BR9705105B1 - processo para recuperar uma composiÇço rica em proteÍna a partir de tecido muscular animal. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para"PROCESSO PARA RECUPERAR UMA COMPOSIÇÃO RICA EM PROTEÍNAA PARTIR DE TECIDO MUSCULAR ANIMAL".

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

1. Campo da Invenção

Esta invenção refere-se a um processo para a re-cuperação de proteína de uma fonte de músculo animal e aoproduto assim obtido. Mais particularmente, esta invençãorefere-se a um processo para a recuperação de proteínasdo músculo de uma fonte animal e ao produto de proteínaassim obtido.

2. Descrição da Técnica Anterior

Atualmente, há um interesse na expansão do usodas proteínas do músculo como alimento por causa das suaspropriedades funcionais e nutritivas. Um melhor uso des-tes materiais seria particularmente importante com maté-rias -primas de baixo valor, para as quais há atualmentepouco ou nenhum uso alimentício para o ser humano. Estasmatérias-primas incluem o tecido gorduroso, de peixe pe-lágico e de músculo desossado a partir do processamentodo peixe e aves domésticas. Entretanto, o uso destes ma-teriais tem sido dificultado por causa da perda de fun-cionalidade das proteínas durante o processamento, dainstabilidade do produto devida à oxidação do lipídio, edas características não atrativas, tais como as cores es-curas, os aromas fortes, o aspecto feio e a textura insa-tisfatória. As funcionalidades da proteína de interessepara os cientistas de alimento são as propriedades de so-lubilidade, capacidade de reter a água, gelificação, ca-pacidade de ligação de gordura, estabilização da espumae emulsificação. Um esforço considerável tem sido gastopara produzir um concentrado dé proteína a partir de es-pécies de peixe subutilizadas. Este esforço foi atendidocom somente um sucesso limitado. Em um exemplo, era acre-ditado necessário remover os lipxdios por um processo deextração de solvente orgânico para estabilizar o produ-to. Isto não somente é caro e requer o reciclo do sol-vente, como tem o problema sério de destruir as proprie-dades funcionais da proteína. Como um suplemento nutri-tivo, ele não pode competir em custo contra as proteínasda soja e sua solubilidade insatisfatória e caracterís-ticas de ligação com a água o impede de ser adicionadocomo um componente funcional na maioria dos produtos.

Em uma abordagem alternativa, os concentradosde proteína a partir do tecido muscular, especialmente opeixe, têm sido feitos por hidrólise. Esta abordagemaperfeiçoou algumas propriedades funcionais, particular-mente a solubilidade, o quer permitiu o seu uso em sopaspreparadas. Entretanto, esta abordagem também destróioutras propriedades funcionais, tais como a capacidadede geleificar. As matérias-primas que podem ser usadasnestes produtos são limitadas devido à sensibilidade àoxidação do lipídio indesejável. Assim, atualmente, foisomente obtido um sücesso moderado com o peixe de carnebranca, sem gordura, relativamente caro como a fonte daproteína animal.Um processo que teve algum sucesso na estabili-zação dos alimentos de proteína foi o processo para aprodução de "surimi". Este tem sido usado principalmentepara o peixe, embora tenham existido outras tentativas deproduzir um produdo semelhante ao surimi a partir de ou-tras matérias-primas, tais como carne picada de aves do-mésticas desossadas. Na produção de surimi, o músculo émoldo e lavado com uma quantidade variável de água um nú-mero variável de vezes. Isto é determinado pela localiza-ção da usina e pelo produto que é desejado da espécieparticular. A água pode ser usada em uma razão tão baixaquanto cerca de 2 partes de água para uma parte de peixeaté cerca de 5 partes de água por 1 parte de peixe; tipi-camente cerca de 3 partes de água são usadas por 1 partede peixe. O número de lavagens pode variar, geralmente,de 2 a 5, novamente dependendo da matéria-prima, do pro-duto desejado, e da disponibilidade de água. Vinte atrinta porcento das proteínas do músculo do peixe sãosolubilizados quando o músculo moído é lavado com a água.Estas proteínas solúveis, conhecidas como proteínas sar-coplásmicas, não são geralmente recuperadas da água delavagem do processo. Esta perda é ihdesejável uma vez queas proteínas sarcoplásmicas são úteis como alimento. Oproduto picado, lavado, contendo a proteína na forma só-lida, então é usado para fazer os géis de proteína. Ori-ginalmente, isto foi usado para produzir o "kamaboko" noJapão. O kamaboko é uma salsicha de peixe popular em queo peixe picado lavado é aquecido até ele geleificar-se.É atualmente acreditado que seja necessário adi-cionar crioprotetores ao peixe picado, lavado antes docongelamento para evitar a desnaturação da proteína. Umamistura de crioprotetores típica compreende cerca de 4%de sacarose, cerca de 4% de sorbitol e cerca de 0,2% detripolifosfato de sódio. Estes componentes retardam adesnaturação da proteína durante o congelamento, a arma-zenagem congelada.e o descongelamento. Um surimi de altaqualidade geralmente somente tem sido produzido a partirdo peixe branco sem gordura. Tem sido feito muito esforçopara determinar como fazer um produto de qualidade a par-tir de espécies gordurosas pelágicas, de carne escura.

Conforme discutido acima, estas espécies como uma fontede proteína têm limitações baseadas na estabilidade àoxidação do lipídio, cor, fraca capacidade de geleificar,baixos rendimentos, e na necessidade pela utilização dematéria-prima muito fresca. O processo japonês de maiorêxito para a produção de surimi a partir de peixe de car-ne escura perde cerca de 50-60% da proteína total do te-cido muscular. Ele também pode ter problemas de cor e deestabilidade do lipídio.

Foi proposto por Cuq e outros, Journal of FoodScience, págs. 13 69-13 74 (1995) proporcionar um filme deacondicionamento comestível baseado em proteínas miofi-brilares do peixe. No processo para fazer os filmes, aproteína da carne picada de peixe, lavada com água, ésolubilizada em uma solução aquosa de ácido acético em pH3,0 até uma concentração final de 2% de proteína. Estacomposição tem uma viscosidade suficientemente alta porcausa do uso de ácido acético, de modo que as membranasnão podem ser separadas pelo procedimento desta invenção.A viscosidade destas soluções foi adicionalmente aumenta-da pela adição de 35 g de glicerol por 100 g de matériaseca para obter viscosidades da solução suficientementealtas, de modo que os filmes pudessem ser formados. Estascomposições contêm concentrações insuficientes de águapara evitar soluções ou géis altamente viscosos. Assim,as frações indesejáveis que não são proteínas, incluindoos lipídios da membrana, as quais afetam a qualidade doproduto, não podem ser removidas da fração de proteína.Além disso, o uso de ácido acético confere um forte odorao material, o que limitaria gravemente o seu uso em umprodtuo alimentício.

Foi também proposto por Shahidi e Onodenalore,Food Chemistry, 53. (1995) 51-54 submeter todo o eperlanodesossado à lavagem em água seguida por lavagem em clore-to de sódio a 0,5%, seguida por lavagem em bicarbonato desódio. A série de lavagens, incluindo aquela utilizando obicarbonato de sódio, removeria mais do que 50% das pro-teínas do músculo. Essencialmente todas as proteínas sar-coplásmicas seriam removidas. 0 resíduo final foi adicio-nalmente lavado para remover o bicarbonato residual. Acarne lavada foi então suspensa em água gelada e aquecidaa 7O0C por 15 min. Este tratamento térmico é suficientepara "cozinhar" as proteínas do peixe, assim desnaturan-do-as e reduzindo ou eliminando as suas propriedades fun-cionais. A dispersão é centrifugada em 2675 χ g por 15minutos e a proteína no sobrenadante é determinada em pHentre 3,5 e 10,0. A dispersão exigiu um aquecimento a100°C para reduzir a viscosidade. A viscosidade reduzida,entretanto, era ainda muito maior que é obtida com o pro-cesso desta invenção. As suspensões resultantes de Shahi-di e Onodenalore eram suficientemente concentradas demodo que os lipídios da membrana não podem ser separadosda proteína por centrifugação.

Shahidi e Venugopal, Journal of Agricultural andFood Chemistry 42. (1994) 1440-1448 divulgam um processopara submeter o arenque do oceano Atlântico à lavagem emágua seguida por lavagem com bicarbonato de sódio aquoso.Novamente, este processo removerá mais do que 50% dasproteínas do músculo, incluindo as proteínas sarcoplásmi-cas. A carne lavada foi homogeneizada e o pH variou entre3,5 e 4,0 com ácido acético. Confoirme mencionado acima, oácido acético produz uma suspensão altamente viscosa sobestas condições e não permite a separação dos lipídios damembrana das proteínas por centrifugação. Além disso, háum problema de odor com o ácido acético volátil.

Venugopal e Shahidi, Journal of Food Science,59, 2 (1994) 265-268, 276 também divulgam um processopara o tratamento de cavalinha do oceano Atlântico, pica-da, suspensa em água e ácido acético glacial em um pH de3,5. Isto proporciona um material que é muito viscosopara permitir a separação dos lipídios da membrana daproteína por centrifugação. Ele também tem o problema deodor causado pelo ácido acético.

Shahidi e Venugopal, Meat Focus International,outubro de 1993, págs. 443-445, divulgam um processo paraa formação de arenque, cavalinha ou eperlano homogeneiza-do em líquidos aquosos tendo um pH tão baixo quanto cercade 3,0. É revelado que o ácido acético reduz a viscosida-de das dispersões de arenque, aumenta a viscosidade dasdispersões de cavalinha para formar um gel e precipita asdispersões de eperlano. Todas estas preparações foraminicialmente lavadas com bicarbonato de sódio, o que re-moveria uma proporção substancial da proteína, incluindoas proteínas sarcoplásmicas. Não é divulgada nenhuma eta-pa de processo que permita a separação das proteínas doslipídios da membrana.

Assim, seria desejável proporcionar um processopara a recuperação de uma alta proporção de proteína domúsculo disponível a partir de uma fonte animal. Tambémseria desejável proporcionar um tal processo, que permitao uso de fontes de proteína do músculo, as quais são atu-almente subutilizadas como uma fonte alimentícia, talcomo peixe tendo um alto teor de gordura ou óleo. Ade-mais, seria desejável proporcionar um tal processo querecupere substancialmente todo o teor de proteína do ma-terial alimentício do processo. Além disso, seria desejá-vel proporcionar um tal processo que produza um produtode proteína estável, funcional, que seja particularmenteútil para o consumo humano.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃOEsta invenção é baseada em propriedades recente-mente descobertas das proteínas miofibrilares do tecidomuscular que permite o seu processamento em baixo pH,abaixo de cerca de 3,5. 0 tecido muscular (peixe ou car-ne) é rompido para formar partículas, tal como sendo moí-do ou homogeneizado com água o suficiente e em um pH parasolubilizar uma proporção principal., de preferência subs-tancialmente toda a proteína disponível e reduzir a vis-cosidade para permitir a fácil separação dos materiaisinsolúveis da composição solubilizada. A solubilização éefetuada em um pH baixo, abaixo de cerca de 3,5, porémnão tão baixo de forma a efetuar a destruição substancialdas proteínas, preferivelmente entre cerca de 2,5 e cercade 3,5. Este processo difere do processo convencionalpelo fato de que as proteínas miofibrilares principais,nunca são solubilizadas no processo convencional. No pro-cesso convencional, as proteínas miofibrilares são sim-plesmente lavadas em água ou em água que tenha sido tor-nada ligeiramente alcalina para remover os materiais so-lúveis em água que levam à perda de qualidade do produto.Infelizmente, este processo convencional também remove asproteínas sarcoplásmicas solúveis em água.

Em uma modalidade opcional desta invenção, otecido muscular rompido pode ser misturado com uma solu-ção aquosa para proporcionar um pH entre cerca de 5,0 ecerca de 5,5 para proporcionar uma suspensão de partícu-las do músculo que podem ser mais facilmente tratadaspara solubilizar as proteínas na etapa de tratamento empH baixo, subseqüente, para produzir uma solução tendouma viscosidade baixa suficiente, isto é, um não-gel, demodo que ela possa ser facilmente processada. Conduzindo-se esta etapa preliminar opcional em pH entre cerca de5,0 e cerca de 5,5, é obtida uma suspensão homogêneaonde a proteína não absorve uma concentração excessiva deágua. Assim, são processados volumes reduzidos de água,os quais podem ser tratados para efetuar o pH menor dese-jado na etapa de solubilização subseqüente.

No processo desta invenção, podem ser incluídasoutras etapas opcionais, algumas antes da remoção do mús-culo escuro, se for assim desejado. Uma etapa opcionalalternativa é aquela de primeiro remover o óleo em exces-so por centrifugação ou prensagem do músculo moído antesda adição de água e ácido. Após as proteínas do músculo;terem sido solubilizadas, elas são centrifugadas em umaforça adequada para sedimentar a porção de membrana dotecido e fazer com que os lipídios que não são da membra-na arrastem-se para a parte de cima da composição resul-tante onde eles possam formar uma camada. Estes lipídiospodem ser separados e a fração rica em proteína, de so-brenadante solúvel, é recuperada tal como por decantação.

O sobrenadante recuperado então é tratado paraprecipitar as proteínas, tal como pela elevação do seu pHpara entre cerca de 5,0 e cerca de 5,5, adição de sal,pela combinação de adição de sal e aumento no pH, pelouso de um coprecipitante, tal como um polímero de polisa-carídeo ou semelhante, para recuperar um produto de pro-teína contendo proteínas miofibrilares e uma proporçãosignificativa da proteína sarcoplásmica das proteínasoriginais do tecido muscular no alimento do processo dotecido muscular original. 0 produto de proteína estásubstancialmente isento da proteína da membrana presenteno alimento do processo de tecido animal original. Estasproteínas da membrana são recuperadas no sedimento resul-tante da etapa de centrifugação descrita acima. A ausên-cia substancial das proteínas da membrana no produto des-ta invenção a distingue dos processos atualmente disponí-veis que produzem produtos contendo proporções substan-ciais da proteína da membrana original no alimento dotecido animal original.

Em um processo alternativo, esta etapa de preci-pitação não precisa ser conduzida para recuperar o produ-to de proteína. 0 produto de proteína pode ser tratadodiretamente sem a elevação do seu pH, tal como por preci-pitação com um sal e secagem por pulverização a ser usa-da, por exemplo, nos alimentos acídicos. Alternativamen-te, a solução rica em proteína de baixo pH pode ser tra-tada para aperfeiçoar suas propriedades funcionais, talcomo com uma composição de enzima proteolítica acídica oupor fracionamento da proteína.

A composição de proteína precipitada recuperadana condição de pH mais elevado pode ser adicionalmentetratada para produzir um produto alimentício. Tal trata-mento adicional pode incluir a Iiofilização, o congela-mento com ou sem uma composição crioprotetora adicionadae com ou sem a elevação de seu pH ou gelificação por ele-vação do seu pH.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 é um diagrama esquemático geral ilus-trando o processo desta invenção.

A Figura 2 é um diagrama esquemático de um pro-cesso convencional da técnica anterior.

A Figura 3 é uma vista esquemática de um proces-so convencional aperfeiçoado da técnica anterior.

A Figura 4 é uma vista esquemática de um proces-so preferido desta invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES ESPECÍFICAS

De acordo com esta invenção, uma fonte de tecidomuscular de proteína rompida para formar partículas, talcomo por moagem, homogeneização ou similar. Como uma eta-pa preliminar opcional, uma fonte de tecido muscular ani-mal de proteína é moída e misturada com um líquido aquosoem um pH abaixo de cerca de 3,5 e em uma razão de volumede líquido aquoso para peso de tecido para formar umacomposição aquosa, a qual não tem uma viscosidade indese-javelmente alta que torna difícil a separação dos consti-tuintes da membrana da proteína. Tipicamente, a razão devolume de líquido aquoso para peso do tecido é maior quecerca de 7:1, pref erivelmente maior que cerca de 9:1.

Utilizando-se estas condições de pH e razão de volume dolíquido aquoso para peso do tecido, o componente de pro-teína do tecido é dissolvido no líquido aquoso, enquantoevita-se a gelificação da composição nesta etapa ou emuma etapa de separação subseqüente. 0 pH não deve ser tãobaixo de forma a destruir uma porção substancial da pro-teína durante o período de tempo que a, proteína estiverna solução, isto é, abaixo de cerca de pH 1,0. A desnatu-ração da proteína e a hidrólise da proteína também sãouma função da temperatura e do tempo em solução, com atemperatura aumentada e o tempo aumentado em solução pro-movendo a desnaturação da proteína e a hidrólise da pro-teína. Assim, é desejável reduzir a temperatura da solu-ção e o tempo que a proteína está em solução, particular-mente quando um pH menor da solução de proteína for atin-gido, por exemplo, cerca de 2,0 ou abaixo. A composiçãoaquosa também pode conter componentes que não degradem ouhidrolisem as proteínas em solução, tais como os sais,por exemplo, o cloreto de sódio ou similar. A concentra-ção iônica da solução deve ser mantida abaixo de cerca de2 00 mM para evitar a precipitação da proteína.

A solução de proteína em baixo pH então é trata-da para separar os insolúveis, incluindo os lipídios,gorduras, óleos,, osso, pele, tecido -da membrana e simila-res, para formar a solução aquosa de baixo pH de proteí-na, tal como por centrifugação. Esta separação promove aestabilidade da proteína recuperada, particularmente umavez que ela está livre dos lipídios da membrana. Estasolução de proteína em baixo pH difere da composição deproteína em baixo pH da técnica anterior pelo fato de quea maioria substancial da proteína permanece em solução enão forma um gel, mesmo durante a centrifugação, de modoque as impurezas insolúveis podem ser separadas da pro-teína. Estas impurezas insolúveis incluem os lipídios damembrana, os quais, eles própriosT-degradam-se e tornam oproduto inaceitável. Quando utilizando a centrifugaçãocomo um meio de separação, e a razão de peso de tecidopara volume de liquido aquoso estiver abaixo de cerca de1:20, a composição centrifugada geralmente separa-se emquatro fases, com a fase de cima compreendendo uma faseleve contendo lipídios neutros, uma fase de líquido aquo-so contendo uma maioria substancial das proteínas, umafase de sedimento ou pellet contendo sólidos, incluindo oosso, a pele, a membrana celular e os lipídios da membra-na. A quarta fase posicionada entre a fase de líquidoaquoso e a fase de pellet se forma, compreendendo umafase semelhante ao gel contendo uma minoria substancialdas proteínas na forma de proteína capturada. Esta fasesemelhante ao gel pode ser recuperada e reciclada ou amontante ou a jusante no processo, para recuperar estaproteína capturada. Quando utiliza-se as composições deproteína onde o peso do tecido para volume de líquidoaquoso é acima de cerca de 1:20, esta camada semelhanteao gel não é formada e substancialmente toda a proteínaestá presente na fase líquida aquosa.

Em uma etapa preliminar opcional, o tecido mus-cular animal rompido é misturado com uma solução aquosaacídica até um pH de cerca de 5,0 a cerca de 5,5. Apósisso, o pH da mistura é reduzido com um ácido, conformedescrito acima, a fim de solubilizar as proteínas. Foiverificado que esta etapa de mistura preliminar proporci-ona soluções de proteína de viscosidade reduzida na etapade tratamento em baixo pH descrita acima, e, portanto,promove a facilidade do processamento para separar osinsolúveis da proteína dissolvida.

Neste ponto, a composição solubilizada pode serfracionada, a fim de recuperar uma fração de proteínaparticular desejada ou fração de produto derivado, sedesejado, por cromatografia de exclusão de tamanho ououtras técnicas baseadas nas propriedades das proteínas,diferentes de tamanho molecular, uma vez que os materiaissão solubilizados em uma solução de baixa viscosidade.Alternativamente, a proteína em solução pode ser desidra-tada, por exemplo, por secagem por pulverização, paraproduzir uma proteína funcional para uso nos alimentosácidos, tais como molho para salada, maionese, géis oucomo um suplemento nutriente para os sucos de frutas,sodas, ou similares. Este ponto do processo proporcionaum tempo conveniente para tratar as proteínas dissolvidascom enzimas proteolíticas acídicas, se desejado para mo-dificar as proteínas para aperfeiçoar as suas proprieda-des funcionais, conforme desejado. Alguma proteólise li-mitada pode ocorrer no pH baixo. Esta proteólise dependedo tempo, temperatura, e do valor específico do pH.

O sobrenadante rico em proteína recuperado podeentão ser ajustado para um pH no qual essencialmente to-das as proteínas precipitam-se. Este pH variará dependen-do da fonte animal da proteína e está geralmente entrecerca de 5,0 e cerca de 5,5, mais normalmente entre cercade 5,3 e 5,5. A proteína pode ser recuperada novamente,tal como por centrifugação, ou com um precipitante poli-mérico, por exemplo, um polissacarídeo ou uma combinaçãodo mesmo ou similares. Não somente são recuperadas todasas proteínas miofibrilares e citoesqueléticas, como afração de proteína sarcoplásmica solúvel, a qual tinhasido anteriormente solubilizada no pH reduzido abaixo decerca de 3,5, é também precipitada pela elevação do pHpara entre cerca de 5,0 e cerca de 5,5. Esta recuperaçãodas proteínas sarcoplásmicas não é observada quando a:amostra é diretamente reduzida no pH para cerca de 5,5 ecentrifugada. É necessário obter a condição de baixo pH eentão retornar para a condição de pH onde a precipitaçãoda proteína é efetuada para evitar esta perda de proteí-na. Quando a condição de baixo pH não for preliminarmenteobtida, a perda de proteína é geralmente entre cerca de20 e cerca de 30% da proteína de alimento do processooriginal, principalmente devido à perda de proteína sar-coplásmica. A proteína precipitada é separada das compo-sições líquidas aquosas, as quais contêm impurezas solú-veis, tais como os metabólitos de baixo peso molecular,os açúcares, os fosfatos e/ou os nucleotídeos. Alternati-vamente, a precipitação da proteína pode ser obtida com aprecipitação de polímeros, tais como os polissacarídeos,os polímeros carregados, os hidrocolóides marinhos, in-cluindo os alginatos ou a carragenina, ou similares, ousozinha, ou em combinação com a centrifugação. Embora osrequerentes não pretendam estar ligados por uma teoriaparticular para suportar a recuperação não provada daproteína, esta recuperação aumentada pode ser devida àsalterações moleculares nas proteínas sarcoplásmicas, poresta razão que elas tornam-se insolúveis naquele pH, ouelas podem ligar-se mais rapidamente às proteínas miofi-brilares e citoesqueléticas devido às alterações molecu-lares nestas proteínas. Alternativamente, pode ser que aabertura das proteínas miofibrilares e citoesqueléticasproporcione mais locais de ligação para as proteínas sar-coplásmicas.

A taxa na qual o pH da precipitação ótima éatingido pode ter um efeito sobre a natureza da associa-ção das proteínas coletadas. A rápida alteração no pHpela adição direta de base pode produzir massa agregadade proteínas, ao passo que uma lenta alteração no pH, porexemplo, que é atingida por diálise, pode permitir que asproteínas especificamente associem-se com as proteínascom as quais elas são normalmente associadas nas fibri-las.

Qualquer ácido que não contamine indesejavelmen-te o produto final pode ser usado para diminuir o pH, talcomo os ácidos orgânicos, incluindo o ácido cítricô, oácido málico, o ácido tartárico ou similares, ou os áci-dos minerais, tais como o ácido clorídrico ou o ácidosulfúrico ou similares, ou as suas misturas. 0 ácido cí-trico que tenha valores favoráveis de pKa é um ácido pre-ferido para o processo. Ácido cítrico suficiente propor-ciona uma capacidade de tamponamento adequada em pH 3 epH 5,5, e então o ácido clorídrico pode ser usado parareduzir o pH até o ponto desejado. Os ácidos que têm umavolatilidade significativa, os quais conferem um odorindesejável, tais como o ácido acético ou o ácido butíri-co, são indesejáveis. Além disso, o ácido deve efetuaruma viscosidade reduzida do produto contendo a proteína,de modo que os constituintes da membrana possam ser sepa-rados da proteína. Da.mesma forma, quaisquer das diversasbases podem ser usadas para elevar o pH. É preferido adi-cionar. um polifosfato, uma vez que este também. funcionacomo um antioxidante e aperfeiçoa as propriedades funcio-nais das proteínas do músculo.

A proteína precipitada opcionalmente pode sertratada em muitas maneiras. Por exemplo, seu pH pode ser:elevado até a neutralidade, crioprotetores adicionados, econgelada para fazer um "surimi" típico. Os surimis pre-parados por este processo têm excelente qualidade, aomesmo tempo que evita-se o odor da oxidação do lipídio. A"força ("strain") verdadeira" (uma medida da qualidade daproteína) tem sido tão alta quanto 2,8 para o bacalhau e2,8 para os músculo branco de cavalinha como fontes deproteína animal. 0 produto tem pouco ou nenhum lipídio.Uma constatação surpreendente é que a cor do produto decavalinha é também muito boa, sendo tão boa quanto umsurimi preparado a partir de peixe branco de carne magra,pelo menos com um índice de brancura de cerca de 75. Porexemplo, o surimi preparado a partir do músculo branco decavalinha tem um índice de brancura de 78,3, bem dentroda faixa para o Grau AA. Alternativamente, a proteínaprecipitada pode ser desidratada após a adição de agentesatualmente usados no processamento de surimi, tais comoos amidos, para evitar a agregação da proteína, taiscomo, porém não limitados aos compostos negativamentecarregados, para uso na produção de produtos tais como osgéis, os emulsificantes e os promotores do desenvolvimen-to da viscosidade. A proteína precipitada pode também seracidifiçada novamente para pH de cerca de 2,5 a cerca de3,5 usando menos volume de líquido do que anteriormentecontinha para concentrar a proteína antes da desidrata-ção. Isto proporciona economias de energia para a etapade desidratação. Além disso, as composições de proteínarecuperada podem ser fracionadas para recuperar as pro-teínas constituintes. 0 produto resultante é útil como umingrediente nos produtos tais como aqueles descritos acima.

Esta invenção aperfeiçoa-se sobre a técnica an-terior pelo fato de que:

1. A remoção de essencialmente todo o lipídioestabiliza o produto contra a oxidação. Isto torna o pro-cesso especialmente útil com os tecidos do músculo gordu-roso como uma composição alimentícia, os quais são típi-cos de matérias-primas de baixo custo, tal como seriaencontrado nas espécies de peixe pelágico gorduroso oucarne de ave doméstica desossada.

2. O processo desta invenção proporciona um ren-dimento aumentado de proteína. Tipicamente são obtidosmais do que cerca de 90% de proteína a partir dos tecidosmusculares claros com o processo "ctesta invenção, enquantoque os processos similares da técnica anterior proporcio-nam menos do que cerca de 603? de recuperação da proteína.Em alguns casos, os rendimentos de proteína obtidos com apresente invenção são tão grandes quanto cerca de 95%.

3. O rendimento aperfeiçoado de proteína comoproduto significa que há menos proteína a recupe-rar/remover na água residual, de modo que a poluição porsubprodutos é diminuída.

4. Não é necessário no processo desta invençãorequerer um produto muito fresco como um material de par-tida, mesmo quando o peixe pelágico for utilizado como umalimento. Têm sido obtidos bons resultados com o peixe-pelágico congelado, tal como o peixe pelágico congeladopor mais do que um ano, e mesmo quando rançoso, conformemostrado por ter-se um TBARS de 150 caracteristicamentecomo um resultado da oxidação. Por exemplo, o eperlànocom cabeça e com tripas armazenado a cerca de -20°C, con-gelado por um período prolongado de tempo de cerca de umano (rançoso) como um material de partida foi capaz deproporcionar um produto com valores de força e carga de2,37 e 45 kPa, respectivamente. A capacidade do processodesta invenção de empregar um peixe não fresco e mesmocongelado é muito importante para uma frota de pesca,capturando o peixe e permite a instalação de fábricas combase no litoral para efetuar o processo desta invenção,uma vez que ela elimina a exigência por utilizar fontesde filé de peixe fresco agora requeridas pelos processosatualmente disponíveis.

5. A cor do produto desta invenção é muitoaperfeiçoada sobre a cor dos produtos da técnica anteri-or. A cor do surimi agora feito a partir de peixe pelá-gico com os processos atualmente disponíveis é tipica-mente de cor cinzenta com um alto valor de Hunter "b" .Uma cor branca tão boa ou melhor do que o melhor grau desurimi feito a partir do peixe de carne branca, sem gor-dura, a partir dos processos atualmente disponíveis, éobtida com o processo da presente invenção a partir domúsculo branco de cavalinha como a fonte de proteínaanimal de partida. Como um material alimentício do pro-cesso, o músculo branco de cavalinha a partir do peixearmazenado entre 2 e 3 dias em gelo, tipicamente propor-ciona um produto desta invenção tendo valores "L", "a","b" de 78,4, -0,89, e 2,0, com um índice de brancura de78,3 ou melhor.

6. Nos processos da técnica anterior, uma maio-ria das proteínas do músculo era insolúvel por todo oprocesso. 0 processo desta invenção solubiliza aproxima-damente 98% das proteínas do músculo e é prontamenteadaptado a um alimento de processo compreendendo um pro-duto feito por maquinaria convencional de desossar, umavez que a solubilização da proteína permite a remoçãocompleta e a separação dos fragmentos de osso ou peledas frações de proteína desejáveis, os quais são consi-derados os defeitos principais nos produtos de surimiatualmente disponíveis. 0 processo desta invenção elimi-na a necessidade por um aparelho purificador, o qualefetua a perda de produtos de proteína. Esta vantagempermite o processamento de todo o peixe, em vez dosfilés, com os aumentos simultâneos no rendimento.

7. É possível com a presente invenção reduziros componentes tóxicos no peixe que são solúveis nos Ii-pídios. Estes componentes tóxicos incluem os coraponen-tes, tais como as PCB1s (bifenilas policloradas).

Um uso óbvio para o processo desta invenção éutilizar os materiais que não são disponíveis agora comoalimentos humanos por causa de sua instabilidade e qua-lidades sensórias desfavoráveis. Um bom exemplo do usona presente invenção são as pequenas espécies pelágicasde peixe, tais como arenque, cavalinha, savelha, eperla-no, anchovas, sardinhas, ou similares, como matérias departida, os quais, atualmente, são subutilizados ou sãousados principalmente como peixe industrial e não para oconsumo humano. Aproximadamente metade do peixe atual-mente capturado no mundo não é usada para o alimento hu-mano. Um processo que produz um concentrado de proteínaestável, aceitável, para o consumo humano, constitui umimportante uso acrescentado de valor deste material euma importante contribuição para a nutrição do mundo.Por exemplo, a produção sustentável anual estimada decavalinha, savelha e arenque disponíveis fora da costaatlântica dos Estados Unidos é tão alta quanto 2,278 bi-lhões de quilograma (5 bilhões de libras). O processodesta invenção também pode ser usado para processar car-ne que seja recuperada de peixe de fazenda após os filésterem sido removidos. Este material atualmente não éusado para o alimento humano. As fontes de partida ade-quadas representativas de proteína animal para o proces-so desta invenção incluem os filés de peixe, o peixe semcabeça e com tripas, incluindo o peixe pelágico, oscrustáceos, por exemplo, "krill", molusco, p.e., lula ougalinha, boi, cordeiro, carneiro ou similares. Por exem-plo, uma grande quantidade de carne de galinha desossadamecanicamente atualmente é produzida a partir dos esque-letos das aves após as partes da galinha serem removi-das para a venda a varejo e há muito pouco uso deste ma-terial. O processo da presente invenção pode utilizartais partes da galinha para produzir o produto rico emproteína útil para o empreendimento humano. Outras fon-tes de músculo subutilizadas adaptáveis ao processo des-ta invenção incluem o "krill" antártico, o qual estádisponível em grandes quantidades, porém é difícil deconverter em alimento humano por causa de seu pequenotamanho. O processo também é capaz de utilizar a maiorparte do tecido muscular instável ou de baixo valor.

Um exemplo específico do processo da presenteinvenção compreende uma pluralidade de etapas, incluindoas etapas opcionais. Em uma primeira etapa, uma fonte deproteína animal é moída para produzir uma composição departículas tendo uma alta área de superfície, a qualpromove o processamento subseqüente. Em uma segunda eta-pa opcional, a fonte de proteína moída pode ser lavadacom água, tipicamente com cerca de 1 a 9 ou mais volumesde água com base no peso da fonte de músculo moído. Alavagem pode ser efetuada em uma etapa única ou em umapluralidade de etapas. Quando utiliza-se a etapa de la-vagem opcional, a fração solúvel líquida é separada dafração insolúvel, tal como por centrifugação, com a fra-ção insolúvel sendo processada adicionalmente conformedescrito abaixo. A fração líquida contém proteínas e Ii-pídios solubilizados. Embora esta etapa de lavagem remo-va uma porção de lipídios indesejáveis, ela também inde-sejavelmente remove as proteínas, particularmente asproteínas sarcoplásmicas. Assim, em uma etapa opcional,a fração solúvel líquida pode ser submetida a uma etapade separação, tal como por centrifugação, para separaros lipídios da fração de água rica em proteína. A fraçãode água rica em proteína recuperada então pode ser in-troduzida a jusante no processo para o processamentoadicional da fração insolúvel da etapa de lavagem, demodo que as proteínas na fração solúvel líquida de lava-gem possam ser recuperadas. A fração insolúvel compreen-dendo a fonte de proteína animal moída é pulverizada comágua, a qual também pode conter ácido, tal como o ácidocítrico, para obter um pH de cerca de 5,3 a cerca de 5,5,para produzir pequenas partículas, as quais promovem asua solubilização em uma etapa subseqüente, onde o pH dacomposição é reduzido. Quando conduzindo esta etapa emum pH entre cerca de 5,3 e cerca de 5,5, é evitado ou mi-nimizado o intumescimento indesejável da composição.

A composição da composição rica em proteína,pulverizada, então é misturada, com uma composição deácido para reduzir o pH abaixo de cerca de 3,5, porémnão tão baixo de modo a destruir significativamente aproteína, tal como cerca de 2,0 ou mesmo tão baixo quan-to cera de 1,0. Os ácidos adequados são aqueles que nãodestroem significativamente a proteína e não tornam tó-xico o produto final. Os ácidos adequados representati-vos incluem o ácido clorídrico, o ácido sulfúrico ou si-milares. Esta etapa de processo conduzida em baixo pHcontrasta com as condição de processo da técnica anteriorem um pH alto, próximo ao pH neutro. A composição resul-tante compreende uma solução de baixa viscosidade em quesubstancialmente toda a proteína da fonte de proteínaanimal é solúvel.

A solução de baixo pH então é fracionada paraseparar os lipídios, incluindo os lipídios da membrana,da fração ou fração aquosa, tal como por centrifugação.Quando utiliza-se a centrifugação, o produto centrifuga-do tipicamente compreende quatro camadas. A camada decima compreende os lipídios leves contendo os lipídosômega-3, tais como os triglicerídeos no caso do peixe,os quais podem ser facilmente recuperados, tais como porseparação ou decantação. A camada de baixo compreende oslipídios da membrana, ricos em fosfolipídios, coleste-róis e esteróis, os quais são mais pesados do que águapor causa de sua associação com as proteínas da membranae os sólidos, tais como o osso, quando presentes. Asfrações de lipídio também podem "^conter toxinas solúveisno lipídio, tais como as bifenilas policloradas (PCB's),que são comumente encontradas no peixe tendo um alto te-or de gordura ou óleo. Os dois níveis do meio compreen-dem uma camada superior aquosa, de baixa viscosidade,rica em proteína e uma camada inferior de gel, rica emproteína. A camada aquosa rica em proteína é recuperadapara processamento adicional conforme descrito abaixo. Acamada de gel rica em proteína também pode ser recupera-da e processada para converter o gel em uma solução debaixa viscosidade, tal como por adição de água, uma so-lução aquosa acídica ou a camada líquida aquosa rica emproteína, e reciclo da mesma para o processo para recu-perar a proteína.

A proteína na solução de baixa viscosidade en-tão é tratada para precipitar as proteínas. Antes daetapa de precipitação, a camada de gel rica em proteína,a qual tinha sido tratada para converter o gel em umasolução de baixa viscosidade, pode ser misturada com asolução aquosa de baixa viscosidade ou adicionalmentetratada de forma separada. A proteína em solução então éprecipitada, tal como por elevação do pH da solução aci-ma de cerca de 5,0, preferivelmente para cerca de 5,5.Alternativamente, o sal ou um polímero de precipitaçãopode ser usado para efetuar a precipitação. Quando aetapa de lavagem acima descrita do tecido inicialmentemoldo for eliminada, a proteína solúvel em água, parti-cularmente a proteína sarcoplásmica do tecido moído, érecuperada nesta etapa. Tipicamente, a proteína sarco-plásmica compreende cerca de 20-30% da proteína total notecido original. Os processos da técnica anterior nãorecuperam esta proteína. Embora a etapa de lavagem ini-cial remova esta proteína do tecido que está sendo pro-cessado, ela pode ser recuperada no processo desta in-venção conforme descrito acima. Mesmo quando esta etapade lavagem inicial for incluída no processo desta inven-ção e a proteína não for recuperada, o processo destainvenção proporciona vantagens substanciais, uma vez queele é capaz de processar fontes de proteínas animais,incluindo as fontes de gordura superior e óleo superior,as quais não podem ser economicamente processadas paraproduzir alimento para o consumo humano com os processosatualmente disponíveis.

O produto desta invenção difere dos produtos datécnica anterior pelo fato de que o produto desta inven-ção está substancialmente isento de lipídios da membra-na, os quais são separados com a mais baixa fração delipídio descrita acima. Em contraste, os produtos da téc-nica anterior contêm entre cerca de 1 e cerca de 2 por-cento de proteína da membrana com base no peso total dosprodutos. Ademais, o produto desta invenção, o qual com-preende principalmente a proteína miofibrilar, tambémcontém quantidades significativas de proteína sarcoplás-mica. A proteína sarcoplásmica no produto de proteínatipicamente compreende acima de cerca de 8%, preferível-mente acima de cerca de 15% e mais preferivelmente acimade cerca de 18% de proteínas sarcoplásmicas em peso, combase no peso total da proteína no produto.

0 produto precipitado pode ser usado diretamen-te como uma fonte alimentícia. Alternativamente, o pro-duto precipitado pode ser adicionalmente tratado, talcomo por remoção de uma porção da água no produto, porIiofilização, congelamento, ou secagem térmica. O produ-to resultante pode estar na forma de uma solução, um gelou um produto em partículas seco. 0 produto é útil comouma composição de grau alimentício para o consumo humanoe tem uma ampla variedade de usos. 0 produto pode serusado, por exemplo, para formar a porção principal decarne de siri artificial ou como um aditivo alimentício,tal como um agente de ligação ou similar. Além disso, oproduto pode ser usado como um emulsificante, um agentede espessamento, como um agente de formação de espuma,como um agente de formação de gel, como um agente de Ii-gação de água ou similares, particularmente nos produtosalimentícios.

A Figura 1 ilustra o processo geral desta in-venção, incluindo algumas etapas de processo opcionais.Em uma primeira etapa opcional, uma fonte de proteína domúsculo de animal 10 é introduzida em uma prensa a frioconvencional ou centrifugação ou similar, etapa 12 ondeo alimento, tal como peixe moído, é submetido a umapressão, para separar um líquido aquoso contendo gordu-ras e óleos 13 do tecido sólido 15. 0 líquido então podeser processado na etapa de separação 14, tal como porcentrifugação, para separar uma corrente 16 rica em gor-dura e óleo de uma corrente rica aquosa 18, a qual con-tém a proteína solubilizada. 0 tecido animal sólido 15então é moído na etapa 20 para aumentar a sua área desuperfície. Alternativamente, as etapas 12 e 20 podemser invertidas. 0 tecido moído 22 opcionalmente pode serlavado com água na etapa 24 para produzir uma correntelíquida 26 e uma corrente sólida 28. A corrente líquida26 pode ser separada adicionalmente, tal como por cen-trifugação, para produzir uma corrente 3 0 rica em gordu-ra e/ou óleo e uma corrente rica aquosa 32, a qual con-tém a proteína solubilizada.

A corrente sólida J28 é pulverizada e seu pH re-duzido com uma solução acídica aquosa para cerca de 5,0a cerca de 5,5 na etapa 34. A composição aquosa, baixaem teor de sólidos 36 então é misturada com o ácido naetapa 38 para reduzir o seu pH para entre cerca de 3,0 ecerca de 3,5. As correntes 18 e 32 opcionais, contendoproteína, ricas, aquosas, podem ser adicionadas à etapa38 para processamento na mesma. A composição de baixo pHresultante 40 é submetida a uma etapa de separação 42,tal como por centrifugação ou filtração, para separar acorrente de lipídio leve 44 de uma corrente pesada 4 6contendo osso, pele, membrana, etc., e de uma fraçãorica em proteína, aquosa 50 contendo a proteína miofi-brilar e a proteína sarcoplásmica, porém substancialmen-te isenta de proteína da membrana. A fração rica em pro-teína 50 é recuperada na etapa 52 e, conduzida para aetapa 56, onde seu pH é elevado para entre cerca de 5,0e cerca de 5,5 para efetuar a precipitação de substanci-almente toda a proteína na solução. Opcionalmente, a cor-rente 56 pode ser tratada, tal como por precipitação comsal em concentrações iônicas acima de cerca de 200 mM,precipitação com um polímero de precipitação ou as suascombinações ou similares, em vez de ser precipitada naetapa 58. A proteína precipitada 60 pode ser adicional-mente processada na etapa 62, tal como por Iiofilização,congelamento na presença de um crioprotetor ou sendo ge-Ieifiçada.

0 seguinte exemplo ilustra a presente invençãoe não é pretendido limitar a mesma.

Exemplo 1

Este exemplo proporciona uma comparação do pro-cesso desta invenção com um processo atualmente usado datécnica anterior.

0 que se segue é uma descrição de um processodesenvolvido para concentrar, e extrair proteínas defontes de músculo em uma forma que permite que a proteí-na conserve a sua funcionalidade (isto é, gelificação,emulsificação, etc.) por todo o processo e na armazena-gem. 0 novo processo preferido de solubilização com áci-do/precipitação (ASP) desta invenção é comparado ao pro-cedimento convencional padrão para a fabricação de suri-mi, bem como a um processo convencional aperfeiçoado re-cente. O processo convencional aperfeiçoado foi projeta-do para produzir um gel melhor com uma cor mais branca epara remover mais lipídio do que era obtido usando o mé-todo convencional. Os fluxogramas para os três processossão mostrados nas Figuras 2, 3 e 4. Em todos os três pro-cedimentos, as etapas iniciais, tosquia, destripamento,formação de filé opcional, enxaguadura e corte em peda-cinhos, são efetuados usando equipamento de processamen-to de peixe padrão. É após estas etapas iniciais que oprocesso de ASP desta invenção substancialmente modifi-ca· se dos outros dois processos. Os objetivos dos pro-cessos convencional e convencional aperfeiçoado são man-ter as proteínas sob condições que promovam a sua inso-lubilidade, enquanto se lava ou remove os componentessolúveis indesejáveis. Entretanto, resulta em uma perdaindesejável bastante grande na proteína. Usando o pro-cesso de ASP, as condições são ajustadas para promover asolubilização de todas as proteínas do músculo. As con-dições são um pH de menos do que cerca de 3,5, porém nãotão baixo que cause a destruição para as proteínas, euma concentração iônica de menos do que ou igual a cercade 200 mM.

PROCESSO CONVENCIONAL

As etapas básicas do processo convencional sãomostradas na Figura 2. A quantidade de vezes ou volumesnas etapas de lavagem pode variar. 0 peixe moído ou pi-cado é lavado com água refrigerada («6°C) por um períodolongo o suficiente e em volumes grandes o suficientepara remover os componentes indesejáveis. A superlavagemda carne pode causar o intumescimento das proteínas, oque foi mostrado interferir com ar retirada de água e serdeletério para a formação de gel. Uma grande proporçãodos componentes solúveis em água é removida na primeiralavagem com relativamente menos nas lavagens subseqüen-tes. O tempo gasto na lavagem, ou o tempo de residência,também determina a eficácia da lavagem. Entre 9-12 minu-tos mostraram ser um tempo de residência eficaz, adequa-do, por lavagem. A retirada de água após cada lavagem éefetuada usando uma peneira rotativa. Este dispositivo éuma peneira de rolamento contínuo, com uma perfuração deaproximadamente 1 mm, que permite uma retirada de águaparcial. O sal pode ser adicionado à lavagem final parafacilitar a retirada de água. Após a retirada de águaparcial final, a carne picada lavada é passada atravésde um purificador. No refinador, a carne picada lavada éforçada contra uma tela com perfurações de 0,5 mm sobalta pressão de uma verruma concêntrica. O refino é re-ferido como a etapa de "limpeza", onde somente o músculofinamente picado é admitido através das perfurações. En-tretanto, a separação não é completa e algum produto éperdido nesta etapa. Desviado para uma localização dife-rente está o escoamento do refinador, o qual consiste emfragmentos diminutos de osso e pele e músculo escuro, oqual tende a formar-se em partículas maiores que 0,5 mm.O refinador é eficaz na remoção de fragmentos não comes-tíveis indesejados, porém ele não é 100% eficiente e al-gumas partículas de fato passam para a carne picada. 0teor de umidade neste estágio de produção é aproximada-mente 90%. Uma alta umidade permite que o processo derefinamento funcione mais eficazmente. Para reduzir oteor de umidade até os 80% desejados, a carne picada écolocada em uma prensa com rosca. A prensa com rosca,como o refinador, empurra a carne picada contra uma ros-ca com perfurações de de 0,5 mm usando um transporte deverruma, exceto que a prensa com rosca está sob pressõesmaiores. Os crioprotetores são adicionados à carne pica-da com a água retirada para proteger as proteínas dadesnaturação por congelamento e preservar a sua funcio-nalidade. Uma mistura comum de crioprotetores é 4% desacarose, 4% de sorbitol e 0,2% de tripolifosfato de só-dio. Na etapa final, o produto é congelado em um freezercom placas, o qual rapidamente congela o produto paraproteger contra a desnaturação da proteína conforme defato ocorre durante o lento congelamento.

PROCESSO CONVENCIONAL· APERFEIÇOADO

0 processo convencional aperfeiçoado (Figura 3)foi projetado para ser usado para peixe com altos teoresde gordura. Três pontos principais diferenciam este pro-cesso do processo convencional. Primeiro, ele aperfeiçoaa cor (suaviza) do produto pela utilização de uma etapade "micronização", a qual diminui o tamanho da partículapara 1-2 mícrons. Isto permite a lixiviação muito eficazdos componentes indesejáveis fora do tecido devido àárea de superfície maior. Segundo, o processo tambémcorta em pedacinhos ou microniza o tecido sob vácuo(1,33 kPa (10 mm de Hg)), o que mostrou ser eficaz naredução da oxidação dos lipídios. A baixa pressão de va-por causada pelo meio de vácuo também promove a maiorremoção dos compostos de baixo peso molecular responsá-veis pelos odores desagradáveis ou rançosos. Terceiro, aetapa no processo que produz o efeito mais dramático aoaperfeiçoamento dos produtos é aquele da adição de bi-carbonato de sódio (0,1%) e pirofosfato de sódio (0,05-0,1%) à primeira lavagem. Os compostos aumentam o pH daprimeira lavagem para aproximadamente 7,2-7,5, o que nofim causa um aumento na elasticidade dos géis e reduz oteor de lipídio-para aproximadamente 1%. 0 processo, en-tretanto, também aumenta a quantidade de proteína perdi-da durante a etapa de lixiviação. Devido à etapa de mi-cronização, o produto tem de ser recuperado usando acentrifugação, que pode recuperar as partículas de teci-do lavadas pequenas. As etapas de crioproteção e conge-lamento restantes são similares ao processo convencio-nal.

PROCESSO DE SOLUBILIZACÃO COM ÁCIDO PRECIPITAÇÃO (ASP)

Conforme mencionado acima, um processo de ASPpreferido radicalmente afasta-se do processo convencio-nal e convencional aperfeiçoado seguindo a etapa de rom-pimento do tecido. Todo o tecido é homogeneizado em seumeio de diluição. A etapa de homogeneização coloca o te-cido do peixe (moído ou inteiro) em uma solução de ácidocítrico 1 mM, pH 3,0, preferivelmente em uma razão de1 parte de tecido para 9 ou mais partes de solução.0 equipamento de homogeneização que pode ser usado éum homogeneizador Polytron Kinematic na velocidade 76(1-2 min.). O procedimento pode ser "scaled up" usando umUrshel Commitrol Modelo 1700 ou uma peça comparável deequipamento. Após a homogeneização, o pH da solução re-sultante é aproximadamente 5,3 a 5,5. Neste pH, que estápróximo do ponto isoelétrico de muitas das proteínas domúsculo, a captação de solução pelas proteínas está emum mínimo. Isto evita a hidratação das proteínas e man-tém a viscosidade baixa. 0 pH do homogeneizado é entãodiminuído para cerca de pH 3,5 ou menor usando, porémnão limitado ao, ácido clorídrico (HCl). 0 HCl 1 M tipi-camente foi usado, porém outros ácidos minerais ou orgâ-nicos podem realizar igualmente bem. A solução é entãocentrifugada, em cuja ocasião a solução é separada emquatro fases. A fase superior (leve) contém lipídio, aqual foi verificada não conter nenhuma proteína detectá-vel (Biureto). É por esta razão que é acreditado queesta fase contém lipídio neutro. Ela é também quase nãoexistente quando um peixe sem gordura (lipídio neutromuito baixo), tal como o bacalhau do Oceano Atlântico,for usado como a fonte de músculo de partida.

A fase de sedimento ou pellet foi verificadaconter pele e osso, em algumas amostras grosseiramentepreparadas, e lipídio da membrana. Esta fração de lipí-dio contém proteína. Ambas as frações de lipídios foramseparadas sob condições brandas. Os lipídios da membranatendem a ser mais insaturados do que os lipídios neutrose superiores em ácidos eicosapentaenóico (EPA) e doco-sahexaenóico (DHA) , o que pode ser usado como uma exce-lente fonte em estado natural nos produtos de DHA/EPA,tais como "neutracêuticos" ("neutraceuticals"). No pro-cesso de ASP, a razão principal para a eliminação doslipídios, especialmente as membranas, é que estes lipí-dios são altamente reativos e reduzem a estabilidade naarmazenagem dos produtos de proteína. Nas tentativas an-teriores de fazer produtos do estilo de surimi a partirde peixe gorduroso, foi obtido somente um sucesso limi-tado devido ao desenvolvimento de odores rançosos e oxi-dados que emanavam da decomosição do lipídio. Os odoresdesagradáveis e o desenvolvimento da cor marrom tornam-se enormemente intensificados nos produtos de proteínadesidratada.

A terceira fase contém a fonte de proteína aquo-sa (< « pH 3,5) . Quando uma razão de 1:9 de tecido: so-lução for usada, então a concentração resultante de pro-teína ser aproximadamente 16 mg/ml para o peixe e 22 mg/mlpara a galinha. As viscosidades para estas soluções po-dem variar de aproximadamente 5 a 3 0 mPa.s dependendo daconcentração de proteína. Virtualmente, em todo o tecidomuscular examinado usando esta técnica de solubilizaçãoem baixo pH (e concentração iônica), a solubilidade dasproteínas esteve entre 90-100%. Uma condição chamada"gel macio" ocorre como uma quarta fase durante a cen-trifugação quando ou a viscosidade (> « 3 5 mPas), ou oteor de proteína (> « 12 mg/ml) é alto. Sob a força cen-trífuga, a proteína que contém a água é formada em umamassa macia, a qual sedimenta-se juntamente com o lipí-dio da membrana. A perda de proteína durante este pro-cesso pode ser tão alta quanto 2 0%. A perda de proteínaé devida principalmente à proteína solúvel capturadadentro do gel. Com o término da etapa de centrifugação eo retorno à pressão atmosférica, o gel macio retorna aum líquido com o tempo, deixando somente o lipídio damembrana no sedimento. A proteína solúvel é capturada nogel e pode ser reprocessada. Em uma amostra de músculode peito da galinha com recuperação de 84% de proteína,uns 8% adicionais de proteína foram recuperados no gelmacio. O reciclo do gel macio a montante ou a jusante noprocesso ou o impedimento de sua formação são formas deassegurar recuperações de proteína de 90% ou mais.

No estágio no processo quando a maioria dasproteínas está em solução, os processos, tais como aque-cimento (para destruir possíveis patógenos ou enzimas),adição de aditivos (antioxidantes, componentes de polí-mero, ou reticuladores de proteína) e/ou fracionamentodas proteínas por cromatografia de exclusão por tamanhoou ultrafiltração, podem ser efetuados. Também, uma vezque os meios líquidos são muito mais fáceis de manuseardo que os sólidos, o transporte do produto com bombaspode ser feito nesta ocasião.

Na etapa seguinte, a elevação do pH até um pon-to onde as proteínas são menos solúveis e precipitam-sepode ser efetuada usando diversos tipos de compostos al-calinos. Um pH em torno de 5,3 e 5,5 foi verificado sero mais eficaz. Menos do que um pH em torno de 5,3 oumais do que um pH de aproximadamente 5,5 leva à solubi-lidade aumentada e subseqüente proteína 055. 0 pH foiaumentado usando NaOH IM para um ajuste grosseiro e NaOH100 mM para o ajuste preciso. Assim que a solução éajustada para um pH em torno de 5,5, as proteínas podemser visualizadas como "filamentos" brancos na solução.

Os filamentos começam a aparecer em pH 3,8 e sua concen-tração aumenta constantemente à medida que o pH aumentapara pH 5,5. Em valores de pH maiores que 5,5, a soluçãocomeça a engrossar e assume um aspecto acetinado. Asamostras centrifugadas nestes pHs mais elevados têmgrandes quantidades (tão altas quanto 40%) de permanên-cia de proteína no sobrenadante, e não são, assim, recu-peradas. A coleta da proteína é realizada por centrifu-gação; entretanto, a proteína pode também ser obtida porfiltração. 0 teor de umidade da proteína que sedimenta-se pode ser algo controlado pela força de centrifugação.

Uma força de centrifugação de 34.000 χ gravidade produ-ziu uma proteína de bacalhau do oceano Atlântico com 78%de umidade, ao passo que uma força de 2575 χ gravidade(centrífuga em topo de mesa) produziu uma amostra com umteor de umidade de 84%. 0 sal ou os polímeros carregadostambém podem ser usados para efetuar a precipitação.

A proteína coletada pode ser fabricada em umproduto de surimi padrão pela adição de crioprotetores,tais como 4% de sacarose, 4% de sorbitol e 1,3% de tri-polifosfato de sódio. A fórmula é similar àquelas na in-dústria, exceto que nas amostras foi usado mais tripoli-fosfato. Isto foi feito para elevar o pH de 5,5 paraaproximadamente 7,0. As proteínas com os crioprotetoressão congeladas em um freezer com placas, o qual é padrãona indústria.

Um pó de proteína tendo um pH de cerca de 3,0 éútil na fabricação de bebidas com proteína aumentada,tal como é encontrado nas bebidas de frutas ou para oesporte. Para diminuir o teor de umidade, é possívelprecipitar as proteínas em pH 5,5 e então acidificar no-vamente para pH 3,0 usando, no máximo, cerca de um déci-mo do volume original. Esta etapa foi feita usando asproteínas do bacalhau do oceano Atlântico, onde a pro-teína em solução foi aumentada de 1% para 6,1% antes dasecagem. Este pó pode também ser usado como um agente deemulsificação em produtos tais como a maionese ou os mo-lhos para saladas.

Um outro produto foi produzido por secagem, sobvácuo, da proteína precipitada do bacalhau do oceanoAtlântico ao qual foram adicionados os crioprotetores. Opó foi hidratado para produzir um gel com uma força de1,1, tensão de 26,6 kPa, e um índice de brancura de61,2. Visualmente o gel continha pequenas partículas detecido áspero, as quais tinham áreas onde as proteínasinteragiram altamente umas com as outras. A incorporaçãode agentes de baixo ou alto peso molecular, tais como osamidos negativamente carregados, ou os açúcares, podeaperfeiçoar o produto pela interferência com as intera-ções proteína-proteína. Estes compostos podem ser adici-onados à solução em baixo pH antes da precipitação.

PRINCIPAIS DIFERENÇAS ENTRE OS PROCESSOS

1. Rendimento Usando o processo convencional, as recu-perações da proteína entre 55-65% são comumente verifi-cadas usando carne picada de peixe como o material departida. Tanto as proteínas miofibrilares quanto as sar-coplásmicas são removidas durante as etapas de lavagem,com uma grande maioria destas proteínas sendo sarcoplás-micas. Uma grande proporção destas proteínas sai na pri-meira etapa de lavagem. 0 processo convencional aperfei-çoado perde proteína adicional devido ao pH aumentado naprimeira lavagem. Rendimentos tão baixos quanto 31% fo-ram descritos. No processo de ASP desta invenção, sãoobtidas maiores recuperações de proteínas. As recupera-ções típicas de proteínas utilizando o processo de ASPsão mostradas na Tabela 1.

Tabela 1. Recuperações de proteínas para diferentes es-pécies usando o processo de ASP

<table>table see original document page 40</column></row><table>

* = recuperação após a adição das proteínas de "gel ma-cio1· )2. Redução de lipídio 0 lipídio no tecido do peixe éinicialmente dividido em dois grupos principais, gordu-ras e óleos (não-polares) e lipídios da membrana. Os Ii-pídios da membrana compreendem tanto os lipídios pola-res, por exemplo, os fosfolipidios, quanto os lipídiosnão-polares, tais como os ácidos graxos livres, o coles-terol, a vitamina E, ou similares. 0 uso de lavagens noprocesso convencional tipicamente remove uma proporçãomaior de lipídio não-polar em comparação com o lipídioda membrana. Em um estudo anterior utilizando savelha, arazão de não-polar para polar do lipídio foi verificadavariar de 7,3 no filé até 2,4 no surimi final. Isto de-monstrou que o lipídio que estava sendo lavado era maiornos lipídios neutros. Utilizando o processo de fabrica-ção de surimi convencional, consistentemente produziu-seum produto tendo um teor de lipídio de aproximadamente3-3,5%, independente do teor de lipídio do peixe de par-tida.

Usando o bicarbonato de sódio na água de Iava-gem (processo convencional aperfeiçoado), em um estudoconduzido por Zapata-Haynie Corporation, um surimi "debaixa gordura" acabado foi produzido com um teor de li-pídio de 1,1%. Isto é consistente com os resultados queoutros obtiveram utilizando o processo convencionalaperfeiçoado. Quando este surimi "de baixa gordura" foiexaminado, a razão de não-polar : polar foi verificadaser 1,2. Estes resultados mostram que à medida que a la-vagem aumenta, os lipídios mais instáveis (os lipídiosda membrana) não são removidos. Estes resultados sugeremque aproximadamente 0,5% do peso do surimi acabado sejalipídio da membrana. Conforme estabelecido acima, estelipídio tende a ser mais altamente reativo do que o Ii-pídio neutro por causa de seu maior grau de insaturação.

Utilizando o processo de ASP desta invenção,são encontrados teores de lipidios muito menores nosprodutos acabados em comparação com o processo conven-cional e o processo convencional aperfeiçoado. Os teoresde lipídio desta invenção para diferentes espécies sãomostrados na Tabela 2.

Tabela 2. Teores de lipídio de precipitado de proteínapara diferentes espécies usando o Processo de ASP

Tipo de músculo Teor de lipídio (%)

Carne Precipitado

Bacalhau do oceano Atlântico 0,8 0,12

Cavalinha do oceano Atlântico

centrifugado (-membrana) 0,65 0,14

nenhuma centrífuga (+ membrana) 6,5 3,46

Todas as amostras precipitadas na Tabela 2 queforam centrifugadas estavam substancialmente isentas delipidios da membrana, conforme determinado por extraçãocom solvente do produto de proteína precipitada com sol-vente de clorofórmio metanol.

Os lipidios foram extraídos da proteína preci-pitada em pH 5,5.

As amostras de cavalinha do oceano Atlântico,com ou sem membrana, foram examinadas quanto ao desen-volvimento de odor por oxidação durante a armazenagemrefrigerada. A amostra com membrana desenvolveu odoresoxidados após aproximadamente 3 dias de armazenagem, aopasso que a amostra sem a membrana nunca desenvolveu es-tes odores, porém foi descartada devido aos odores dedeterioração bacteriana após cerca de 8 dias. Parece quea remoção do lipídio é crítica para a estabilidade naarmazenagem e a qualidade do produto acabado.

Na produção de produto seco, a remoção do lipí-dio da membrana é crucial para a estabilidade na armaze-nagem do produto. Na Tabela 3, os valores da cor para ospós secos de proteína do bacalhau do oceano Atlântico,armazenados por seis meses à temperatura ambiente, sãomostrados. Uma cor muito melhor, baseada nos índices debrancura mais elevados, foi observada na remoção da mem-brana das amostras de proteína antes da secagem.Tabela 3. Valores da cor da proteína de bacalhau do oce-ano Atlântico seca por conqelamento, preparada usandodiversas técnicas após 6 meses de-armazenagem à tempera- tura ambiente. <table>table see original document page 44</column></row><table>

AO : antioxidantes adicionados antes da secagem por con-gelamento, 0,2% de ascorbato de sódio, 0,2% de tripoli-fosfato de sódio.

Centrifugação: 33.000 RMP, Rotor N- 35 60 minutos(1,27 χ 105g).

Amostras armazenadas em bolsas de polietileno permeáveisao oxigênio.

Indice de brancura = 100- [(100 - D 2 + a2 J0,5

Uma vantagem para a eliminação de lipídio dasproteínas é que elimina-se as toxinas nocivas que sãosolúveis no lipídio. No peixe há um interesse maior so-bre o acúmulo de bifenilas policloradas (PCB) e hidro-carbonetos poliaromáticos (PAH) em seus óleos. Estes,assim como outros compostos similares, são consideradostoxinas principais para os seres humanos. A eliminaçãoou a redução destes compostos é considerada uma qualida-de positiva do processo desta invenção.3. Valores de gel

É geralmente acreditado que um valor de forçade 1,9 seja o valor mínimo necessitado a ser obtido porum gel para ser considerado como um gel de grau AA. 0valor de esforço é uma medida da coesão ou elasticidade,acreditada ser uma qualidade desejada de um excelentegel. A Tabela 4 relata a força juntamente com os valoresde tensão para as amostras fabricadas usando o processode ASP. Para uma comparação, um valor de força de 1,12foi obtido usando-se o surimi de cavalinha do oceanoAtlântico, fabricado usando o processo convencional, emuma escala semicomercial, na planta piloto de frutos domar de NOAA/Univ. do Estado do Mississipi, em Pascagou-la, MS.

Tabela 4. Valores reológicos para as amostras fabricadasusando o processo de ASP.

<table>table see original document page 45</column></row><table>

média ± desvio padrão

4. Qualidade do Peixe Em Estado Natural

Na fabricação dos géis de surimi usando o méto-do convencional, é amplamente acreditado que somente opeixe de qualidade muito alta deva ser usado. Entretan-to, usando o processo de ASP, foram obtidos géis de for-ça de 2,6 e tensão de 31,1 kPa do músculo branco de ca-valinha clara em condição satisfatória. Em uma experiên-cia usando o músculo da cavalinha clara, congelado, ex-tremamente rançoso, (mais do que 4 anos de armazenagemcom congelamento a -IO0C (14°F)), valores de força de 1,8e tensão de 34,9 kPa foram obtidos. O eperlano descritona Tabela 4 foi também congelado por um período prolon-gado de tempo (« 1 ano) . Ele tinha um valor de ácido tio-barbitúrico (TBARS) extremamente alto de 148,5 μιηοΐ/kg,indicando que muita oxidação tinha ocorrido, tornando-seassim inaceitável como um alimento comestível para sereshumanos. Porém ele foi ainda capaz de produzir um gelcom excelentes valores de qualidade.

5. Cor

Os géis produzidos de cavalinha do oceanoAtlântico do Estágio II, usando o processo de ASP, pro-duziram valores de Hunter L, a, b de 78,4, -0,89, e 2,03respectivamente, bem dentro das ligações para as coresdo surimi de Grau AA. 0 índice de brancura resultantepara esta amostra era 78,3. Os valores de cerca de 75 oumaiores são considerados excelentes. 0 surimi do baca-lhau do oceano Atlântico produzido usando o processo deASP desenvolveu géis ainda mais brancos do que a cavali-nha, com um valor de "L" de 82,3, um valor de "a" de -0,11, e um valor de "b" de 2,88. 0 índice de brancuraresultante para esta amostra era 82,1.

6. Vantagens para a Forma Líquida

0 processo de ASP reduz o tecido do músculoanimal de um sólido para um fluido de baixa viscosidade,com substancialmente todas as proteínas em solução. Apartir de um ponto de vista de processamento, isto pro-porciona uma grande vantagem. Os líquidos são mais fá-ceis de manusear do que os sólidos. Um problema princi-pai na indústria de surimi é que os ossos, a pele e asmanchas contaminam o produto final. Entretanto, como umlíquido, as proteínas no processo de ASP podem ser cen-trifugadas ou filtradas para assegurar que nenhuma con-taminação entre no produto final. 0 uso da solução deproteína líquida também simplifica a remoção do contami-nante, tal como os fragmentos de metal, do equipamento.Isto é uma preocupação principal na produção de alimen-to. A fase líquida pode também ser facilmente controladana temperatura em operações tais como a pasteurizaçãopara a eliminação de patógenos, ou o rápido resfriamen-to. O equipamento para mover os líquidos é também muitomais barato do que o equipamento necessitado para moveros sólidos. Tendo as proteínas em uma forma líquida,também facilita o fracionamento das proteínas para au-mentar ou eliminar proteínas específicas ou grupos deproteínas. 0 processo de ASP também economiza tempo deprocessamento porque ele elimina o tempo necessitadopara três ou mais lavagens, como no processo convencio-nal, e pode eliminar a etapa de refino. A etapa de solu-bilização das proteínas leva muito pouco tempo e podeser realizada em um sistema de uma passagem.

Resumo

Globalmente, o processo de ASP é útil para oprocessamento de uma ampla variedade de músculos animaispara produzir um produto de proteína estável na formacongelada ou seca. As características principais do pro-cesso é que ele permite a solubilização completa desubstancialmente todas as proteínas do músculo para umfluido de baixa viscosidade. Este fluido é então coloca-do sob força centrífuga para remover ambos os tiposprincipais de lipídio (membrana, gorduras e óleos), oque resulta em um produto enormemente estabilizado. Em-bora os outros processos reduzam algo o teor de lipí-dios, o processo de ASP é o único capaz de substancial-mente reduzir ou eliminar o lipídio da membrana. O pro-cesso de ASP também proporciona um produto tendo um bai-xo teor de lipídio que ainda conserva a sua funcionali-dade de proteína. O processo de ASP permite que as pro-.teínas obtidas sejam usadas em uma ampla série de produ-tos de grau alimentício e intensificadores de produto,uma vez que os produtos conservam a funcionalidade daproteína.

Claims (17)

1. Processo para recuperar uma composição ricaem proteína a partir de tecido muscular animal, a ditacomposição rica em proteína sendo capaz de ser formada emum gel, caracterizado pelo fato de que compreende:a) formar uma solução líquida aquosa rica emproteína incluindo a dita composição rica em proteína etendo um pH de 1,0 a 3,5 e uma concentração iônica abaixode 200 mM a partir de uma forma particulada do referidotecido muscular animal e uma composição líquida aquosatendo um pH menor que 3,5 e que não degrade substancial-mente a proteína da dita composição rica em proteína, adita solução líquida aquosa rica em proteína sendo forma-da a partir de tecido muscular animal e a dita composiçãolíquida aquosa tendo uma razão entre o volume de líquidoaquoso e o peso de tecido maior do que 7:1.b) separar os lipídios da membrana da dita solu-ção contendo a referida composição-rica em proteína,c) elevar o pH da dita solução para precipitar adita composição rica em proteína, ed) recuperar da solução a composição rica emproteína capaz de ser preparada em forma de gel.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado pelo fato de que a forma particulada do teci-do muscular animal é suspensa em uma solução aquosa tendoum pH entre 5,0 e 5,5.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a precipitação da com-posição rica em proteína é realizada através do aumentodo pH da solução subseqüentemente à separação dos Iipi-dios de membrana da solução até um valor entre 5,0 e 5,5.

4. Processo de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de incluir aetapa de secagem da composição rica em proteína recupera-da na etapa de precipitação.

5. Processo de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de incluir aetapa de fracionar a dita composição rica em proteína nasolução líquida aquosa rica em proteína subseqüentementeà separação dos lipídios de membrana a partir dela.

6. Processo de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o pH dasolução líquida aquosa rica em proteína na -etapa a) estáentre 2,5 e 3,5.

7. Processo de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o teci-do muscular animal é tecido muscular de peixe.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, ca-racterizado pelo fato de que o tecido muscular de peixe étecido muscular de peixe pelágico.

9. Processo de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o ditotecido muscular animal é tecido muscular de galinha.

10. Processo de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o ditopH é elevado com uma composição que inclui um polifosfato.

11. Processo de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a ditacomposição liquida aquosa tendo um pH menor do que 3,5 éformada com ácido citrico.

12. Processo de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que aetapa de separação dos lipidios de membrana da soluçãocontendo a composição rica em proteína compreende:i) tratar a dita solução rica em proteína porcentrifugação para formar uma pluralidade de fases inclu-indo uma fase líquida aquosa contendo u-ma maioria subs-tancial da composição rica em proteína do dito tecidomuscular animal e uma segunda fase contendo os ditos li-pidios da membrana, eii) separar a fase líquida aquosa da segunda fa-se contendo os ditos lipidios de membrana.

13. Processo de acordo com a reivindicação 12,caracterizado pelo fato de que quando a razão entre o pe-so de tecido e o volume do liquido aquoso é inferior a- 1:20, uma fase de lipidio neutra também é separada da di-ta fase liquida aquosa.

14. Processo de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o pHda composição rica em proteína precipitada é elevado atéa neutralidade.

15. Processo de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a com-posição rica em proteína recuperada capaz de ser trans-formada em um gel contém pelo menos 8% até 30% em peso deproteínas sarcoplásmicas com base no peso total de prote-ína.

16. Processo de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de que a composição rica em pro-teína recuperada capaz de ser transformada em um gel con-tém pelo menos 18% até 30% em peso de proteínas sarco-plásmicas com base no peso total de proteína.

17. Processo de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato de que a solução líquida aquosarica em proteína formada a partir do tecido muscular ani-mal e da composição líquida aquosa tem uma razão entre ovolume de líquido aquoso e o peso do tecido maior do que 9:1.