cloruro de sodio o potasio, fosfato de calcio, sulfito de sodio o potasio y acetato de sodio.

Las sales también pueden eliminarse mediante procedimientos tales como diafiltración, electrodiálisis o desionización capacitiva. Además, se pueden añadir otros compuestos como, por ejemplo, compuestos inhibidores de enzimas proteolíticas. Dichos compuestos son bien conocidos en la técnica.

Otro tratamiento es, por ejemplo, la eliminación del almidón, como es habitual en la obtención industrial de gránulos de almidón. Los procedimientos para eliminar el almidón son bien conocidos. El zumo de raíz o tubérculo en el presente contexto es preferiblemente un subproducto del zumo de raíz o tubérculo del aislamiento del almidón. Es decir, el zumo de raíz o tubérculo en el presente contexto comprende preferiblemente como máximo 1.0% en peso de almidón, más preferiblemente 0.5% en peso, del modo más preferible 0.01% en peso de almidón. Del modo más preferible en el presente contexto, el zumo de raíz o tubérculo se ha sometido a eliminación de almidón y uno o más de los tratamientos de filtración, ósmosis inversa, floculación, sedimentación, separación por ultrasonidos de onda estacionaria o centrifugación.

Preferiblemente, el presente procedimiento se refiere al tratamiento del zumo de raíz o tubérculo a escala industrial, tal como una cantidad de zumo de raíz o tubérculo por línea de proceso de al menos 0.01 m3/h, preferiblemente al menos 0.1 m3/h, más preferiblemente al menos 1 m3/h, incluso más preferiblemente al menos 10 m3/h.

Se ha descubierto que, para poder concentrar por congelación el zumo de raíz o tubérculo crudo en un procedimiento aceptable y económico, es esencial que los lípidos de la raíz o del tubérculo se eliminen del zumo de la raíz o del tubérculo antes de la concentración por congelación. Los lípidos de la raíz o del tubérculo deben eliminarse a un nivel por debajo de 28 g/kg de peso seco, preferiblemente por debajo de 25, más preferiblemente por debajo de 23, más preferiblemente por debajo de 21, más preferiblemente por debajo de 19, del modo más preferible por debajo de 16 g/kg de peso seco. Preferiblemente, los lípidos de la raíz o del tubérculo a eliminar son lípidos insaturados. La cantidad de lípidos de la raíz o del tubérculo en el zumo de la raíz o del tubérculo se puede determinar mediante el procedimiento de Matyash y colaboradores (Matyash V., Liebisch G., Kurzchalia T.V., Shevchenko A., & Schwudke D. (2008), J Lipid Res. 49(5):1137-46 "Lipid extraction by methyl-tert-butyl ether for high-throughput lipidomics").

Es esencial que el tratamiento previo para eliminar los lípidos de la raíz o del tubérculo no afecte o apenas afecte el carácter "crudo" del zumo, es decir, el estado nativo de la proteína en el zumo de la raíz o el tubérculo. La persona experta conoce diversos procedimientos para lograr la eliminación de lípidos de la raíz o del tubérculo sin afectar el estado nativo de la proteína. Estos procedimientos incluyen, por ejemplo, la floculación, sedimentación, flotación, centrifugación o microfiltración.

La floculación se puede lograr mediante electrofloculación usando electrodos de Fe o mediante la adición de compuestos poliiónicos naturales o sintéticos, preferiblemente una combinación de compuestos polianiónicos y policatiónicos naturales y/o sintéticos. Más preferiblemente, la floculación se logra poniendo en contacto un zumo de raíz o tubérculo con un coagulante y un floculante para formar un material de floculación tal como se describe en la solicitud PCT/NL2015/050605, en la cual

a) el coagulante comprende un coagulante catiónico y el floculante comprende una poliacrilamida aniónica con una viscosidad específica de 4 - 6 mPas y una densidad de carga entre 45 y 75%; o

b) el coagulante comprende un silicato polimérico de fórmula SO32" y el floculante comprende una poliacrilamida catiónica con una viscosidad específica de 3-5 mPa s y una densidad de carga como máximo de 30%; o

c) el coagulante comprende un coagulante catiónico y el floculante comprende carragenina;

y en la que el material de floculación se aísla posteriormente del zumo para obtener un zumo de raíz o tubérculo clarificado y un material de floculación.

El procedimiento de la invención para lograr la eliminación de lípidos de la raíz o del tubérculo sin afectar el estado nativo de la proteína es la floculación usando una poliacrilamida como Superfloc A150 de Kemira, en combinación con un politanino (como Bio20 de Servyeco) y k-carragenina (como Gelcarin GP812 del biopolímero FMC).

Un procedimiento alternativo de floculación según esta divulgación usa una carboximetilcelulosa como Walocel CRT 60.000 PA 07 (Dow Chemicals), en combinación con un politanino como BioSO3 (Servyeco) y una k-carragenina como Gelcarin GP812.

La floculación se realiza a una temperatura por debajo de 18°C o menos, como por ejemplo entre 15 y 18°C. A temperaturas por debajo de 22 °C, la tasa de degradación de lípidos en el zumo de raíz o tubérculo se reduce sustancialmente, lo que asegura que los productos aislados comprendan menos productos de oxidación de lípidos.

A temperaturas superiores a 18°C, una parte de los flóculos derivados del zumo de la raíz o del tubérculo muestra una tendencia a "flotar", lo que dificulta la separación. A temperaturas de 18 °C o menos, esta tendencia no existe.

La presencia de lípidos en general tiene el resultado de impedir la concentración por congelación en cualquier grado practicable, de modo que la eliminación de lípidos por debajo de una cantidad de 28 g/kg de peso seco es esencial. Sin embargo, la eliminación de lípidos en el presente contexto puede ser incompleta. Sin embargo, para un producto de alta calidad, se prefiere que al menos los lípidos insaturados se eliminen tanto como sea posible. Los lípidos insaturados generalmente tienen una tasa de degradación más alta que los lípidos saturados, por lo que la eliminación de los lípidos insaturados tiene una mayor influencia en la pureza de los productos aislados que la eliminación de los lípidos saturados. Sin embargo, generalmente la eliminación de lípidos por debajo de una cantidad de 28 g/kg de peso seco es suficiente para permitir el aislamiento de un producto de alta calidad.

La sedimentación se puede lograr mediante la gravedad y las fuerzas centrífugas y una sedimentación mejorada utilizando ondas de ultrasonido estáticas.

La flotación se puede lograr mediante la adición de microburbujas o mediante el envejecimiento del zumo de raíz o tubérculo. La flotación se consigue preferiblemente mediante la adición de microburbujas.

La centrifugación se puede lograr mediante, por ejemplo, una centrífuga de pila de discos o una centrífuga de cubeta. La centrifugación se consigue preferiblemente mediante una centrífuga de pila de discos.

La filtración se puede lograr mediante, por ejemplo, micro-, ultra- o nanofiltración o mediante un filtro de vacío giratorio prerrevestido. La filtración se consigue preferiblemente mediante un filtro de vacío giratorio prerrevestido.

Se prefiere si el procedimiento de la invención también incluye un tratamiento para eliminar los sólidos suspendidos totales (TSS) antes de enfriar el zumo de la raíz o del tubérculo para formar cristales de hielo. La cantidad de TSS se puede determinar determinando la absorbancia de un zumo con un contenido de materia seca de 4.5% en peso a 620 nm.

Los TSS deben eliminarse preferiblemente a un nivel por debajo de 3.2, preferiblemente por debajo de 2.7, más preferiblemente por debajo de 2.4, incluso más preferiblemente por debajo de 2.1, aún más preferiblemente por debajo de 1.7, incluso más preferiblemente por debajo de 0.6 y del modo más preferible por debajo de 0.2 expresado como absorbancia a 620 nm.

Los TSS se pueden eliminar a estos niveles mediante separadores de pila de discos industriales de alta capacidad, centrifugación de alta velocidad o microfiltración.

Preferiblemente, los TSS se pueden eliminar mediante centrifugación a alta velocidad o microfiltración.

Se prefiere mucho un tratamiento previo que elimine tanto los lípidos de la raíz o los del tubérculo como los TSS. Tales procedimientos incluyen floculación, sedimentación, flotación, centrifugación o microfiltración, por ejemplo. Un pretratamiento particularmente preferido en este contexto también es la floculación.

Después de eliminar los lípidos de la raíz o el tubérculo y, opcionalmente, los TSS del zumo de la raíz o del tubérculo mediante uno o más tratamientos previos como se han descrito, el zumo de la raíz o el tubérculo se enfría a una temperatura de -0.3 °C a -14 °C para formar cristales de hielo. Preferiblemente, el zumo de raíz o tubérculo se enfría a una temperatura de -1.5 °C a -12 °C, más preferiblemente a una temperatura de -4 °C a -9 °C, incluso más preferiblemente a una temperatura de -6 °C hasta -9 °C.

El punto de congelación de un zumo de raíz o tubérculo depende de la concentración y el tipo de sólidos solubles. Los valores del punto de congelación para el zumo de raíz o tubérculo a diferentes concentraciones de sólidos solubles se muestran en la figura 1, ejemplificados por el zumo de patata. El contenido máximo de materia seca (que es la cantidad de sólidos solubles) que se puede alcanzar usando una concentración por congelación es del 60% en peso, para zumos que tienen un contenido de proteína relativamente bajo. Con zumos con mayor contenido de proteína, como un zumo de partida para la presente invención, se puede alcanzar un contenido de materia seca de al menos 30% en peso, preferiblemente al menos 40% en peso o más preferiblemente al menos 50% en peso.

En una forma de realización opcional, el zumo de raíz o tubérculo se enfría hasta un punto eutéctico, para cocristalizar un componente cristalino en su punto eutéctico con los cristales de hielo. El punto eutéctico es un punto característico en el diagrama de fases de una mezcla de agua-sal. En el punto eutéctico existe un equilibrio entre hielo, sal (u otro material cristalizable) y una solución con una concentración específica (constante). Esta concentración específica se llama concentración eutéctica y la temperatura a la que se encuentra este equilibrio es la temperatura eutéctica. El punto eutéctico del compuesto cristalino depende de la concentración del o de los sólidos que cristalizan en el zumo de la raíz o del tubérculo.

El punto eutéctico de un compuesto cristalino específico se puede determinar observando la cristalización simultánea tanto del hielo como del otro componente. Cuando no es posible una observación directa, se puede detectar el punto eutéctico cuando no hay cambios en la temperatura final del sistema, independientemente de la cantidad de energía que se ponga en el sistema para un enfriamiento adicional.

Un compuesto que puede cocristalizar con los cristales de hielo es la asparagina. Para esto, el zumo de raíz o tubérculo debe enfriarse a una temperatura de 5 °C a -10 °C, preferiblemente de -2 °C a -8 °C, más preferiblemente de -3 °C a -7 °C, a una concentración de 15 a 30 g de asparagina/L. Del modo más preferible, el punto eutéctico de un zumo de raíz o tubérculo que contiene aproximadamente 30 g/L de asparagina es aproximadamente -4 °C.

Un producto de asparagina que puede obtenerse mediante este procedimiento es generalmente un polvo, con un contenido de materia seca de al menos 90% en peso, preferiblemente al menos 95% en peso, más preferiblemente al menos 98% en peso. La materia seca comprende al menos 53% en peso, preferiblemente al menos 86% en peso de aminoácidos libres. Los aminoácidos comprenden, como % en peso de aminoácidos libres, al menos 90% en peso de asparagina, preferiblemente al menos 95% en peso.

El enfriamiento del zumo de la raíz o del tubérculo para obtener hielo y opcionalmente otros cristales se puede lograr por cualquier medio conocido en la técnica. Preferiblemente, el enfriamiento se logra mediante cristalización en suspensión, cristalización en capa (película) o cristalización en bloque.

En una forma de realización, el enfriamiento se logra mediante cristalización en suspensión, que comprende una fase inicial de formación de núcleos de hielo (nucleación), seguida de una segunda fase que implica el crecimiento de núcleos de hielo en la solución. Esto se puede realizar adecuadamente en un intercambiador de calor de superficie raspada. En un intercambiador de calor raspado, la pared se enfría, de modo que los cristales de hielo tienden a adherirse a la pared enfriada. Los raspadores en movimiento eliminan continuamente esos cristales evitando que el hielo se incruste en el intercambiador de calor.

En otra forma de realización, el enfriamiento se logra mediante cristalización en capas. Esto se puede lograr mediante la cristalización del agua presente en el zumo en una superficie fría haciendo fluir el zumo más allá de la superficie, de modo que se forme una capa de hielo y el zumo se concentre.

La cristalización en bloque se produce cuando una solución líquida está completamente congelada y la temperatura en el centro del producto está muy por debajo del punto de congelación. Posteriormente, se descongela toda la solución congelada y se separa la fracción concentrada de la fracción de hielo mediante descongelación gravitacional asistida o mediante otras técnicas para mejorar la eficiencia de separación.

Los procedimientos preferidos de enfriamiento son la cristalización en suspensión y la cristalización en capas, más preferiblemente la cristalización en suspensión porque permite una velocidad de crecimiento rápida de los cristales de hielo y está asociada con una mejor velocidad de transferencia de calor y por lo tanto una mayor eficiencia energética.

El enfriamiento del zumo de raíz o tubérculo se logra preferiblemente usando una velocidad de enfriamiento lo más alta posible, tal como al menos 4 °C/min, preferiblemente al menos 8 °C/min, más preferiblemente al menos 12 °C/min e incluso más preferiblemente al menos 15 °C/min. El enfriamiento a la temperatura indicada se consigue además preferiblemente dentro de 2 a 10 minutos. El enfriamiento se logra preferiblemente más o menos lineal con el tiempo, pero no debe excluirse el enfriamiento usando varias velocidades en diferentes momentos.

Opcionalmente, después de enfriar el zumo de raíz o tubérculo a una temperatura definida anteriormente, el zumo de raíz o tubérculo se mantiene a esta temperatura durante algún tiempo para permitir que crezcan los cristales de hielo formados. Durante este tiempo, el zumo nunca se mantiene estático, lo que se puede lograr, por ejemplo, mezclando. Preferiblemente, el zumo de raíz o tubérculo se puede mantener a la temperatura indicada durante 1 min a 24 hrs. Preferiblemente, el zumo de raíz o tubérculo se puede mantener a la temperatura indicada durante 30 min a 12 horas, más preferiblemente de 1 a 6 horas.

Además, durante el enfriamiento, el zumo se mezcla preferiblemente, preferiblemente mediante agitación, tal como a 200 - 2000 rpm, preferiblemente a 400 - 1500 rpm, más preferiblemente a 700 - 1100 rpm. Se prefiere una velocidad de agitación por debajo de 1100 rpm, preferiblemente por debajo de 1000 rpm, para minimizar la formación de espuma.

Esta segunda etapa del presente procedimiento da como resultado la formación de cristales de hielo. Los cristales de hielo son preferiblemente agua sustancialmente pura, tal como al menos 70% en peso, preferiblemente al menos 80% en peso, más preferiblemente al menos 90% en peso, del modo más preferible al menos 97% en peso de agua. Los cristales de hielo tienen preferiblemente un tamaño de 1 mm a 10 micras, más preferiblemente de 1 mm a 500 micras, del modo más preferible de 900 a 200 micrómetros. Una micra, en toda su extensión, es igual a un micrómetro. El tamaño de un cristal de hielo, en este contexto, se puede determinar determinando el diámetro en línea recta más larga del cristal de hielo como, por ejemplo, mediante medición de sonda láser en línea microscópica o inspección visual.

Después de formar los cristales de hielo, los cristales de hielo se separan del zumo de raíz o tubérculo para obtener, como primer producto de zumo de raíz o tubérculo, un zumo concentrado de raíz o tubérculo. Los procedimientos adecuados para separar cristales de hielo de zumo de raíz o tubérculo son bien conocidos en la técnica e incluyen, por ejemplo, filtración, columnas de lavado hidráulico y centrifugación.

La filtración se logra preferiblemente usando filtros de 10 a 500 micras, preferiblemente de 20 a 200 micras, más preferiblemente de 40 a 100 micras. La filtración se puede lograr en un procedimiento continuo o por lotes, pero preferiblemente es un procedimiento continuo.

En una forma de realización preferida adicional, la filtración es asistida por vacío, como es bien conocido en la técnica.

Alternativamente, la separación de los cristales de hielo se puede lograr mediante lavado hidráulico. Esto se puede lograr mediante el uso de columnas de lavado hidráulicas.

En el lavado hidráulico, el concentrado se exprime a través de un filtro en la parte inferior de una columna de lavado. De esta manera se forma un lecho empacado de cristales de hielo. Posteriormente, el lecho empacado se empuja hacia arriba. En la parte superior de la columna de lavado, el hielo se raspa y se funde, y parte del agua de fusión se usa para lavar el lecho empacado. En una variación del lavado hidráulico, se usa un pistón para presionar la mezcla de hielo/agua a través del filtro inferior, en cuyo caso la técnica a veces se denomina lavado de pistón.

Además, alternativamente, la separación de los cristales de hielo se puede lograr mediante centrifugación. Esto se puede lograr mediante el uso de una centrífuga de pelado.

El fluido se bombea a un sistema de centrífuga de filtración-clarificación donde se somete a altas fuerzas g (hasta 7500 veces la fuerza de la gravedad), el zumo se separa en una fase pesada (licor madre) y una fase ligera (hielo). La fase líquida, gracias a la alta fuerza centrífuga generada, se separa del hielo y pasa por un filtro situado en la pared de la centrífuga. La torta de hielo comprimido se retira mediante un pelador que transportará el hielo pelado a las conexiones de descarga de hielo. Los sólidos residuales se separan y se eliminan manualmente de las unidades de limpieza manual o se descargan automáticamente con una unidad de estilo de autolimpieza automático.

En caso de que el enfriamiento del zumo de la raíz o del tubérculo estuviera asociado con la cocristalización de un compuesto cristalizable, por ejemplo, la asparagina, este compuesto se separa del zumo de la raíz o del tubérculo con los cristales de hielo. Puede aislarse fundiendo el hielo y posteriormente aislando el compuesto cristalizable mediante procedimientos conocidos tales como, por ejemplo, cristalización o secado.

Después de la separación de los cristales de hielo del zumo de la raíz o del tubérculo, se obtiene un zumo concentrado de la raíz o del tubérculo. El zumo concentrado de raíz o tubérculo comprende al menos 30% en peso de proteína, preferiblemente al menos 35% en peso, más preferiblemente al menos 40% en peso, tal como 30-50% en peso de proteína, preferiblemente 30-60% en peso, más preferiblemente 30-70% en peso de proteína. El contenido de proteína en el zumo concentrado de raíz o tubérculo se expresa como % en peso, basado en la materia seca del zumo. El contenido de proteínas, basado en la materia seca, se puede determinar con el analizador rápido de proteínas Sprint™. La proteína del zumo concentrado de raíces o tubérculos es esencialmente proteína nativa.

Es una clara ventaja de la presente invención que la proteína obtenida por concentración por congelación se degrada menos y, en consecuencia, es de mayor calidad que los productos proteicos conocidos. La proteína obtenida por concentración por congelación se oxida e hidroliza en menor grado que cuando se obtiene de otra forma, como por cromatografía de absorción o microfiltración. Esto se puede ver, por ejemplo, por el contenido de carbonilo. La degradación de la proteína da como resultado grupos carbonilo y, como tal, la cantidad de grupos carbonilo ("contenido de carbonilo") refleja el estado de degradación de la proteína. Cuantos menos grupos carbonilo, menos se degrada la proteína. Con la concentración por congelación como se describe actualmente, es posible obtener un producto aislado de raíz o tubérculo que tiene un contenido de carbonilo más bajo y, por lo tanto, se degrada en menor grado que cuando la proteína se aísla por otros procedimientos.

Además, el valor de anisidina puede usarse para reflejar la calidad de la proteína. El valor de anisidina refleja la cantidad de productos de oxidación de lípidos y, como tal, un valor de anisidina más alto indica un producto de menor calidad. Usando concentración por congelación como se describe actualmente. es posible obtener un producto aislado de raíz o tubérculo de mayor calidad.

Por tanto, la invención se refiere de manera similar a un producto aislado de raíz o tubérculo que comprende una proteína que es de alta calidad y pureza, y no se degrada. Este producto aislado de raíz o tubérculo se puede caracterizar por un contenido de carbonilo de menos de 4.7 mmol/kg de proteína soluble, preferiblemente menos de 4 mmol/kg de proteína soluble. Tal producto aislado de raíz o tubérculo es preferiblemente nativo. Más preferiblemente, el producto aislado de raíz o de tubérculo tiene un color total de menos de 0.7, preferiblemente menos de 0.5.

Opcionalmente, el zumo concentrado de raíz o tubérculo se puede concentrar más para dar como resultado un zumo concentrado de raíz o tubérculo con un mayor contenido de proteínas. Esto se puede lograr mediante, por ejemplo, diafiltración o reparto de dos fases acuosas. Esto puede dar lugar a un zumo concentrado de raíz o tubérculo que comprende al menos 50% en peso de proteína, preferiblemente al menos 60% en peso de proteína, más preferiblemente al menos 65% en peso de proteína o incluso al menos 70% en peso de proteína, tal como 50 - 90% en peso, preferiblemente 60 - 85% en peso, más preferiblemente 65 - 85% en peso de proteína, basado en materia seca.

La diafiltración se puede lograr a través de una membrana de 2 a 15 kDa, preferiblemente una membrana de 3 a 8 kDa, y más preferiblemente una membrana de 4 a 6 kDa, contra agua o solución salina. La temperatura del zumo concentrado durante la diafiltración no debe exceder los 30 °C, y preferiblemente no debe exceder los 25 °C, y más preferiblemente no debe exceder los 18 °C.

El reparto de dos fases acuosas se basa en el reparto de la proteína de interés predominantemente en una fase mientras que los contaminantes residen sustancialmente todos en la otra fase, tal como se ha descrito en Yuzugullu Y. & Duman Y.A. (2015) Prep Biochem Biotechnol.;45(7):696-711., "Aqueous two-phase (PEG4000/Na2SO4) extraction and characterization of an acid invertase from potato tuber (Solanum tuberosum)".

Una ventaja del presente procedimiento es que un procedimiento de concentración por congelación da como resultado apenas un ensuciamiento biológico del zumo de la raíz o del tubérculo. Por tanto, el recuento microbiológico de los zumos y polvos de raíces o tubérculos obtenidos del presente procedimiento permanece bajo y no hay una coloración sustancial durante el tratamiento.

Además, el nivel de TGA de zumo o polvo de raíz o tubérculo después del tratamiento es bajo, y el zumo o polvo de raíz o tubérculo no desarrolla sustancialmente productos de Maillard durante el tratamiento.

Además, se minimizan las incrustaciones y la corrosión del equipo, en relación con otros procedimientos de concentración de zumo de raíz o tubérculo.

Además, el zumo de raíz o tubérculo tratado con el presente procedimiento, y los productos obtenidos a partir de dicho zumo, son esencialmente sin color. Eso es diferente de los productos de la técnica anterior, que invariablemente tienen un distintivo color marrón-amarillo a marrón oscuro debido al ensuciamiento químico y microbiológico.

Además, el contenido de ácidos fenólicos es generalmente bajo.

Es una ventaja adicional que los productos de zumo de raíz o tubérculo y los polvos de raíz o tubérculo obtenidos por el presente procedimiento estén libres de alérgenos y generalmente no se deriven de organismos modificados genéticamente.

El zumo concentrado de raíz o tubérculo, como se obtiene usando el presente procedimiento, puede tratarse adicionalmente para obtener diversos productos. Uno de estos productos puede ser un producto aislado de proteína de raíz o tubérculo. El aislamiento de un producto aislado de proteína de raíz o tubérculo al mismo tiempo también da como resultado, como un segundo producto de zumo de raíz o tubérculo, un zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas que comprende aminoácidos libres.

El zumo concentrado de raíz o tubérculo se somete a ultrafiltración (UF). Las membranas de UF preferidas son membranas de UF anisotrópicas. La capacidad de una membrana de ultrafiltración para retener macromoléculas se especifica tradicionalmente en términos de su límite molecular (MWCO). Un valor de MWCO de 10 kDa significa que la membrana puede retener de una solución de alimentación el 90% de las moléculas que tienen un peso molecular de 10 kDa. El MWCO en el presente contexto es de 5 a 10 kDa.

Después del aislamiento de un producto aislado de proteína de raíz o tubérculo nativa o desnaturalizada, el producto aislado de proteína de raíz o tubérculo se seca preferiblemente. Antes del secado, el producto aislado de proteína de raíz o tubérculo puede concentrarse, preferiblemente en los casos en que el producto aislado se obtiene como una solución de aislado de proteína nativa. La concentración se puede lograr preferiblemente, por ejemplo, mediante concentración por congelación como se describió anteriormente, enfriando el zumo de la raíz o del tubérculo a una temperatura de -0.3 °C a -16 °C para formar cristales de hielo; y separar los cristales de hielo del zumo de la raíz o del tubérculo para obtener un producto aislado proteico concentrado de la raíz o el tubérculo.

La concentración se puede lograr alternativamente mediante ultrafiltración, diafiltración, como se ha descrito para una concentración adicional del primer producto de zumo de raíz o tubérculo, el zumo concentrado de raíz o tubérculo.

El secado del producto aislado de proteína de raíz o tubérculo da como resultado un polvo de proteína de raíz o tubérculo (nativa o desnaturalizada) con un contenido de agua de al menos 10% en peso, preferiblemente al menos 8% en peso, más preferiblemente al menos 5% en peso. El secado de un polvo de proteína de raíz o tubérculo se puede lograr mediante cualquier procedimiento, tal como liofilización, secado por pulverización, secado al vacío o secado en película delgada, preferiblemente secado en película delgada, más preferiblemente secado en película delgada agitada al vacío.

La liofilización se puede lograr congelando el material líquido y sublimando el hielo al vacío, utilizando un equipo de liofilización convencional como, por ejemplo, un sublimador de Zirbus Technology.

Un producto aislado de proteína de raíz o tubérculo esencialmente nativa tiene varias propiedades interesantes. Las proteínas nativas de raíz o tubérculo pueden dividirse tentativamente en tres clases (i) la familia de la patatina, glicoproteínas ácidas de 43 kDa altamente homólogas (40 - 50% en peso de las proteínas de raíz o tubérculo), (ii) inhibidores básicos de la proteasa de 5 - 25 kDa (30 - 40% en peso de las proteínas de la raíz o del tubérculo) y (iii) otras proteínas, principalmente proteínas de alto peso molecular (10 - 20% en peso de las proteínas de la raíz o del tubérculo) (Pots A.M., Gruppen H., Diepenbeek R. van, Leem J.J. van der, Boekel M.A.J.S. van, Wijngaard G., & Voragen A.G.J. (1999), J. Sci. Food. Agric., 79, 1557 1564 "The effect of storage of whole potatoes of three cultivars on the patatin and protease inhibitor content; a study using capillary electrophoresis and MALDI-TOF mass spectrometry").

La patatina es una familia de glicoproteínas que tienen actividades de lípido acil hidrolasa y transferasa y representa hasta el 40% en peso de la proteína soluble total en tubérculos de raíz o tubérculos.

Los inhibidores de proteasa se pueden dividir en diferentes grupos en función de su peso molecular. Los diferentes grupos de inhibidores de proteasa se identifican como inhibidor de proteasa I (peso molecular de aproximadamente 39 kDa), inhibidor de carboxipeptidasa (peso molecular de aproximadamente 4100 Da), inhibidores de proteasa IIa y IIb (peso molecular de aproximadamente 20.7 kDa) e inhibidor de proteasa A5 (peso molecular de aproximadamente 26 kDa). La relación de estos diferentes grupos de inhibidores de proteasa en la proteína total de la raíz o el tubérculo depende de la variedad de la raíz o el tubérculo. Los inhibidores de proteasa de raíz o tubérculo tienen una amplia gama de aplicaciones potencialmente importantes. Los inhibidores de proteasa han demostrado, por ejemplo, ser útiles en el tratamiento de la diabetes, para provocar saciedad en mamíferos, para reducir el riesgo de cáncer de piel, para inhibir el crecimiento de bacterias y para prevenir o tratar la inflamación del prurito de piel e intestino.

Un producto aislado de proteína de raíz o tubérculo nativa puede ser un producto aislado de proteína de raíz o tubérculo general (es decir, que comprende sustancialmente todas las proteínas de raíz o tubérculo en su forma nativa), o puede ser, por ejemplo, un producto aislado de patatina o un producto aislado inhibidor de proteasa. Opcionalmente, un producto aislado de proteína de raíz o tubérculo nativa se puede fraccionar adicionalmente para obtener fracciones de proteína separadas, como se describió anteriormente. Preferiblemente, un producto aislado de proteína de raíz o tubérculo nativa es un polvo de proteína de raíz o tubérculo seco, que puede obtenerse mediante los procedimientos de secado descritos anteriormente.

Otro producto que se obtiene a partir de zumo concentrado de raíces o tubérculos comprende aminoácidos libres. Los aminoácidos libres son aminoácidos que no están incorporados en las proteínas y, por lo tanto, están presentes en el zumo concentrado de raíces o tubérculos como especies disueltas molecularmente, libres en solución.

Los aminoácidos libres incluyen los alfa-aminoácidos naturales alanina, arginina, asparagina, aspartato, cisteína, glutamato, glutamina, glicina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, prolina, serina, treonina, tirosina, y valina. Además, en el contexto de la presente invención el gamma-aminoácido ácido gamma-amino butírico (GABA) se considera un aminoácido.

El zumo concentrado de raíces o tubérculos en general tiene una composición de aminoácidos libres favorable. Los aminoácidos libres de la raíz o el tubérculo se pueden aplicar adecuadamente en forma de zumo concentrado de raíz o tubérculo o de polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo. Debido a que el aislamiento de un producto aislado de proteína de raíz o tubérculo (nativa o desnaturalizada) no da como resultado la eliminación concomitante de aminoácidos libres, el zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas también comprende una composición de aminoácidos libres similarmente favorable. La composición favorable de aminoácidos hace que el zumo concentrado de raíz o tubérculo, y también zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas, sea un material de fuente atractivo para obtener material de aminoácidos de raíz o tubérculo, en forma de solución concentrada o polvo.

Someter zumo concentrado de raíz o tubérculo a cualquiera de los procedimientos anteriores para obtener un producto aislado de proteína de raíz o tubérculo también da como resultado un segundo producto de zumo de raíz o tubérculo, que es un zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas. El zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas comprende aminoácidos libres. El zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas comprende como máximo 1% en peso de proteína, basado en materia seca, preferiblemente como máximo 0.5% en peso, más preferiblemente como máximo 0.25% en peso. %, incluso más preferiblemente como máximo 0.1% en peso. La proteína remanente tiene un contenido de carbonilo de menos de 4.7 mmol/kg de proteína soluble, preferiblemente menos de 4 mmol/kg de proteína soluble, como sigue de lo anterior.

El zumo empobrecido en proteínas se puede secar para obtener un polvo de raíz o tubérculo, que comprende aminoácidos libres. Este polvo también se puede llamar polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo (AAP). El polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo tiene preferiblemente un contenido de materia seca de al menos 90% en peso, preferiblemente al menos 95% en peso, más preferiblemente al menos 98% en peso. El contenido de materia seca se puede determinar secando el polvo en una estufa a 102 °C durante un máximo de 6 h, después de lo cual la muestra se enfría en un desecador. Alternativamente, el contenido de materia seca se puede determinar mediante liofilización. La muestra se pesa antes y después del secado y se puede calcular el contenido de materia seca. Este polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo se puede utilizar como ingrediente de sabor y/o potenciador del sabor, lo que confiere sabor umami o kokumi a un producto alimenticio. Preferiblemente, el ingrediente del sabor y/o el potenciador del sabor confieren un sabor umami. En una forma de realización alternativa preferida, el ingrediente de sabor y/o potenciador del sabor confiere el sabor kokumi. En formas de realización preferidas, el polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo se usa como extracto vegetal que mejora el sabor, o como preparación aromatizante, como aromatizante natural o como ingrediente alimentario.

Antes del secado para obtener un polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo, puede ser preferible concentrar el zumo empobrecido en proteínas como, por ejemplo, liofilizando como se describe anteriormente, enfriando el zumo de raíz o tubérculo para una temperatura de -0.3 °C a -16 °C para formar cristales de hielo; y separar los cristales de hielo del zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas para obtener un zumo concentrado empobrecido en proteínas. Alternativamente, también se puede aplicar cualquiera de los procedimientos descritos anteriormente para concentrar un zumo de raíz o tubérculo descritos anteriormente para concentrar zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas. Además, alternativamente, se puede aplicar de forma adecuada para concentrar zumos empobrecidos en proteínas.

Preferiblemente, un zumo concentrado empobrecido en proteínas tiene un contenido de materia seca de al menos 30% en peso, preferiblemente al menos 40% en peso, más preferiblemente al menos 50% en peso, incluso más preferiblemente al menos 60% en peso, e incluso más preferiblemente al menos 70% en peso.

En general, la concentración y el secado del zumo empobrecido en proteínas se puede lograr mediante cualquiera de los procedimientos anteriores descritos para la concentración y el secado de zumo de raíz o tubérculo (que contiene proteínas), o para soluciones y polvos de producto aislado de proteína de raíz o tubérculo.

Opcionalmente, el procedimiento de la invención comprende una etapa de reducción del contenido de triglicoalcaloides ("TGA") por debajo de 800 mg/kg de materia seca, preferiblemente por debajo de 400 mg/kg de materia seca, más preferiblemente por debajo de 320 mg/kg de materia seca, más preferiblemente por debajo de 200 mg/kg de materia seca, incluso más preferiblemente por debajo de 100 mg/kg de materia seca. Esta etapa puede ser anterior o posterior al presente procedimiento, o puede ser una etapa intermedia. La cantidad de TGA se puede determinar mediante el procedimiento de Alt y colaboradores (Alt V., Steinhof R., Lotz M., Ulber R., Kasper C., & Scheper T. (2005) Eng. Life Sci. 2005, 5, No. 6 "Optimization of Glycoalkaloid Analysis for Use in Industrial Potato Fruit Juice Downstreaming ").

Los procedimientos adecuados para reducir la cantidad de TGA son conocidos en la técnica e incluyen, por ejemplo, absorción, extracción y degradación térmica, enzimática o microbiana.

La absorción de TGA se puede lograr preferiblemente mediante los procedimientos descritos en los documentos WO 2008/056977 o WO2008/069651. Brevemente, estos procedimientos incluyen la absorción de glicoalcaloides desde el zumo de raíz o tubérculo a carbón activo o arcilla, y la filtración subsiguiente del zumo de raíz o tubérculo para eliminar la arcilla o carbón activado y obtener un zumo de raíz o tubérculo del cual se ha eliminado TGA.

Los TGA también puede eliminarse mediante calentamiento, en un procedimiento similar al descrito anteriormente para aislar un producto aislado de proteína de raíz o tubérculo desnaturalizado.

Por lo tanto, la invención se refiere igualmente al polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo, obtenible mediante el presente procedimiento, con un contenido de materia seca de al menos 25% en peso, que comprende, como porcentaje de materia seca, al menos 16% en peso de aminoácidos libres, cuyos aminoácidos libres comprenden como % en peso de aminoácidos libres, al menos 20% en peso, preferiblemente al menos 25% en peso de la suma de glutamina, glutamato y ácido gamma-amino butírico y al menos 25% en peso, preferiblemente al menos 30% en peso de la suma de asparagina y aspartato. Preferiblemente, el producto de zumo de raíz o tubérculo o polvo de aminoácido de raíz o tubérculo que se puede obtener mediante el presente procedimiento tiene un contenido de materia seca de al menos 30% en peso, preferiblemente al menos 40% en peso, más preferiblemente al menos 50% en peso. En una forma de realización muy preferida, el producto de zumo de raíz o tubérculo se somete a las etapas de concentración y/o secado definidas anteriormente para obtener un polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo, preferiblemente con un contenido de materia seca de al menos 90% en peso, preferiblemente al menos 95% en peso, más preferiblemente al menos 98% en peso.

El polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo comprende al menos 16% en peso de aminoácidos libres, como porcentaje de materia seca. Preferiblemente, la materia seca comprende al menos 19% en peso, más preferiblemente al menos 21 % en peso, más preferiblemente al menos 23 % en peso, incluso más preferiblemente al menos 25 % en peso de aminoácidos.

Los aminoácidos en la materia seca de polvo de raíz o tubérculo comprenden al menos 20% en peso, preferiblemente al menos 25% en peso, más preferiblemente al menos 30% en peso de la suma de glutamina, glutamato y ácido gamma-amino butírico y al menos 25% en peso, preferiblemente al menos 30% en peso, más preferiblemente al menos 34% en peso de la suma de asparagina y aspartato. Generalmente, la cantidad de un determinado aminoácido en un polvo de raíz o tubérculo se expresa como % en peso de aminoácidos libres (incluido GABA).

Preferiblemente, la suma de glutamina, glutamato y ácido gamma-amino butírico comprende al menos 10% en peso de glutamato, preferiblemente al menos 20% en peso de glutamato, más preferiblemente al menos 30% en peso de glutamato. Además, la suma de asparagina y aspartato comprende preferiblemente al menos 15% en peso de aspartato, más preferiblemente al menos 20% en peso.

En una forma de realización muy preferida, el procedimiento de la invención comprende una etapa en la que el zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas se somete a un tratamiento enzimático. Los tratamientos enzimáticos preferidos incluyen la conversión del aminoácido libre asparagina en aspartato y/o el aminoácido libre glutamina en glutamato y/u opcionalmente en ácido gamma-amino butírico, o un tratamiento enzimático para convertir ARN en 5'-GMP y/o 5'-AMP. Dichos procedimientos pueden incluir enzimas exógenas o endógenas.

El tratamiento enzimático de la raíz o el tubérculo se puede lograr exponiendo un zumo de raíz o tubérculo a la acción de las enzimas deseadas en condiciones de pH y temperatura que sean apropiadas para cada enzima específica. Estas condiciones se superponen hasta cierto punto.

Las enzimas adecuadas para convertir el aminoácido libre asparagina en aspartato incluyen, por ejemplo, PreventAse (DSM), Acrylaway (Novozymes), Crisantaspase, Colaspase, Elspar y Erwinase, preferiblemente PreventAse.

Se prefiere que el tratamiento enzimático se produzca a un pH de 4.5 a 7, preferiblemente de 5.0 a 6.7, más preferiblemente de 5.5 a 6.5. Se prefiere además una temperatura de 20 a 70 °C, más preferiblemente de 34 a 45 °C.

La dosis de enzima es muy dependiente de la enzima, pero preferiblemente, la dosis de enzima es menos de 4000 ppm, preferiblemente menos de 1000 ppm, más preferiblemente menos de 500 ppm.

Las enzimas adecuadas para convertir el aminoácido libre glutamina en glutamato incluyen, por ejemplo, glutaminasa SD-100CS (Amano Enzymes, JP) a pH 5.0-7.0, preferiblemente 6.2 a 6.8, más preferiblemente alrededor de 6.5. Más preferiblemente, la temperatura está entre 40-70 °C, preferiblemente 50-70 °C, más preferiblemente 55-65 °C.

En una forma de realización preferida adicional, la dosis de enzima es inferior a 1000 mg/L, preferiblemente inferior a 500, más preferiblemente inferior a 250. Alternativamente, PreventAse (DSM), en las condiciones mencionadas anteriormente, también se puede utilizar para efectuar la conversión de asparagina al aspartato.

Preferiblemente, la conversión enzimática de glutamina da como resultado glutamato. Opcionalmente, el glutamato producido de esta manera se puede convertir en ácido gamma-amino butírico. Esto se puede lograr mediante conversión enzimática, por ejemplo, usando descarboxilasa de glutamato. En una forma de realización muy preferida, la descarboxilasa de glutamato está presente de forma endógena en el zumo de raíz o tubérculo para efectuar la conversión de glutamato en GABA.

Otro procedimiento preferido comprende un tratamiento enzimático para convertir ARN en 5'-GMP y/o 5'-AMP. Las enzimas adecuadas incluyen, por ejemplo, RP-1 (enzimas Amano, JP) a una temperatura de 65-75 °C, preferiblemente 70 °C y a un pH entre 4 y 7, preferiblemente entre 4.5 y 6.0, preferiblemente aproximadamente 5.0.

En una forma de realización alternativa preferida, las enzimas nucleasas endógenas que forman el zumo de la raíz o del tubérculo efectúan la conversión del ARN en 5'-GMP y/o 5'-AMP. Esto ocurre preferiblemente a un pH entre 6 y 9, preferiblemente entre 7 y 8, más preferiblemente alrededor de 7.5. Más preferiblemente, la temperatura está entre 60 y 75 °C, preferiblemente alrededor de 70 °C.

En una forma de realización muy preferida, un tratamiento que efectúa la conversión de ARN en 5'-GMP y/o 5'-AMP se combina con Deamizyme 50.000 (enzimas Amano) para convertir 5'-AMP en 5'-IMP.

Cualquier enzima que quede en solución después de las conversiones enzimáticas descritas anteriormente puede eliminarse, por ejemplo, mediante ultrafiltración, como se conoce en la técnica y se describe anteriormente. Por consiguiente, la invención se refiere además a un procedimiento como se describe anteriormente, que comprende además una etapa de ultrafiltración para eliminar las enzimas residuales.

Tales conversiones pueden, por ejemplo, aumentar el nivel de glutamato en relación con la glutamina y el nivel de aspartato en relación con la asparagina, o aumentar el contenido de 5'-GMP y/o 5'-AMP y/o 5'-IMP. Preferiblemente, tal tratamiento da como resultado un producto de zumo de raíz o tubérculo o polvo de aminoácido de raíz o tubérculo en el que la suma de glutamina, glutamato y ácido gamma-aminobutírico comprende al menos 90% en peso de glutamato, preferiblemente al menos 95% en peso glutamato, y en el que la suma de asparagina y aspartato comprende preferiblemente al menos 90% en peso de aspartato, preferiblemente al menos 95% en peso. Esta forma de realización es particularmente preferida cuando el producto de zumo de raíz o tubérculo o el polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo se va a usar como ingrediente y/o potenciador de sabor.

Más preferiblemente, el contenido de 5'-GMP y/o 5'-AMP y/o 5'-IMP es al menos 400 mg/kg de materia seca, preferiblemente al menos 600 mg/kg de materia seca, más preferiblemente al menos 900 mg/kg de materia seca y del modo más preferible al menos 1000 mg/kg de materia seca. Esta forma de realización es particularmente preferida cuando el producto de zumo de raíz o tubérculo o el polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo se va a usar como ingrediente del sabor y/o potenciador del sabor.

Un producto alternativo preferido en este contexto comprende al menos 18% en peso de asparagina y/o al menos 40% en peso de aspartato y/o al menos 5% en peso de GABA, expresado como % en peso de aminoácidos libres.

Además, un polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo, que se puede obtener mediante el presente procedimiento, tiene preferiblemente un contenido de amina libre de al menos 1000 mmol/kg de materia seca, preferiblemente al menos 1400 mmol/kg de materia seca, más preferiblemente al menos 1500 mmol/kg de materia seca, incluso más preferiblemente al menos 1800 mmol/kg de materia seca, incluso más preferiblemente al menos 2400 mmol/kg de materia seca según se determina mediante análisis de OPA.

El contenido de amina libre se puede determinar por reacción del zumo de raíz o tubérculo concentrado o polvo de raíz o tubérculo a una concentración de 0.1% en peso con reactivo de orto-ftaldehído ("OPA") y análisis posterior a 340 nm.

Además, un polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo, que puede obtenerse mediante el presente procedimiento, tiene preferiblemente un recuento microbiológico, determinado mediante placa de recuento de aeróbicos viables totales según la norma ISO 4833-1/2013, de menos de 104 UFC/gramo, preferiblemente por debajo de 103 UFC/gramo.

Además, un polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo, obtenible mediante el presente procedimiento, tiene preferiblemente un contenido de ácidos fenólicos de menos de 500 mg/kg de MS, preferiblemente menos de 400 mg/kg de MS, más preferiblemente 300 mg/kg de DM.

Además, un polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo, que se puede obtener mediante el presente procedimiento, tiene preferiblemente una concentración de glicoalcaloides por debajo de 800 mg/kg de materia seca, preferiblemente por debajo de 400 mg/kg de materia seca, más preferiblemente por debajo de 320 mg/kg de materia seca, más preferiblemente por debajo de 200 mg/kg de materia seca, incluso más preferiblemente por debajo de 100 mg/kg de materia seca.

Además, un producto de zumo de raíz o tubérculo o polvo de aminoácido de raíz o tubérculo, que se puede obtener mediante el presente procedimiento, tiene preferiblemente un bajo contenido de productos Maillard. Los productos Maillard son productos que se forman naturalmente a partir de diversos compuestos endógenos durante protocolos de aislamiento conocidos. Como tal, su formación debe suprimirse tanto como sea posible. La cantidad de productos de Maillard se puede estimar por la cantidad de hidroximetilfurfural. La cantidad de hidroximetilfurfural debería ser preferiblemente menor de 5 mg/kg de peso seco, preferiblemente menor de 2.5 mg/kg de peso seco, más preferiblemente menor de 1 mg/kg de peso seco. Además, las furosinas, que son otro indicador de los productos Maillard, están preferiblemente por debajo de 300 mg/kg de materia seca, más preferiblemente por debajo de 100 mg/kg de materia seca, incluso más preferiblemente por debajo de 5 mg/kg de materia seca y del modo más preferible por debajo de 4 mg/kg materia seca.

Los productos Maillard son productos que se forman siempre que los azúcares reductores se encuentran junto con compuestos amino tales como proteínas, péptidos, aminoácidos o aminas. La determinación de los productos de Maillard incluye muchos productos diferentes, ya que no existe una única vía para la reacción de Maillard. La reacción de Maillard se puede seguir midiendo la cantidad de grupos amino primarios libres usando el ensayo de ortoftaldialdehído. Alternativamente, se puede determinar el avance del producto en forma de furosinas, y se puede determinar el hidroximetilfurfural con HPLC y un detector UV fotométrico, de acuerdo con el protocolo de Jeuring y Kupers (Jeuring J. & Kuppers F., (1980) J. Ass. Off. Anal. Chem. 63, 1215 ("High Performance Liquid Chromatography of Furfural and Hydroxymethylfurfural in Spirits and Honey ").

Además, un polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo, que se puede obtener mediante el presente procedimiento, tiene preferiblemente un contenido de 5'-nucleótidos 5'-GMP y 5'-AMP y 5'-IMP de al menos 400 mg/kg de materia seca, preferiblemente al menos 600 mg/kg de materia seca, más preferiblemente al menos 900 mg/kg de materia seca, del modo más preferible al menos 1000 mg/kg de materia seca.

Es una ventaja adicional del presente procedimiento que para obtener productos y zumos esencialmente sin color como se define en otra parte, no se requieren tratamientos adicionales, tales como intercambio aniónico o tratamiento con carbón activado. Sin embargo, estos tratamientos pueden aplicarse para lograr otros fines, como la eliminación de TGA o la eliminación de ácidos orgánicos.

Los polvos de aminoácidos de raíz o tubérculo o los zumos de raíz o tubérculo empobrecidos en proteínas de la invención se pueden usar favorablemente como ingrediente del sabor y/o potenciador del sabor, por ejemplo, en forma de un aditivo. Estas composiciones proporcionan un fuerte sabor umami o kokumi a un producto alimenticio. Por tanto, la invención se refiere igualmente al uso de aminoácidos libres provenientes de raíces o tubérculos como ingrediente del sabor y/o potenciador del sabor en aplicaciones alimentarias.

El sabor de umami se considera generalmente un sabor sabroso. Es el quinto sabor junto a los cuatro sabores básicos: ácido, dulce, amargo y salado. El sabor umami se atribuye principalmente al glutamato, pero puede ser promovido por 5'ribonucleótidos, aspartato y potasio. El sabor umami por glutamato también se puede mejorar y reemplazar por gaba en una relación compensatoria. Esto conduce a una reducción sustancial de glutamato y un producto umami con bajo contenido de glutamato (MSG).

Se cree que el sabor de Kokumi no tiene sabor propio, sino que actúa como potenciador del sabor. Se dice que induce sensación de gran bocado, riqueza y continuidad del sabor, pero también proporciona una pegada de sabor inicial. El mecanismo exacto aún no se comprende completamente.

Preferiblemente, la composición proporciona un fuerte sabor a umami. Las composiciones alternativas preferidas proporcionan un fuerte sabor a kokumi.

Por lo tanto, el zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas o el polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo de la invención es muy adecuado para aplicar en aplicaciones de alimentos salados, tales como caldos, consomés, fideos, aderezos, condimentos, salsas, comidas listas para usar o kits de comidas, o partes de los mismos, fondos, salsas, condimentos, composiciones de especias o hierbas o adobos.

La adición a los productos alimenticios puede realizarse en cualquier concentración deseada, tal como 0.1 - 2.0% en peso.

Además, el producto aislado de aminoácidos se puede utilizar como complemento alimenticio.

Con el propósito de claridad y una descripción concisa, las características se describen en este documento como parte de la misma o de formas de realización separadas, sin embargo, se apreciará que el alcance de la invención puede incluir formas de realización que tengan combinaciones de todas o algunas de las características descritas.

La invención se ilustrará ahora mediante los siguientes ejemplos no limitantes.

Determinación del color total

Todas las muestras se diluyeron a 5.0 Bx (correspondiente al 4.5% en peso de materia seca) y se centrifugaron a 14.000 rpm en una centrífuga Eppendorf durante l0 minutos para eliminar los insolubles. Los materiales cuyos valores brix estaban por debajo de 5 se centrifugaron tal cual. Se introdujeron 2 alícuotas de 1 ml del sobrenadante de cada muestra en una cubeta y se colocaron en un espectrofotómetro BioRad SmartSpec Plus. Las absorbancias se leyeron por duplicado a 420, 520 y 620 con respecto a un blanco de agua desmineralizada y se sumaron. Si la absorbancia era superior a 1, la muestra se diluyó con precisión en agua desmineralizada hasta que se pudiera leer la absorbancia.

Determinación del contenido de materia seca

Se pesaron con precisión alícuotas de 2 g de muestras en placas de evaporación de aluminio pesadas previamente en una balanza analítica con un error estándar por debajo de 1 mg. Las muestras se introdujeron en una cámara de secado al vacío que funcionaba a 50 °C a presiones por debajo de 50 mbar y se secaron durante la noche. Las placas se sacaron de la cámara de secado, se dejaron enfriar a temperatura ambiente y se pesaron de nuevo. A continuación, se calculó el contenido de materia seca a partir de las diferencias de masa.

Determinación del nivel de amina libre

Se analizaron muestras para determinar los grupos NH2 libres controlando la reacción específica entre los grupos amina y el orto-ftalaldehído (OPA, CAS 643-79-8).

Se preparó una solución madre de OPA (SigmaAldrich, 00681) disolviendo 5 mg de OPA en 100 pL de etanol al 96%. Se añadieron 5 pL de 2-mercaptoetanol (Merck, 8.05740.0250). Cuando todo el material se disolvió en el etanol, se añadieron 10 ml de un regulador de pH de carbonato 100 mM a pH 10.5. Este reactivo se almacenó lejos de la luz directa y se usó en una hora. Las muestras se diluyeron con precisión hasta una concentración aproximada de 0.1% en peso. Se añadieron 20 pL de muestra diluida a 180 uL de la solución madre de OPA y se incubaron en la oscuridad durante exactamente 1 minuto y 30 segundos, tras lo cual se leyó la absorbancia a 340 nm utilizando un lector de placas ThermoScientific Multiskan GO.

El contenido de amina se determinó frente a una curva de calibración preparada a partir de una solución estándar de ácido glutámico a concentraciones entre 0 y 5 mM.

Determinación del contenido de aminoácidos.

Las muestras se sometieron a análisis de aminoácidos usando HPLC-UV/FLU y/o analizadores de aminoácidos Biochrom usando cromatografía líquida de intercambio iónico clásica con derivatización de Ninhidrina posterior a la columna y detección fotométrica, como se conoce en la técnica.

Determinación del nivel de glicoalcaloides

El nivel de triglicoalcaloides (TGA) en las muestras de raíces o tubérculos se determinó esencialmente de acuerdo con el procedimiento de Alt y colaboradores ((Alt V., Steinhof R., Lotz M., Ulber R., Kasper C., & Scheper T. (2005) Eng. Life Sci. 2005, 5, No. 6 "Optimization of Glycoalkaloid Analysis for Use in Industrial Potato Fruit Juice Downstreaming").

Brevemente, las muestras se disolvieron o diluyeron en una solución de ácido acético al 5% que contenía 20 mM de sal sódica del ácido heptano sulfónico (VWR 152783K) durante al menos 2 horas. Los materiales insolubles se eliminaron mediante centrifugación a 9000 g a temperatura ambiente (Heraeus Multifuge 1 SR, rotor 75002006) y el sobrenadante se filtró sobre un filtro de jeringa GHP Acrodisc de 13 mm con membrana GHP de 0.45 pm (PALL PN 4556T) directamente en un vial de HPLC de 1.5 ml (VWR 548-0004) y se tapó con un tapón de goma/butilo/TEF de aluminio ci 11 mm (VWR 548-0010). Las muestras se introdujeron automáticamente en una columna SPE (Oasis HLB prospect-2/cartucho Symbiosis 2.0 x 10 mm tamaño de partícula 30 pm) a través de un sistema SPE en línea Robotlon (Separaciones). Los glicoalcaloides se eluyeron en una columna Hypersil ODS C18 (250 mm x 4.6 mm 5 pm) y se separaron usando regulador de pH acetonitrilo/fosfato al 50% pH 7.6. Los analitos se detectaron usando el detector Smartline UV 2520 (Knauer) y se cuantificaron en una curva de calibración preparada a partir de glicoalcaloides purificados (a-solanina, Carl Roth 4192,1 y a-chaconina Carl Roth 2826,1).

Determinación del contenido total de ácido fenólico

Una raíz o tubérculo contiene dos especies principales de ácidos fenólicos que se caracterizan por su alta absorbancia molecular específica a 326 nm, a saber, ácido clorogénico y ácido cafeico, el primero de los cuales es con mucho el más abundante. El contenido total de ácido fenólico se determinó midiendo la absorbancia a 326 nm de muestras de zumo de raíz o tubérculo, por referencia a una curva de calibración construida a partir de ácido clorogénico purificado (0 - 5 ug/mL, Caymans Chemical Company 70930). A continuación, se calcularon los niveles de ácido fenólico ("CGA") mediante regresión lineal.

Determinación de sólidos totales en suspension

Se diluyó zumo de raíz o tubérculo hasta un contenido de materia seca de 4.5% en peso, y se determinó la absorbancia a 620 nm usando un espectrofotómetro UV/Vis (BioRad SmartSpec Plus) en cubetas de 1 cm de longitud de trayectoria contra agua desmineralizada. Para muestras con una absorbancia superior a 1, se prepararon diluciones precisas en agua desmineralizada hasta que la absorbancia estuvo por debajo de 1. Los valores informados se corrigieron luego para esta dilución. Para las muestras que tenían un contenido de materia seca menor, la determinación se hizo sobre un contenido de materia seca disminuido y matemáticamente se convertió en un contenido de materia seca de 4.5% en peso.

Determinación del contenido de lípidos.

El contenido de lípidos en las muestras se determinó mediante el procedimiento de Matyash y colaboradores (Matyash V., Liebisch G., Kurzchalia T.V., Shevchenko A., & Schwudke D., (2008) J Lipid Res.;49(5):1137-46 "Lipid extraction by methyl-tert-butyl ether for high-throughput lipidomics ").

Determinación del color total

El color total se determina como la suma de la absorbancia a 420, 520 y 620 nm en una solución de 4.5% en peso de sólidos. Las muestras se centrifugaron a rpm máximas en tubos Eppendorf antes de la medición para evitar que la turbidez contribuya al color. Para los zumos que tienen un contenido de sólidos diferente, la solución se puede diluir, por ejemplo, al 4.5% en peso para determinar el color total directamente, o el color total se puede obtener matemáticamente ajustando el contenido de sólidos, por ejemplo, en caso de que el contenido de sólidos del zumo es inferior al 4.5% en peso. El color total se puede abreviar como "color".

Ejemplo 1: Producción de zumo de patata FC

Producción de concentrado de zumo de patata por congelación-cristalización

Se preparó zumo de patata a partir de patatas de almidón industrial. El material se pretrató mediante floculación a temperatura reducida o se usó tal cual. El zumo de patata sin tratar contenía 42 ± 7 g de lípidos por kg de materia seca.

La floculación del zumo de patata se realizó mediante una versión a baja temperatura de un procedimiento de floculación. Brevemente, la floculación se realizó enfriando 900 L de zumo de patata a 15 °C e introduciendo 11 mg/L de poliacrilamida (Superfloc A150, Kemira), 650 mg/L de politanino (Bio20, Servyeco) y 50 mg/L de k-carragenina (Gelcarin GP812, biopolímero FMC). Este tratamiento redujo el contenido de lípidos por debajo de 25 g/kg de materia seca en el zumo de patata. El régimen de baja temperatura cambió la velocidad de sedimentación inicial de los flóculos de 8 cm/h a 50 cm/h. La proteína se eliminó del zumo pasándola por una membrana de ultrafiltración de PES de 5 kDa (Koch).

El zumo de patata clarificado y el zumo de control sin tratar se sometieron por separado a concentración por congelación en una unidad de concentración por congelación (separaciones EFC BV y ThorIce). Los líquidos se enfriaron previamente a 1 °C y se introdujeron en una cámara de cristalización que operaba a temperaturas entre -0.3 °C y -16 °C para formar una suspensión de hielo.

El hielo en suspensión producido por el generador es un "aguanieve" a baja temperatura, hecho de muchos cristales pequeños creados al raspar el interior de un generador Thor-Ice. (Thor-Ice, Islandia) Los cristales de hielo son pequeños en comparación con un trozo de hielo en escamas. La pequeña partícula de hielo en suspensión produce una transferencia de calor mayor que cualquier otro tipo de hielo. Los cristales esféricos en las partículas de hielo exhiben buenas propiedades de flujo, lo que permite una fácil circulación a través de tuberías y bombas convencionales. Los cristales de pequeño tamaño fluyen hacia las grietas y proporcionan un mayor contacto con la superficie y, por lo tanto, velocidades de enfriamiento mucho más rápidas que otras formas tradicionales de enfriamiento con hielo (como escamas, bloques o conchas).

La característica única de esta máquina de hielo es el hecho de que ha sido desarrollada con una tecnología modular (Thor-Ice). La ampliación del procedimiento se realiza mediante escalamiento. El hielo en suspensión se puede producir con diferentes niveles de densidad, que van desde el 10% hasta más del 90%, gracias al dispositivo de congelación adaptativa que ajusta/equilibra la capacidad de enfriamiento a la corriente del procedimiento y la transferencia de calor. El bloqueo del hielo se evita mediante un sistema de control que suministra refrigerante caliente a la superficie de intercambio de calor cuando el par generado por los raspadores supera un cierto valor.

La temperatura exacta de congelación del zumo en cualquier momento dado dependía del nivel de sólidos disueltos. La cantidad de energía a entregar al sistema es regulada automáticamente por la máquina de hielo que mantendrá constante la producción de hielo, independientemente de la concentración de zumo. Los cristales de hielo se recuperaron continuamente sobre un filtro de cinta de vacío, equipado con una tela filtrante de 80 micras, y se lavaron con zumo preenfriado (1 °C), que se reintrodujo en la cámara de cristalización. El lavado mencionado anteriormente se usa para aumentar la pureza del hielo y al mismo tiempo se usa líquido para alimentar los reactores. El hielo se recuperó a una velocidad máxima de 220 kg por hora (entre 100 y 220 kg/h).

En esta etapa, el zumo de patata sin tratar no se filtró casi inmediatamente debido al ensuciamiento, mientras que el zumo desproteinado, clarificado, se concentró hasta un 40% en peso de materia seca sin ninguna obstrucción perceptible.

En un experimento separado, el zumo de patata obtenido de un procedimiento de extracción de almidón se sometió a un pretratamiento de eliminación de lípidos usando floculación como se describe anteriormente, y se comparó con un zumo crudo. Por lo tanto, se comparó un zumo que contenía proteínas sin lípidos con un zumo que contenía proteínas y que contenía lípidos. La eliminación de lípidos dio como resultado la eliminación concomitante de TSS, como puede verse por la absorbancia de 0.3 del zumo libre de lípidos a 620 nm y la absorbancia de 6.5 del zumo que contenía lípidos a 620 nm.

En este caso, también, la eliminación de lípidos dio como resultado una concentración por congelación eficaz, mientras que el zumo que contenía lípidos no pudo someterse a una concentración por congelación porque los filtros se obstruyeron inmediatamente.

Se realizaron varios pretratamientos diferentes (microfiltración, centrifugación, floculación, separación de la pila de discos; véase tabla 1) para lograr la eliminación de lípidos. En todos los casos, excepto cuando se usa centrifugación a baja velocidad, los resultados fueron comparables a los descritos anteriormente en términos de temperaturas de cristalización y filtrabilidad. Usando microfiltración, centrifugación de alta velocidad y floculación, fue posible la concentración por congelación del zumo de patata. Usando centrifugación a baja velocidad, la filtrabilidad fue tal que no se pudo realizar la concentración por congelación.

Microfiltración: el zumo de patata se envía a través de una membrana especial del tamaño de un poro (0.1 a 10 pm) para separar los microorganismos y las partículas en suspensión. El zumo sin tratar pasa a una velocidad relativamente alta de alrededor de 1-3 m/s y a presiones bajas a moderadas (alrededor de 100-400 kPa) paralelas o tangenciales a la membrana semipermeable en forma de hoja o tubular. Por lo general, se instala una bomba en el equipo de procesamiento para permitir que el líquido pase a través del filtro de membrana.

- Centrifugación de alta velocidad. Se sometieron 20 mL de zumo de patata a centrifugación a 10500 g durante 10 minutos.

- Centrifugación a baja velocidad. El zumo de patata se centrifugó durante 1 minuto a 2900 g para simular la fuerza g y el tiempo de residencia que el zumo de patata típicamente experimenta en el procesamiento industrial del zumo de patata.

Separador: un separador de pila de discos separa los sólidos en un solo procedimiento continuo, utilizando altas fuerzas centrífugas. Cuando los sólidos más densos se someten a tales fuerzas, son forzados hacia afuera contra la pared del recipiente giratorio, mientras que las fases líquidas menos densas forman capas internas concéntricas. La inserción de placas especiales (la "pila de discos") proporciona un área de asentamiento de superficie adicional, lo que contribuye a acelerar el procedimiento de separación.

Un separador de pilas de discos presenta cuatro secciones principales.

1. Zona de entrada: La zona de entrada acelera el zumo hasta la velocidad del recipiente giratorio. El buen diseño de la entrada también evita la formación de espuma, reduce las fuerzas de cizalla en el producto, minimiza los aumentos de temperatura y evita la alteración de los procedimientos de separación que tienen lugar en el recipiente.

2. Área de apilado de discos: las partículas suspendidas (y más pesadas) se transportan al espacio entre los discos mientras se recogen en la sección de descarga de sólidos

3. Sección de descarga de líquidos: Una vez separado, el zumo de patata desgrasado se transporta fuera del separador, desde la parte superior del equipo.

4. La sección de descarga de sólidos: Los sólidos retirados se expulsan continuamente de esta sección, en la parte inferior de la máquina.

Tabla 1: Pretratamientos con el correspondiente contenido de materia seca (%), contenido total de sólidos en suspensión (OD 620 nm) y contenido de lípidos (%), y posibilidad de realizar concentración por congelación.

Ejemplo 2: Niveles permitidos de sólidos en suspensión

La concentración por congelación eficiente de zumo de patata sin tratar se ve obstaculizada por el hecho de que los sólidos suspendidos en el zumo obstruyen los filtros que están destinados a eliminar pequeños cristales de hielo. Si bien se puede tolerar un nivel menor de sólidos en suspensión, los niveles más altos se vuelven cada vez más problemáticos. El nivel permitido de sólidos en suspensión, expresado como turbidez, se investigó en un zumo de patata que se pasó sobre una tela filtrante de 40 micras a una presión diferencial de 0.2 bar.

Se mezcló un zumo de patata floculado como se describe en el ejemplo 1 con "fracción fría" de patata (es decir, una cantidad de zumo de patata disponible antes de la floculación) para formar mezclas con cantidades controladas de sólidos suspendidos. Estas mezclas se pasaron sobre una tela filtrante de 40 micras (Sefar 07-40/25) que cubría un embudo Büchner de 55 mm de diámetro a una diferencia de presión de 0.2 bar, mantenida por una bomba VCP-80 (VWR). La cantidad de líquido que pasó sobre la tela filtrante hasta el momento en que el filtro se obstruyó, se registró hasta un máximo de 1 litro.

Tabla 2: Efecto de la turbidez sobre la cantidad de zumo de patata que pasa sobre una tela filtrante de 40 micras hasta que se obstruye.

Como demuestran los resultados, los niveles elevados de TSS provocan la obstrucción del filtro. Como entenderá el experto en la técnica, la obstrucción puede reducirse aumentando la porosidad del filtro, añadiendo un coadyuvante de filtrado o cualquier tipo de operación en la que el filtro se limpie continuamente. No obstante, los niveles elevados de sólidos en suspensión son perjudiciales para la economía del procedimiento de concentración por congelación en todos los casos.

Ejemplo 3: niveles permitidos de lípidos

La presencia de lípidos en el zumo de patata impide la aplicación de la concentración por congelación. Los lípidos de la patata tienden a interferir con la formación de cristales de hielo. En condiciones libres de lípidos, definidas como un máximo de 28 g/kg de lípidos de materia seca, y preferiblemente menos, la concentración por congelación da como resultado un "fango" de cristales de hielo que se dispersan entre el agua líquida que contiene componentes de patata disueltos. A medida que más y más agua se congela en cristales de hielo, ese líquido se vuelve cada vez más concentrado.

Si, por el contrario, están presentes niveles altos de material lipídico, no se forma un sistema de agua/granizado de hielo adecuado, sino que se forma una textura similar a un "helado" que incorpora todos los componentes que estaban originalmente presentes en el zumo.

Este fenómeno parece análogo al de la fabricación de hielo en el que la inclusión de lípidos da como resultado un "helado" mientras que la ausencia de lípidos da lugar a un tipo de hielo "sorbete".

El efecto de aumentar las cantidades de lípidos en el zumo de patata se determinó realizando una concentración por congelación en mezclas de zumo de patata con contenidos de lípidos definidos. Estas mezclas se prepararon mezclando un zumo de patata que se clarificó por floculación según el ejemplo 1 con una "fracción fría" de patata rica en lípidos (es decir, una cantidad de zumo de patata disponible antes de la floculación). A continuación, se introdujeron alícuotas de 30 ml de estas mezclas en un recipiente de acero inoxidable que se enfrió continuamente con etanol a -20° C. Se proporcionó agitación mediante un mezclador superior mecánico que funcionaba a 200 rpm. El material resultante se evaluó mediante inspección visual.

Ejemplo 4: Comparación del producto obtenido por eliminación de lípidos y posterior concentración por congelación con productos obtenidos por tratamientos conocidos

El material del ejemplo 1 (denominado "muestra 1" y etiquetado como "FC" en este ejemplo) se comparó con diferentes preparaciones que se hicieron basándose en procedimientos de la bibliografía, como se describe a continuación.

Muestra 2, zumo de patata "tal cual": se rallaron tubérculos de patata de almidón industrial (Solanum tuberosum 'Seresta') en un exprimidor de cocina (Braun) equipado con un disco rallador. El zumo, sustancialmente libre de almidón y fibras, se usó "tal cual".

Muestra 3 "GB", solución de proteína de patata según Edens et al 1997 "Composición de alimentos novedosos" WO 97/42834: se suplementaron 1500 ml de zumo de patata con 4.5 g de CaCh*2 H2O (SigmaAldrich C3881) y 2.7 g de Na2HPO4*2H2O (Merck 1.06580) y se agitó durante 5 minutos. El pH se ajustó a 7.5 usando una solución de NaOH de 5M. El zumo de patata se eliminó del material particulado mediante centrifugación durante 1 minuto a 4500 rpm en una centrífuga Mistrall 6000 usando un rotor de 6 cubos con protección contra el viento. El sobrenadante se recogió y se concentró en una unidad de ultrafiltración cargada con una membrana MWCO de polietersulfona de 10 kDa (Millipore, PGLC 15005) que funcionaba a 3 bar. Después de la ultrafiltración, el concentrado se diluyó con agua desmineralizada que contenía 200 mg/L de NaHSO3 (Merck, 1.06657) y se sometió a diafiltración en una muestra que se diluyó a una concentración de proteína del 1% p:v. La solución de proteína resultante se liofilizó y se almacenó a temperatura ambiente hasta su uso.

La muestra 4 "PM" fue protamilasa (Avebe), obtenida de la fábrica de almidón de patata en Gasselternijveen, Países Bajos. La protamilasa es un concentrado del zumo que queda después de la coagulación de la proteína del zumo de patata.

Las muestras 5 "UL" y 6 "UL AC" se prepararon de acuerdo con el procedimiento descrito en Batenburg et al 2015 "Potato derived flavor enhancing composition and method for the manufacture thereof" ["Composición potenciadora del sabor derivada de la patata y procedimiento para la fabricación de la misma"], WO2015000606, con ("UL AC") y sin ("UL") un tratamiento con carbón activado.

Se rallaron 2 kg de patatas de almidón industrial (fábrica de almidón de patata en Gasselternijveen, Avebe) en un exprimidor de cocina equipado con un disco rallador. El zumo se filtró sobre un filtro de vidrio sinterizado no. 2 (Robu H11, borosilicato) y nuevamente sobre un filtro büchner S&S 595 (Schleicher & Shüll, 311.611). La proteína se eliminó hirviendo la solución durante 8 minutos en una placa caliente y filtrando el precipitado. El filtrado se enfrió con agua helada y se mantuvo tal cual (muestra 5) o se trató con 10 g/L de carbón activado Norit CA Plus durante la noche a 4 °C (muestra 6). La mayor parte del carbón se eliminó mediante filtración sobre un filtro Büchner S&S 595 mientras que los finos se eliminaron sobre un filtro de 0.45 micrones (Pall, PN AP-4438T).

La muestra 7 "Fracción líquida de flóculos" se preparó mediante floculación de zumo de patata de acuerdo con el procedimiento de la solicitud de patente EP 14183425.9. El material sólido se extrajo con un volumen igual de agua, obteniendo la muestra.

Tabla 4: Comparación del producto obtenido con el producto obtenido en diversos procedimientos conocidos.

El color total, que es mayor con la degradación adicional de los componentes del zumo, es mucho menor cuando el producto se ha obtenido mediante concentración por congelación.

El zumo de patata tratado térmicamente contiene niveles reducidos de glutamina y niveles aumentados de piroglutamato. Además, la exposición al calor da como resultado un aumento de la furosina del producto Maillard temprano. El tratamiento térmico extenso da como resultado niveles detectables de hidroimetilfurfural (HMF).

Ejemplo 5: Requerimiento de energía

La concentración de la solución de zumo de patata es básicamente un enriquecimiento de la fase sólida a expensas de la líquida. Esta separación se puede lograr de muchas formas, principalmente mediante separación mecánica o cambio de fase. En cambio, la concentración de cambio de fase se realiza aumentando o disminuyendo la temperatura de una solución dada (mezcla de agua). Comenzando en condiciones ambientales, el agua se puede evaporar o congelar; sin embargo, las penalizaciones de energía (que deben considerarse como energía primaria) asociadas con estos cambios de fase son 2260 kJ/kg y 334 kJ/kg a 1 bar, respectivamente.

Por tanto, los principales inconvenientes del tratamiento térmico son el alto consumo de energía y el deterioro inducido por el calor de las características sensoriales (cambios de color, formación de sabores extraños) y nutricionales. Concentración termal

Actualmente, la eliminación de proteínas y la concentración del zumo de patata hasta un contenido de materia seca del 55% (producción de protamilasa) se realizan mediante tratamientos térmicos.

Se usa vapor a alta presión para aumentar la temperatura del zumo de patata de 45 °C a 105 °C para una coagulación y concentración completa de proteínas.

El cálculo teórico se ha realizado utilizando las siguientes ecuaciones:

donde:

m = caudal másico (kg/h);

Tp = temperatura de transición de fase (K);

Td y Tf = son las temperaturas de entrada y salida respectivamente (K);

Cpfeed = capacidad calorífica específica de la primera fase, por debajo de Tp (kJ/kg K);

Cpconc = capacidad calorífica específica de la segunda fase, por encima de Tp;

Cpvapor = capacidad calorífica específica de la segunda fase, por encima de Tp;

AHp = es el calor latente del intercambio de fases (para la evaporación 2260 kJ/kg).

A partir de la ecuación 1, el valor obtenido está en kJ/h, que es la unidad de potencia. Multiplicar este valor por 3600 segundos (1 hora) da la energía, en kJ/s o kW.

Concentración por congelación

Por ser también un procedimiento de cambio de fase, la Ecuación 1 también se aplica aquí. El zumo de patata clarificado se llevó de 15 °C a -15 °C (AT). Se aplicó la capacidad térmica del hielo (cphielo) y el AHp de cambio de fase para el agua, que ocurre a 0 ° Ca 1 bar de presión, es igual a 334 kJ/kg. Se supone que el zumo de patata concentrado que sale de la unidad de concentración por congelación tiene una concentración final del 55% de materia seca.

Los cálculos teóricos del consumo de energía para la concentración por congelación, debido a la relación entre las dos entalpías de vaporización y fusión del agua más el hecho de que la diferencia de temperatura (AT) es menor cuando la solución se enfría, mostraron un valor de reducción de energía del 88% respecto al tratamiento térmico.

El consumo de energía específico derivado del uso de energía real del equipo mostró que la concentración por congelación puede generar ahorros de energía del 64%, en relación con una instalación de evaporación industrial.

Para la tecnología de concentración por congelación, el componente que implica el mayor consumo de energía es el cristalizador (fabricador de hielo). Su eficacia depende no sólo de la diferencia de temperaturas, sino también del tiempo de residencia, que no debe ser superior a unos pocos segundos para que el procedimiento sea energéticamente viable. Esta es la razón por la que se recomienda encarecidamente un sistema de preenfriamiento. Como solución probable para la integración del procedimiento, el hielo producido se puede utilizar como medio de enfriamiento gratuito, ya que no necesita ningún procedimiento de purificación adicional (pureza del hielo > 98%).

Ejemplo 6: Conversión de glutamina y asparagina en glutamato y aspartato

Los aminoácidos asparagina y glutamina generalmente se consideran insípidos, pero pueden convertirse en sus equivalentes aspartato y glutamato que confieren umami mediante preparaciones enzimáticas comerciales.

Se obtuvieron dos de tales preparaciones enzimáticas; PreventAse de DSM y SD-C100S de Amano.

Se determinaron las enzimas óptimas para la conversión de glutamina en zumo de patata artificial. Luego se aplicó cada enzima en condiciones apropiadas en zumo de patata concentrado empobrecido en proteínas que luego se analizó para determinar el contenido de aminoácidos.

Se preparó PJ artificial disolviendo ácido cítrico (Merck 1.00244) a 6.3 g/L, KCl (Prolabo 26759.291) a 7.4 g/L y ajustando el pH con KOH de 1M - 5M a valores de 3, 4, 5, 6. y 7. Se disolvió glutamina (Applichem A3734) a concentraciones de 1.9 g/L o 3.2 g/L respectivamente, correspondientes a los niveles típicos en el zumo de patata. A estas muestras, las enzimas se agregaron a niveles de 0.1% (SD-C100S) o 0.4% (Preventasa). A esto le siguió la incubación a 24, 31, 42, 48 o 60 grados C durante 30 minutos. Las reacciones se interrumpieron mediante la adición de 0.10 volúmenes de NaOH de 1M. Se diluyeron alícuotas de 50 ul de estas muestras en un volumen final de 2.5 ml y se introdujeron en el ensayo de Berthelot. Este procedimiento detecta el amoníaco que se libera tras la conversión de Gln o Asn en Glu o Asp. Se añadieron 100 ul de muestra diluida a una placa de microtitulación. A cada pocillo se le añadió: 20 ul de fenol al 10% en etanol; 20 uL de 5 g/L de nitroprusiato de sodio; 50 uL de una solución oxidante preparada a partir de 1 parte de solución de hipoclorito de sodio y 4 partes de una solución que contiene 20% de citrato trisódico y 1% de NaOH. Después de permitir que la reacción prosiguiera en condiciones ambientales, el complejo de color formado se cuantificó midiendo la absorbancia a 640 nm. Se construyó una curva de calibración a partir de carbonato de amonio a concentraciones entre 0 y 100 micromolar.

Los valores óptimos de pH y temperatura para ambas enzimas se muestran en gráficos de contorno. Existe un claro óptimo para el material Amano tanto en pH como en temperatura. Por el contrario, la enzima DSM solo está levemente influenciada por la temperatura, pero sí responde fuertemente al pH.

Se ensayaron ambas enzimas en zumo de patata concentrado y desproteinado para determinar su capacidad para producir aspartato y glutamato.

Se trataron 150 ml de zumo con 4 mg/L de PreventAse (DSM) a temperatura ambiente (aproximadamente 24 °C) a pH 6.0. Se tomaron alícuotas antes de la introducción de la enzima, después de 1, 2, 24 y 48 horas de incubación. Se trató 1 litro de zumo con 1 mg/mL de Amano SD-C100S a pH 6.5 y 60 °C. Se tomaron alícuotas antes de la introducción de la enzima, después de 1 hora, 3 horas y 24 horas de incubación. Estas muestras se analizaron en busca de aminoácidos libres de acuerdo con los procedimientos descritos anteriormente.

SD-C100S produce solo glutamato, mientras que Preventase produce aspartato (rápidamente) y glutamato (más lentamente).

Tabla 5: Conversión de asparagina en aspartato y de glutamina en glutamato por PreventAse (4 g/L a pH 6.0 y temperatura ambiente). Aminoácido expresado en g/kg de materia seca.

Tabla 6: Formación de glutamato por Amano SD-C100S (1 mg/L a pH 6.5 y 60 °C)

Tiempo (h) Glutamato Aspartato

0 9 14

1 31 14

3 32 14

24 37 15

Ejemplo 7: Conversión de ARN en 5'-nucleótidos

Entre los nucleótidos, solo los nucleótidos de purina cinco prim, 5'-AMP, 5'-GMP y 5'-IMP confieren sabor a umami. Estos nucleótidos se producen mediante la degradación enzimática de los ácidos nucleicos por las enzimas adecuadas. En condiciones desfavorables, las enzimas endógenas pueden degradar los ácidos nucleicos en 3'-nucleótidos que no tienen sabor a umami. Se prepararon cuatro concentrados de zumo de patata desproteinizados diferentes y se expusieron a Amano RP-1G (RNase, Amano, Japón).

Los concentrados se produjeron de la siguiente manera, a partir de zumo de patata floculado que se preparó como se describe en el ejemplo 1:

Concentrado A: se desproteinizó zumo de patata mediante ultrafiltración sobre membranas de 5 kDa. El permeado se recuperó y se concentró por ósmosis inversa y se concentró adicionalmente por evaporación.

Concentrado B: se desproteinizó zumo de patata mediante ultrafiltración sobre membranas de 5 kDa. El permeado se recuperó y se concentró por evaporación.

Concentrado C: el zumo de patata se desproteinizó uniendo la proteína a una resina de intercambio iónico de modo mixto. El zumo empobrecido en proteínas se recuperó y se concentró por ósmosis inversa y se concentró adicionalmente por evaporación.

Concentrado D: El zumo de patata se desproteinizó uniendo la proteína a una resina de intercambio iónico de modo mixto. El zumo empobrecido en proteínas se recuperó y se concentró por ósmosis inversa y se concentró adicionalmente mediante cristalización por congelación.

Se ajustaron alícuotas de 50 ml de todos los zumos a pH 5.0 y se incubaron durante 10 minutos a 95 °C para inactivar la actividad enzimática endógena. Se mantuvieron 25 mL de cada uno como control sin incubar, mientras que los otros 25 mL se trataron con 0.1 g/L de Amano RP-1G a 70 °C durante una hora. Estas muestras se congelaron y enviaron para su análisis externo. Los niveles de 5'-nucleótidos se determinaron por HPLC en una columna Shimadzu WAX-1 con detección de longitud de onda dual a 260 y 280 nm. El 5'-nucleótido más dominante fue el 5'-IMP, indicado en la tabla 7. También se indica la suma de los nucleótidos totales purina cinco prima.

Tabla 7: Nucleótidos 5' antes y después del tratamiento con Amano RP-1G.

Los concentrados que se prepararon mediante técnicas de membrana mostraron niveles relativamente bajos de nucleótidos de 5 prima. Aparentemente, el ARN del que se originan estos nucleótidos no puede atravesar una membrana de ultrafiltración. El procedimiento FC da como resultado la mayor cantidad de nucleótidos 5 prima y también muestra el mayor aumento de estos nucleótidos tras la exposición a una nucleasa. Esto demuestra que el procesamiento en frío retiene el ARN en forma polimerizada.

Ejemplo 8: Degradación hidrolítica y oxidativa de lípidos en zumo de patata en función de la temperatura y el tiempo

El grado de degradación de los lípidos se determinó a diferentes temperaturas en el transcurso de 45 minutos. Brevemente, se rallaron patatas preenfriadas (4 °C) y el zumo se incubó a temperaturas de 3 °C, a una temperatura ambiente de 22 °C o a una temperatura de procedimiento de 37 °C. Dado que el rallado, el manejo y el bombeo del zumo de patata durante el procesamiento a escala industrial da como resultado calor residual, habitualmente se alcanzan temperaturas del zumo de patata entre 30 y 40 °C.

Después de la incubación a 15, 30 y 45 minutos, se pipetearon alícuotas de 5 ml de zumo de patata directamente en mezclas de 5 ml de cloroformo (Merck1.02445) y 10.5 ml de metanol (Prolabo 20847.347) para neeutralizar cualquier reacción enzimática en curso y para facilitar la extracción de lípidos. Esta extracción se realizó según el procedimiento de Bligh & Dyer. El extracto final se evaporó a sequedad al vacío en tubos pesados previamente y la cantidad de material lipídico así recuperado se determinó pesando en una balanza analítica Satorius (Tipo 1712). A continuación, el material lipídico recuperado se volvió a disolver en 5 ml de hexano (Alfa Aesar 33321) para su análisis adicional.

Los niveles de fosfolípidos se determinaron de acuerdo con el procedimiento de Rouser (Rouser, G., Fleischer, S. & Yamamoto, A. (1970) Lipids 5, 494-496) mientras que el nivel de glicolípidos se determinó usando el procedimiento de Orcinol. Brevemente, se evaporaron alícuotas de 100 uL de extracto de lípidos hasta sequedad en tubos de vidrio. Se disolvieron 200 mg de orcinol (SigmaAldrich 447420) en 100 ml de ácido sulfúrico al 70% v:v (Merck 1.00731). Se agregaron 2 mL de esta solución a cada tubo de vidrio y se incubaron durante 20 minutos a 800 °C. Después de enfriar a temperatura ambiente, se leyeron las absorbancias a 505 nm en un Multiskan Go (Thermo Scientific) y se determinaron los niveles de glicolípidos en relación con una curva de calibración preparada a partir de glucosa (Merck 8337.0250).

Los hidroperóxidos, que son los productos de oxidación primarios de los ácidos grasos poliinsaturados, se estimaron mediante el procedimiento de Shanta y Decker (Shanta, N.C and Decker, E.A, 1994, J. AOCS Int, 77, p421-4 "Rapid, sensitive, iron-based spectrophotometric method for determination of peroxide value of food lipids"). Brevemente, se preparó una solución de reactivo de tiocianato férrico mezclando BaCh de 0.132 M (Prolabo 21716.266) en HCl de 0.4 M con un volumen igual de sulfato férrico heptahidratado de 0.144 M (SigmaAldrich F7002). Esta solución se mezcló con un volumen igual de tiocianato de amonio de 3.94 M (Prolabo 21344.237). Se mezclaron 100 uL de material lipídico disuelto en hexano en 1.4 ml de metanol/n-butanol (Prolabo 20808.325) (1: 1 v:v) seguido de la adición de 15 uL del reactivo tiocianato férrico y mezcla completa. Después de 20 minutos, se leyó la absorbancia a 510 nm y se comparó con la de una curva de calibración preparada a partir de hidroperóxido de cumeno (SigmaAldrich 247502), y se expresó como unidades de absorbancia.

Los productos de oxidación secundaria se estimaron midiendo el valor de para-anisidina (pAV) de acuerdo con el procedimiento de la American Oil Chemists Society (AOCS, 2004, Official method Cd. 18-90 en: Official methods and recommended practices of the American Oil Chemists Society). Este procedimiento detecta los aldehídos grasos, en particular los insaturados. Se acepta comúnmente que los valores más bajos de pAV son indicativos de una menor degradación de los ácidos grasos.

Brevemente, a 1.7 ml de extracto lipídico disuelto en hexano se añadieron 0.3 ml de para-anisidina de 20 mM (SigmaAldrich A88255). Se leyó la absorbancia a 350 nm después de 10 minutos, en relación con un blanco de hexano. Los resultados de estos análisis se informan en la tabla 8.

Tabla 8: Degradación hidrolítica y oxidativa de lípidos en zumo de patata

Como puede verse en la tabla 8, los glico- y fosfolípidos intactos se degradan con el tiempo, en particular a temperaturas elevadas. Los productos de oxidación primaria están presentes en niveles algo más altos a temperaturas más altas, pero sus niveles están por debajo del nivel de cuantificación en todos los casos. Por el contrario, los productos de oxidación secundaria indicados por los valores de pAV aumentan rápidamente con el tiempo a temperaturas más altas.

Ejemplo 9: Percepciones gustativas del concentrado/extracto de patata empobrecido en proteínas y un concentrado/extracto de patata empobrecido en proteínas que está enriquecido en aspartato.

Los cuatro sabores básicos, salado, dulce, ácido y amargo podrían estimularse o potenciarse con un extracto de patata empobrecido en proteínas. Además, el quinto sabor, el umami, podría estimularse con el extracto de patata. Además, se puede mejorar la sensación de sabor mecánico, doloroso y térmico. El efecto exacto del extracto de patata depende de la matriz en la que está presente y de cuáles sabores están presentes en la propia matriz. Se hizo una distinción entre base de agua y de grasa, así como una distinción entre sistemas salados y dulces. La cata se realizó a ciegas (unilateral) con un panel de 5 o 10 personas.

Como puede verse en la tabla 9, donde se comparó el extracto de patata con un material de referencia que no tenía el extracto de patata, existen muchas combinaciones diferentes de sensaciones. La mayoría de las sensaciones podrían estar relacionadas con la composición inicial del material de referencia, como la presencia de especias, ají y apio y así se percibió un realce del picante. Siempre que hubo sal, especialmente sin otras especias o hierbas, se percibió una mayor salinidad. Aparte de tales percepciones del gusto, también se mejoraron la sensación cremosa en la boca, la sensación de sabor duradera y ciertos sabores específicos en presencia de extracto de patata, por ejemplo, queso, cítricos, carnes. En el caso de las bebidas alcohólicas, se podría percibir una sensación de alcohol más fuerte.

Como puede verse en la tabla 10, donde se comparó el extracto de patata con un extracto de patata enriquecido en aspartato, existen algunas tendencias en la sensación de sabor. El extracto de patata Asp mejora la dulzura con más frecuencia que el extracto de patata solo, lo que puede estar relacionado con el aspartato que contribuye al sabor umami, y el sabor umami intensifica los sabores dulce y salado. En presencia de 5'-nucleótidos, el sabor umami puede potenciarse aún más. Además, el extracto de patata con aspartato mejora el sabor específico más que el extracto de patata solo. Se observó una sensación en boca más cremosa para el extracto de patata y menos para el extracto de patata con aspartato. El picante se mejoró con el extracto de patata tal cual.

Ejemplo 10: Funcionalidades de la proteína de patata procesada en frío

Procesamiento

Se enfrió zumo de patata fresco (PJ) a 18 °C con un intercambiador de calor y se sometió a un pretratamiento por floculación y posterior sedimentación. El zumo restante se llama zumo de patata clarificado (CPJ) y se pulió en un separador como se describió anteriormente. El CPJ tuvo una absorbancia <0.3 a 620 nm y un contenido de lípidos de 12 g/kg de materia seca.

Se preparó un concentrado de patata total concentrado por congelación (FC TPoC) concentrando el CPJ a aproximadamente 30% en peso de materia seca mediante tecnología de concentración por congelación mediante el procedimiento descrito en el ejemplo 1.

Se preparó un concentrado de proteína total concentrado por congelación (FC TPC) concentrando el CPJ en un sistema de ultrafiltración (UF) equipado con una membrana Koch enrollada en espiral con un límite de membrana de 5 kDa. El retenido de UF se concentró hasta aproximadamente 30% en peso de MS con tecnología de concentración por congelación (separaciones EFC) como se describe en el ejemplo 1.

Se preparó un concentrado de proteína total, diafiltrado, concentrado por congelación (FC dTPC) diafiltrando el CPJ contra agua desmineralizada en un sistema UF equipado con una membrana Koch enrollada en espiral con un límite de membrana de 5 kDa.

El FC TPoC, FC TPC y el FC dTPC se secaron luego mediante liofilización (Sublimator 2x3x3, Zirbus Technology BV, parámetros del procedimiento: bajo vacío (vacío profundo de 0.05 mbar), ultracongelación (-55 °C).

Dos productos aislados de proteína total (TPI) que se produjeron sin procesamiento en frío y con cromatografía como se describe en la patente WO 2008069650 A1, denominados TPI 1 y TPI 2, y un producto aislado de proteína total coagulado por calor (HC PI, disponible en Avebe, Países Bajos) se incluyeron para la comparación. Los TPI se secaron mediante secado por pulverización, el HC PI se secó mediante secado instantáneo.

Composición

Los concentrados de FC obtenidos contienen todas las proteínas de patata, pero dependiendo del procedimiento, tienen diferencias en el contenido de proteína total, lo que los convierte en concentrados de patata total (TPoC) o concentrados de proteína total (TPC o dTPC). Las composiciones de los concentrados secos, así como las de los TPI y del HC PI, se pueden encontrar en la Tabla 11.

Funcionalidad

Se probaron varias funcionalidades proteicas, tales como solubilidad, capacidad emulsionante y resistencia del gel.

Solubilidad

La solubilidad se determinó preparando 50 ml de dispersiones de proteína al 5% en peso (A). Luego, se transfieren 10 ml a un nuevo tubo (B). El tubo (B) se centrifuga (Heraeus Mulitfuge 1S-R, Thermo Electron Company) a 800 g durante 10 min y el sobrenadante se decanta en un nuevo tubo (C). El contenido de materia seca del sobrenadante en el tubo C y de la dispersión de proteína en el tubo A se determinó en un balance de humedad de halógeno (HR83, Mettler Toledo) fijado a 150 °C durante 15 min. A continuación, la solubilidad se expresa como % de MS en C dividido por % de MS en A multiplicado por 100%.

Capacidad emulsionante

La capacidad emulsionante se determinó preparando 50 ml de una dispersión de proteína al 2% en peso, con 0.5 g de NaCl. El pH de la dispersión de proteínas se ajustó a 4.5 con HCl. Se añadieron aproximadamente 100 g de aceite de girasol (Butella) y se preparó una pre-emulsión con un Ultraturrax (IKA T18 digital) a 10.000 rpm durante 30 segundos. La pre-emulsión se transfirió a un recipiente Hobart pretarado (N50), se pesó y luego se batió a la velocidad máxima (3) mientras se alimentaba constantemente el recipiente con aceite de girasol con una bomba (Easy-load Masterflex, Cole Parmer Instrument Company) a 25 rpm. Tan pronto como se rompió la emulsión, se detuvo la bomba y se midió el peso de la emulsión. La capacidad emulsionante se calcula como la cantidad de aceite en g por g de polvo.

Fuerza del gel

La resistencia del gel se determinó midiendo la fuerza máxima (N) en un gel de proteína. El gel se preparó preparando dispersiones de proteína al 8% en peso en agua desmineralizada. El pH se ajustó a 3.0 o 7.0 con HCl o NaOH, y la conductividad se ajustó a 11 mS/cm o 14 mS/cm, a menos que la conductividad de la solución de proteína inicial fuera mucho mayor. Las dispersiones de proteínas se calentaron en un baño de agua a 95 °C durante 45 min, después de lo cual las dispersiones se dejaron enfriar durante la noche en el refrigerador. Al día siguiente, se determinó la resistencia del gel en un analizador de textura (Stable Microsystems) equipado con una celda de carga de 5 kg y una sonda cilindrica de 10 mm. La fuerza de compresión se midió a una distancia de 8 mm, la velocidad de prueba previa fue de 1.5 mm/s y la velocidad de prueba fue de 1.5 mm/s.

Tabla 11: Composición y propiedades fisicoquímicas de un concentrado total de patata (FC TPoC), congelado por congelamiento (FC), un concentrado total de proteína (FC TPC), concentrado por congelación, y un concentrado total de proteína, concentrado por congelación y diafiltrado (FC dTPC), en comparación con el producto aislado de proteína coagulado por calor (HC PI) y dos aislados de proteína total (TPI 1 y 2).

Las muestras concentradas por congelación tenían contenidos de proteína más bajos que e1HC PI y ambos TPI, pero todas las muestras concentradas por congelación tenían una solubilidad mucho mayor que e1HC PI y los TPI. La solubilidad es una propiedad muy importante para la funcionalidad del producto. La conductividad de las muestras concentradas por congelación, a excepción de la versión diafiltrada, fue mucho más alta que la de los HCPI y TPI a una concentración de polvo del 10% en peso. La conductividad es una indicación de los minerales que están presentes en la muestra, lo que indica que las muestras de FC todavía contienen muchos minerales que están presentes naturalmente en la patata, ya que no se agregaron reguladores de pH, sales u otros solventes durante el procesamiento. Los TPI se produjeron mediante procedimientos cromatográficos en los que se utilizaron reguladores de pH de elución y las proteínas se absorbieron de una corriente de zumo de patata. Por lo tanto, la conductividad en los TPI es mucho menor y se ha alterado el equilibrio mineral natural de la patata. El equilibrio mineral tiene una gran influencia en la funcionalidad final de las proteínas de la patata.

La Figura 6 muestra las capacidades emulsionantes (CE) de los materiales concentrados por congelación frente a las del HC PI y los TPI. En general, los materiales concentrados por congelación tenían una CE más alta que e1HC PI, que no podía estabilizar una emulsión en absoluto, y una CE más alta que los TPI.

La Figura 7 muestra la capacidad emulsionante (CE) de concentrados de patata y proteína, concentrados por congelación, en comparación con los aislados de proteína total a pH 3.

Con un contenido de materia seca similar, la resistencia del gel del dTPC concentrado por congelación fue mucho mayor que la del TPI 1 a pH 7 y pH 3 (Figura 8). HC PI no formó un gel a ninguna concentración y pH.

Con un peso de proteína similar en el gel, la resistencia del gel del dTPC, TPoC y TPC concentrados por congelación fue mayor que la de un TPI a pH 7 (y HC PI, que no se muestra en las figuras). A pH 3, la fuerza de gel de FC TPoC es cero y por lo tanto más baja que la de TPI 1, pero la fuerza de gel de FC TPC y FC dTPC es mayor que la de TPI 1 (y HC PI). Estas propiedades son interesantes para una amplia gama de productos alimenticios.

Ejemplo 12

Se prepararon muestras de proteína mediante diversos pretratamientos de acuerdo con el Ejemplo 1. Las muestras de proteína incluían una muestra no pretratada, así como muestras preparadas mediante microfiltración, centrifugación a baja velocidad y floculación. El contenido de carbonilo, que refleja la cantidad de degradación de proteínas, se determinó esencialmente de acuerdo con el procedimiento de Levine et al. (Levine R.L., Garland D., Oliver C.N., Amici A., Climent I., Lenz A.G., Ahn B.W., Shaltiel S., & Stadtman E.R. (1990) Methods Enzymol.; 186:464-78. "Determination of carbonyl content in oxidatively modified proteins.")

Para cada muestra, se diluyeron alícuotas que contenían 4-8 mg de material proteico en 1.8 ml de 1-propanol (A19902, Alfa Aesar) para solubilizar los lípidos residuales y precipitar la proteína. Las muestras se sometieron a ultrasonidos durante 5 minutos en un baño de ultrasonidos y se centrifugaron a 14000 rpm en una centrífuga Eppendorf durante 5 minutos. El precipitado se lavó dos veces más con 1.8 ml de 1-propanol y se disolvió en 500 uL de HCl de 2 M que contenía 2,4-dinitrofenilhidrazina de 10 mM (DNPH, 04732, Sigma Aldrich). El material resultante se incubó en la oscuridad durante 1 hora, mezclando minuciosamente cada 10 minutos. Se añadieron 500 ul de ácido tricloroacético al 20% (T9159, Sigma Aldrich) a cada tubo, seguido de una incubación de 10 minutos en hielo para precipitar la proteína. Las proteínas se recuperaron por centrifugación y se lavaron dos veces con 1 ml de una mezcla 1:1 de etanol (ProLabo 83804.360) y acetato de etilo (109623, Sigma Aldrich) para eliminar el reactivo no enlazado. Los gránulos de proteína se disolvieron mediante una incubación de 1 hora en guanidina/HCl de 6 M (0287, VWR) a 37 °C mientras se mezclaba minuciosamente cada 10 minutos. La solución resultante se eliminó del material no disuelto mediante centrifugación y se leyeron las absorbancias a 370 nm con respecto a la solución de guanidina/HCl de 6M. Los contenidos de carbonilo se calcularon a partir de la absorbancia usando un coeficiente de extinción molar de 22000 L mol-1 cm-1. Para tener en cuenta la pérdida de proteína en las etapas de precipitación, se determinaron las concentraciones finales de proteína en las soluciones de guanidina mediante análisis Sprint (Sprint Rapid Protein Analyzer, CEM). Los resultados se muestran en la tabla 12.

Tabla 12: influencia del tipo de pretratamiento en la degradación de proteínas.

Tipo de tratamiento previo Grupos carbonilo (mmol/kg de proteína ______________________________ soluble)_________________________________ Sin pretratamiento (PJ tal cual) 5.90

microfiltración n 4.59

Centrifugación a baja velocidad 4.22

Floculación 3.48

A partir de estos resultados, está claro que la floculación da como resultado la menor degradación de proteínas y, por lo tanto, el producto de mayor calidad cuando se aísla con concentración por congelación.

Ejemplo 13: Composición y funcionalidad de productos de proteína de patata nativa (comparativo)

En la técnica anterior se conocen varios productos de proteína de patata nativa. Para evaluar si el presente procedimiento da como resultado productos proteicos químicamente distintos, se siguió el procedimiento conocido para obtener productos proteicos de patata nativa y los productos resultantes se compararon con el producto obtenido utilizando el presente procedimiento.

Producto comparativo 1:

Proteína de patata nativa preparada según WO 97/42834

Se añadieron 200 gramos de CaCb * 2H2O a 200 litros de zumo de patata con almidón industrial fresco (Avebe, Gasselternijveen) que contenía 200 mg/L de bisulfito de sodio. La mezcla se agitó durante 5 minutos, después de lo cual se añadieron 360 gramos de Na2HPO4 * 2H2O, seguido de 5 minutos adicionales de agitación. El pH se ajustó a 7.5 usando una solución de NaOH al 20% y la mezcla se pasó por un separador a 100 L/h para separar el precipitado del sobrenadante. El precipitado se descartó y el sobrenadante se concentró en una unidad de ultrafiltración equipada con una membrana Koch de 5 kDa hasta un volumen final de 15 litros. Este concentrado se diafiltró con 45 litros de agua desmineralizada que contenía 9 gramos de bisulfito de sodio hasta un volumen final de, nuevamente, 15 litros. Se almacenaron 4 litros congelados, mientras que 11 litros se secaron por pulverización usando una temperatura de entrada de 175 °C y una temperatura de salida de 75 °C, dando como resultado un polvo blanquecino. El contenido de aminoácidos libres de este material fue de 12.8 g/kg de MS.

Producto comparativo 2:

Proteína de patata nativa según US 2010/0087628

El procedimiento se modificó ligeramente: se produjo proteína de patata nativa de pH bajo a neutro mediante la adición de 200 mg/L de sulfito en un tanque de sedimentación, y luego se ajustó a las condiciones de pH alto que se utilizan en el procedimiento del documento US 2010/0087628. Dado que el documento US 2010/0087628 no informa una etapa de concentración o secado, se usaron las mismas condiciones de concentración y secado que se usaron para las otras proteínas en este ejemplo. Tales etapas son necesarias ya que la concentración de proteína en el eluato es demasiado baja para permitir experimentos de funcionalidad de proteína.

La cromatografía EBA se realizó ajustando zumo de patata industrial a pH 4.8 e introduciendo 7 volúmenes de lecho a una columna cargada con una resina CS174 EBA agarosa-tungsteno-carburo modificada con ligando (Upfront Chromatography, Dinamarca) en orientación de flujo ascendente. El lecho se lavó con regulador de pH citrato de 20 mM, pH 4.8 y la proteína se recuperó por elución usando una solución de hidróxido de sodio a pH 11. El eluato de proteína se concentró por ultrafiltración en una unidad de ultrafiltración de 5 kDa y se secó por pulverización para estabilizarlo hasta que pudiera ser procesado adicionalmente. Este material se redisolvió en agua desmineralizada a una concentración del 10% y se ajustó a pH 11 con el fin de igualar el eluato de NaOH del documento US 2010/0087628. Este material se secó de nuevo por pulverización como anteriormente. El contenido de aminoácidos libres de este material fue de 2.4 g/kg de MS.

Producto comparativo 3:

Proteína de patata nativa mediante cromatografía EBA según EP 1920662

Se produjeron dos aislados de proteína de patata nativa de calidad comercial según el documento EP 1920662; S200 y S300.

Brevemente, la cromatografía EBA se realizó ajustando el zumo de patata industrial a pH 4.8 e introduciendo 7 volúmenes de lecho a una columna cargada con una resina CS174 EBA agarosa-tungsteno-carburo modificada con ligando (Upfront Chromatography, Dinamarca) en orientación de flujo ascendente. El lecho se lavó con regulador de pH citrato de 20 mM, pH 4.8 y la proteína se recuperó por elución con un regulador de pH de ácido fórmico a pH 3 (S200) y con un regulador de pH carbonato a pH 6.0 (S300). El eluato de proteína se concentró por ultrafiltración en una unidad de ultrafiltración de 5 kDa y se secó por pulverización a una temperatura de entrada de 175 °C y una temperatura de salida de 75 °C. El contenido de aminoácidos libres de S200 fue de 3.2 g/kg de MS y el contenido de aminoácidos libres de S300 fue de 0.6 g/kg de MS.

Resultados

Se determinaron el contenido de carbonilo y el contenido de amina para todos los productos comparativos como se describió anteriormente. Los resultados se indican en la tabla 13:

Tabla 13: contenido de amina y contenido de carbonilo de los productos comparativos 1-3:

Ejemplo 14

La funcionalidad de los productos proteicos TPoC y TPC descritos en el Ejemplo 10 se comparó con la funcionalidad de los productos proteicos conocidos, preparados como se describe en el Ejemplo 13. Las características funcionales de solubilidad y capacidad emulsionante son un indicador del grado en que la proteína de patata se ha degradado durante el procedimiento de aislamiento. Se determinaron la solubilidad y la capacidad emulsionante de todas las muestras utilizando los siguientes protocolos estandarizados.

Solubilidad

Los productos proteicos se introdujeron en agua desmineralizada al 1.0% de polvo y se agitaron hasta que se disolvieron, mientras se realizaba una evaluación visual del comportamiento de disolución. Cuando se dispersó o disolvió por completo, el pH se ajustó a 6.0. Los líquidos resultantes se centrifugaron durante 5 minutos a 800 g. Los sobrenadantes se diluyeron 10 veces en una solución de NaOH de 100 mM y la concentración de proteína se determinó midiendo la diferencia de absorbancia entre 280 y 310 nm. La solubilidad se expresó como el porcentaje de señal en las muestras centrifugadas en relación con los controles no tratados.

Capacidad emulsionante

Se prepararon 60 gramos de soluciones de proteína al 2% disolviendo el polvo de proteína con un agitador superior. El pH se ajustó a pH 6 con HCl de 1M. Las pre-emulsiones se prepararon mezclando las soluciones de proteína con 120 gramos de aceite de girasol con un Ultaturrax durante 30 segundos a 10000 RPM. Se transfirieron 150 gramos de pre-emulsión a un mezclador Hobart y mientras se mezclaba a la velocidad más alta, se añadió lentamente aceite a la emulsión a una velocidad constante de 25. La adición de aceite se detuvo cuando la emulsión perdió su viscosidad. La capacidad emulsionante (EC) se expresa como la cantidad total de aceite que se agregó dividida por la cantidad de proteína presente en la pre-emulsión transferida.

Resultados

Las muestras de proteínas que se produjeron mostraron claras diferencias en el comportamiento de disolución, solubilidad y capacidad emulsionante. Además, los diferentes procedimientos de producción produjeron productos con claras diferencias en el olor.

Tabla 14: Propiedades de la proteína de patata nativa que se produce a través de diferentes rutas de procesamiento.

EBA: cromatografía de lecho expansivo; UF: Ultrafiltración; FC: Concentración por congelación. TPoC: concentrado total de patata; TPC: Concentrado de proteína total; Cap. Emuls.: Capacidad emulsionante expresada en gramos de aceite enlazado por gramo de proteína.

Ejemplo 15

Se realizó una serie de conversiones enzimáticas y etapas de tratamiento sobre el producto obtenido según la presente invención y los materiales resultantes se ofrecieron a un panel de prueba de 10 personas para la evaluación de gustos básicos y "agrado".

Preparación de la muestra

Se preparó un producto proteico de patata floculado y concentrado por congelación de acuerdo con el ejemplo 1. Se combinaron aproximadamente 2 litros de concentrado de zumo de patata para formar un solo lote de 42.6 Bx a pH 6.04. Este lote se agitó minuciosamente y se dividió en 2 alícuotas para el tratamiento con glutaminasa usando 1.0 g/L de SD-C100S (Amano, Reino Unido). Un lote se mantuvo a temperatura ambiente (20-25 °C) y el otro se incubó a 60 °C con glutaminasa. Las muestras se recuperaron después de 24 horas y se dejaron enfriar a temperatura ambiente.

Estas muestras se dividieron luego en dos alícuotas cada una, una de las cuales se mantuvo como control sin incubar mientras que la otra se incubó a temperatura ambiente durante 24 horas con 1.0 ml de asparaginasa (PreventAse L, DSM, NL). Todas las muestras se degustaron a 4% en peso de concentración. El grado de conversión se comprobó mediante análisis de aminoácidos como se describe en "Determinación del contenido de aminoácidos". La conversión fue completa para el tratamiento con asparaginasa y casi completa para el tratamiento con glutaminasa (en un exceso del 98%).

Pruebas de sabor

Se formó un panel (n = 10) de empleados voluntarios para realizar una investigación del gusto semientrenada. La capacitación implicó la degustación previa de sabores básicos en diferentes concentraciones, para familiarizar a los miembros con los gustos y obtener alguna indicación de las capacidades de degustación de los individuos, incluidos los umbrales de sabor para los gustos individuales. Los miembros del panel fueron instruidos y entrenados en procedimientos para calificar el gusto y la intensidad del gusto. El estudio fue terminado por los 10 panelistas.

Se desarrolló un protocolo estructurado en EyeQuestion para el perfil sensorial de los elementos gustativos (software EyeQuestion, versión 3.15.1. Las muestras se proporcionaron como pruebas ciegas, con una muestra aleatoria para cada panelista individual. El orden de las muestras fue diferente para cada panelista, para evitar el "paso" del sabor de una muestra anterior en los resultados finales medios para el panel total.

Se proporcionaron formularios en línea para calificar todas las muestras; automatizado en el software dedicado (EyeQuestion). El gusto se puntuó en EyeQuestion en una EAV, una escala analógica visual, en la que el sabor se puntúa en una escala continua de 0 a 100, donde 0 es sin sabor, 100 es el sabor máximo. Las muestras se puntuaron según los atributos básicos de sabor dulce, salado, ácido, amargo y umami. Además, el "agrado" por el sabor se puntuó en una escala de -30 a 30, con una puntuación negativa que indica un "desagrado" mientras que una puntuación positiva indica "agrado".

Resultados

Tabla 15:

Tratamiento de Tratamiento de ácido dulce salad umami Amar- Agrado de glutaminasa asparaginasa o g° sabor Glutaminasa Asparaginasa 12.3 20.0 11.5 38.4 7.8 4.5 Glutaminasa Untreated 5.1 22.3 8.2 32.6 6.0 1.0 No tratado Asparaginasa 8.9 20.2 6.2 25.3 6.5 3.0 No tratado No tratado 3.1 26.6 6.5 18.9 8.9 0.5

El tratamiento enzimático cambió la impresión de sabor de los concentrados de aminoácidos de patata de varias formas. Si bien el amargor no se vio afectado significativamente, el tratamiento con glutaminasa aumentó el sabor umami del material. La salinidad se incrementó de manera similar, pero en menor grado. Este aumento es modesto en comparación con la cantidad de sales ya presentes en las muestras.

El tratamiento con asparagina aumentó la percepción de acidez y redujo la percepción de dulzor, y también aumentó el sabor umami, aunque en menor grado que el tratamiento con glutaminas. Sin embargo, el tratamiento con asparaginasa aumentó el "agrado" por el material en un grado mucho más fuerte que el tratamiento con glutaminasa.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para tratar zumo de raíces o tubérculos, que comprende

c) separar los cristales de hielo del zumo de raíz o tubérculo para obtener, como primer producto de zumo de raíz o tubérculo, un zumo concentrado de raíz o tubérculo,

en el que el zumo concentrado de raíz o tubérculo se somete a ultrafiltración con una membrana que tiene un límite de peso molecular (MWCO) de 5-10 kDa para obtener al menos una fracción de un producto aislado de proteína de raíz o tubérculo, y, como segundo producto de zumo de raíz o de tubérculo, un zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas que comprende aminoácidos libres.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que los cristales de hielo se separan del zumo de la raíz o del tubérculo mediante filtración, lavado hidráulico, lavado de pistones, o centrifugación.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el zumo concentrado de raíz o tubérculo comprende al menos 30% en peso de proteína, basado en materia seca.

4. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, por el cual el zumo concentrado de raíz o tubérculo se diafiltra posteriormente para obtener un zumo concentrado de raíz o tubérculo que comprende al menos 50, preferiblemente al menos 60% en peso de proteína, basado en materia seca.

5. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas se somete a un tratamiento enzimático para convertir el aminoácido libre asparagina en aspartato y/o el aminoácido libre glutamina en glutamato y/u opcionalmente al ácido gamma-amino butírico.

6. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además una etapa de reducción del contenido de triglicoalcaloides por debajo de 800 mg/kg, preferiblemente por debajo de 320 mg/kg de materia seca.

7. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 6, que comprende secar el zumo de raíz o tubérculo empobrecido en proteínas para obtener un polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo que comprende aminoácidos libres.

8. Polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo obtenible según la reivindicación 7, con un contenido de materia seca de al menos 25 % en peso, que comprende, como porcentaje de materia seca, al menos 16 % en peso de aminoácidos libres; dichos aminoácidos libres comprenden como % en peso de aminoácidos libres, al menos 20 % en peso, preferiblemente al menos 25 % en peso de la suma de glutamina, glutamato y ácido gamma-amino butírico y al menos 25 % en peso, preferiblemente al menos 30 % en peso de la suma de asparagina y aspartato, y en el que el contenido de carbonilo de la proteína remanente es inferior a 4.7 mmol/kg de proteína soluble.

9. Un polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo según la reivindicación 8, en el que el contenido de amina libre, determinado por reacción del zumo concentrado de raíz o tubérculo o polvo de raíz o tubérculo a una concentración de 0.1% en peso con reactivo OPA y análisis posterior a 340 nm, está entre 1400 y 2400 mmol/kg de materia seca.

10. Polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo según la reivindicación 8 o 9, en el que el recuento microbiológico, determinado mediante placa de recuento aeróbico viable total según S04833-1/2013, es inferior a 104 UFC/gramo, preferiblemente por debajo de 103 UFC/gramo.

11. Polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que el contenido de ácidos fenólicos es inferior a 500 mg/kg de peso seco y/o en el que la concentración de triglicoalcaloides es inferior a 800 mg/kg de peso seco, preferiblemente por debajo de 320 mg/kg.

12. Polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, que comprende al menos 18 % en peso de asparagina y/o al menos 40% en peso de aspartato y/o al menos 5 % en peso de ácido gamma amino butírico.

13. Polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-12, en el que el contenido de materia seca es superior al 90% en peso.

14. Uso de un polvo de aminoácidos de raíz o tubérculo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13 como ingrediente del sabor y/o potenciador en aplicaciones alimentarias.

15. Uso según la reivindicación 14 como extracto vegetal que potencia el sabor, como preparación aromatizante, como aromatizante natural o como ingrediente alimentario.