ES2224675T3 - Metodo para modificar la estructura proteica en granulos o bolas de alimento o similares, en su forma terminada, para conseguir estabilidad de forma. - Google Patents

Abstract

Método para producir alimento seco en forma de bolas o gránulos para animales carnívoros, teniendo las bolas o los gránulos permanencia de la forma y comprendiendo el método: (A) (II) formar bolas o gránulos de alimento a partir de una masa de alimento que comprende dicha materia proteica, añadiendo dicha enzima a la superficie de las bolas o los gránulos de alimento formados, e incubar las bolas o los gránulos de alimento formados a una temperatura y por un periodo tales que dichos enlaces covalentes se formen; y (B) secar las bolas o los gránulos de alimento formados de (A) mediante un método conocido para producir bolas o gránulos de alimento seco que tienen una matriz de proteína unida de manera covalente y, de ese modo, tienen permanencia de la forma.

Description

Método para modificar la estructura proteica en gránulos o bolas de alimento o similares, en su forma terminada, para conseguir estabilidad de forma.

La presente invención se refiere a un método para modificar la estructura proteica de gránulos o bolas de alimento o similares, en su forma terminada, entre otras razones para contribuir a reforzar la permanencia de la forma de gránulo en alimentos granulares de este tipo.

Varios tipos de animales de cría, por ejemplo el salmón y la trucha, son carnívoros (comen carne). Su alimento natural consiste en insectos (para salmón y trucha en la etapa de agua dulce), peces y crustáceos. Para otros animales carnívoros criados, tales como visones y zorros, el alimento también puede contener la carne de mamíferos, por ejemplo desechos frescos de matadero. Los insectos y los crustáceos tienen un esqueleto externo que está compuesto, entre otros, de quitina. La quitina es un polisacárido lineal de N-acetil-D-glucosamina ligada por enlaces \beta1\rightarrow4. Otros hidratos de carbono estructurales, tales como celulosa (\beta[1\rightarrow4] D-glucosa) y alginato (ácido D-manurónico) no se encuentran en estos animales presa ni tampoco contienen almidón (\alpha[1\rightarrow4] D-glucosa) como reservas de energía. Sin embargo, el salmón, la trucha y otros peces y animales carnívoros tienen enzimas (por ejemplo, amilasa) que son capaces de degradar el almidón en el intestino y de hacerlo digerible, pero pueden ser menos eficaces a este respecto que los peces y animales herbívoros (que comen plantas).

En los alimentos pensados para peces carnívoros es habitual añadir entre el 8 y el 25% de hidratos de carbono, por ejemplo en forma de trigo o maíz, como agente aglomerante. Después del prensado, pero especialmente después de la extrusión, el almidón en estos hidratos de carbono formará una matriz o masa base que le da a los gránulos resistencia mecánica y permanencia de la forma, de manera que la forma de los gránulos puede mantenerse después del secado, el tratamiento adicional, el almacenamiento y el transporte.

Los hidratos de carbono se utilizan en el metabolismo como una fuente de energía. La densidad de energía de los hidratos de carbono es inferior a la de las proteínas y la grasa (17,6; 23,9 y 39,8 MJ/kg respectivamente). La digestibilidad de los hidratos de carbono también es inferior en los peces carnívoros, y desciende a medida que aumenta la proporción de hidratos de carbono complejos en el alimento (por encima del 10%). Los experimentos han mostrado que los salmónidos no tienen necesidad metabólica de hidratos de carbono. Si la grasa reemplaza a los hidratos de carbono como fuente de energía, un alimento para peces libre de hidratos de carbono de este tipo contendrá más energía por peso unitario, siempre que las proporciones relativas de los otros componentes se mantengan constantes.

Para dar a los gránulos de alimento permanencia de la forma y resistencia mecánica, como se menciona anteriormente, se conoce el añadir un agente aglomerante en forma del 8-25% de hidratos de carbono, por ejemplo trigo y/o maíz. Después del prensado o la extrusión en el material de alimento se establecerá una matriz con la resistencia deseada.

También se han descrito otras técnicas en relación con la formación del alimento para dar gránulos, bolas o similares. Por ejemplo, según la patente de los EE. UU. número 4 935 250, también se produce un gel o una masa de alginato durante la formación.

La bibliografía de patentes incluye descripciones de alimentos y mezclas de alimentos en los que la masa se compone de gelatina o caseinato. Véase, por ejemplo, la patente británica número 2 212 125.

También hay alimentos en los que se aprovechan las características de unión producidas por la coagulación de proteínas nativas; véase el documento NO 179 731.

Esta reticulación de proteínas por la acción de enzimas, tales como transglutaminasa, también se ha utilizado en varias solicitudes referidas a alimentos o alimentos húmedos para animales domésticos (documentos US 5 658 605; US 5 518 742; JP 06 261 692; US 4 917 904; JP 58 028 234 y JP 06 209 716).

Pueden producirse pequeñas partículas de alimento con la ayuda de técnicas de aglomeración, que se basan en el principio de la agregación de partículas extremadamente pequeñas para formar partículas más grandes. Este proceso no utiliza hidratos de carbono como agente aglomerante. Los componentes del alimento se unen entre sí a través de varias formas de uniones de contacto entre las partículas sólidas en el alimento. Las diferentes formas de uniones de contacto pueden variar desde enlaces de hidrógeno, adhesión y cohesión hasta fuerzas capilares. En este proceso no se forman nuevos enlaces covalentes. Ésta es una desventaja evidente para mantener la forma y la resistencia del gránulo de alimento, porque los enlaces covalentes son más fuertes que otros enlaces químicos.

De este modo, una desventaja seria de los alimentos aglomerados es que los enlaces son débiles y debido a la falta de una matriz continua, tales gránulos son friables y frágiles. La técnica de la aglomeración no puede utilizarse para producir partículas de alimento en forma de gránulos con un diámetro superior a aproximadamente 2,5 - 3,0 mm.

Para poder producir partículas/fragmentos/gránulos/bolas de alimento más grandes, debe abandonarse la técnica de la aglomeración sin adición de hidratos de carbono y volver a los hidratos de carbono como agentes aglomerantes. Por ejemplo, los salmónidos pueden digerir los hidratos de carbono complejos, tales como el almidón, en bajas concentraciones, pero si su concentración supera el 10%, disminuye la digestibilidad de la fracción de hidratos de carbono (Aksnes A., 1995, Growth, feed efficiency and slaughter quality of salmon, Salmo salar L., given feeds with different ratios of carbohydrate and protein. (Crecimiento, eficacia del alimento y calidad en la matanza del salmón, Salmo salar L., al que se le ha proporcionado alimentos con diferentes proporciones de hidratos de carbono y proteína), Aquaculture Nutrition, 1:241-248). El contenido energético de la fracción de hidratos de carbono puede reemplazarse por grasa. Esto tendrá como resultado una mayor libertad respecto a la variación de las proporciones relativas de grasa, proteínas y micronutrientes puesto que los hidratos de carbono completan el resto de la formulación del alimento. Un alimento de este tipo será más rico en energía que un alimento equivalente que contenga hidratos de carbono, y se obtendrá una reducción en la tasa de conversión del alimento, definida como la cantidad de alimento consumida para producir un kilo de biomasa del pez.

Según la presente invención, el objetivo ha sido mostrar un método de modificación de la estructura proteica de alimentos, cuya composición nutritiva asemeja rigurosamente la elección natural de alimentos de los peces y animales carnívoros. Según la invención, se obtiene una unión favorable en los alimentos, sin hidratos de carbono, que tiene como resultado una permanencia de la forma en gránulos y formas similares de alimentos, y de tal manera que el tamaño máximo de partícula/diámetro de gránulo puede aumentarse en el caso de alimentos aglomerados, mientras que se mantiene la forma del alimento. La invención también tiene como objetivo aumentar la densidad de energía de todos los tipos de alimentos, particularmente de alimentos para peces.

Dicho objetivo se consigue mediante un método según la invención para producir alimento seco en forma de bolas o gránulos para animales carnívoros, teniendo las bolas o los gránulos permanencia de la forma, con lo que el método comprende:

(A)

(I)

formar, mezclando los ingredientes, una masa de alimento mezclado que comprende materia bruta proteica que contiene proteína en forma nativa o desnaturalizada y una enzima apta para catalizar la formación de enlaces covalentes entre los residuos de aminoácidos que forman parte de las cadenas proteicas en dicha materia bruta proteica, mezclándose la enzima con el resto de los ingredientes de la masa de alimento mezclado previamente antes del mezclado o, alternativamente, con uno o más de dichos ingredientes antes del mezclado, y formar bolas o gránulos de alimento a partir de la masa de alimento, manteniéndose tal temperatura durante un periodo de tiempo tal que se formen dichos enlaces covalentes, o

(II)

formar bolas o gránulos de alimento a partir de una masa de alimento que comprende dicha materia proteica, añadiendo dicha enzima a la superficie de las bolas o los gránulos de alimento formados, e incubar las bolas o los gránulos de alimento formados a una temperatura y por un periodo tal que dichos enlaces covalentes se formen; y

(B) secar las bolas o los gránulos de alimento formados de (A) mediante un método conocido para producir bolas o gránulos de alimento seco que tienen una matriz de proteína unida de manera covalente y, de ese modo, tienen permanencia de la forma.

Por tanto, la invención consiste principalmente en un método para producir un alimento seco, o alternativamente uno o más de los componentes de los cuales se compone éste, para formar gránulos, alternativamente para recubrir la superficie de los gránulos formados con el fin de añadir una enzima (preferiblemente transglutaminasa) que cataliza la formación de enlaces covalentes entre los aminoácidos que forman las cadenas proteicas en las materias brutas proteicas que contienen proteínas en forma nativa o desnaturalizada. Las materias brutas de la proteína en la mezcla de alimento incluyen los aminoácidos naturales glutamina y lisina en las cadenas proteicas. La enzima añadida actuará como catalizador y catalizará la formación de enlaces (\varepsilon-(\gamma-Glu)Lys) covalentes entre los aminoácidos glutamina y lisina en los ingredientes brutos proteicos en el alimento.

A través de la adaptación de la temperatura de reacción y el tiempo de reacción, esta reacción enzimática formará una matriz o masa base de materias brutas proteicas que presentará una resistencia adecuada para dar a los gránulos de alimento una forma constante y duradera.

En un alimento aglomerado, esta reacción enzimática conducirá a enlaces covalentes transversales ("cross-bonds", enlaces cruzados) entre las proteínas. Introduciendo el tipo de enlace químico más fuerte, además de los otros tres tipos de enlaces químicos que le dan al producto de alimento su firmeza y resistencia, esto dará una resistencia aumentada al aglomerado.

En los alimentos prensados o extruidos, la formación de enlaces (\varepsilon-(\gamma-Glu)Lys) covalentes que conducen a la formación de una matriz proteica serán aptos para reemplazar parcial o totalmente la adición de hidratos de carbono. Esto hace posible eliminar los hidratos de carbono de la fórmula para el alimento, o reducir la proporción de hidratos de carbono, respectivamente. Esto es una ventaja importante desde varios puntos de vista. Los hidratos de carbono no desempeñan prácticamente ningún papel en la dieta natural de los peces y animales carnívoros, y la densidad total de energía de los gránulos de alimento puede aumentarse porque tanto las proteínas como las grasas son más ricos en energía que los hidratos de carbono. Según la presente invención, un alimento animal en forma de gránulos no requerirá otros agentes aglomerantes tales como agentes de gelificación, por ejemplo, en forma de gelatina.

1

La fórmula de reacción anterior, en la que la enzima transglutaminasa actúa como catalizador, muestra la formación del enlace \varepsilon-(\gamma-glutamil)lisina entre los aminoácidos glutamina y lisina.

Las transglutaminasas están definidas como enzimas que están clasificadas como proteína-glutamina-\gamma-glutamiltransferasas (EC 2.3.2.13; Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular, Comité de Nomenclatura). La transglutaminasa puede presentarse en forma pura o como mezcla previa definida con material de relleno adecuado y transglutaminasa en una concentración ajustada. La transglutaminasa puede añadirse a los otros ingredientes brutos del alimento en forma de un polvo, en disolución o en suspensión.

El término "materias brutas proteicas" se refiere a ingredientes brutos que contienen proteína o bien en forma nativa o bien desnaturalizada. Los ejemplos incluyen harina de pescado, agua de cola, concentrado de agua de cola, harina de sangre, harina de plumas, harina de cuernos y huesos, gluten de trigo, gluten de maíz, harina de soja y harina de semilla de colza. Éstos son sólo ejemplos ilustrativos, y no excluyen el uso de otros ingredientes brutos en alimentos, como sustitutos parciales de o en adición a uno o más de los ingredientes brutos mencionados.

El término "gránulos de alimento" se refiere a partículas o fragmentos, preferiblemente redondos, que se forman por medio de un proceso especial, de manera que éstos son de un tamaño y una forma que los hace adecuados como alimento, particularmente para especies de peces carnívoros, tales como salmón, bacalao, halibut, lubina y dentón de cría.

La actividad de la enzima (transglutaminasa) disminuye a temperaturas superiores a 50ºC, y se desactiva a temperaturas más allá de 65ºC. Por tanto, la formación de una matriz proteica como se describe aquí puede tener lugar en condiciones de calentamiento del proceso en las que la temperatura del proceso varía entre 0 y 60ºC. El tiempo de proceso más corto se obtiene a aproximadamente 50ºC, puesto que el tiempo de proceso se alarga a temperaturas por encima y por debajo de esta temperatura.

La transglutaminasa se añade a los otros ingredientes del alimento antes de que éstos se formen para dar gránulos mediante un método adecuado, puesto que la enzima puede añadirse como disolución o como suspensión en un líquido adecuado, por ejemplo, agua, o mezclada como ingrediente seco antes de añadir líquido a la mezcla. Además de la transglutaminasa, una disolución líquida puede contener agua pura, agua de cola o concentrado de agua de cola, u otro líquido rico en proteínas, por ejemplo, una disolución de gelatina.

La transglutaminasa también puede añadirse a la superficie de los gránulos preformados mediante un método adecuado, en el que la enzima puede añadirse disuelta en vapor de agua, o como disolución, suspensión o lavado en un líquido adecuado como agua.

El contenido de grasa del alimento puede, según un ejemplo preferido, consistir en aceite de pescado, que puede añadirse al alimento o bien antes o bien después de formarlo para dar gránulos, o después de que éstos se hayan secado. Después de que el alimento se ha formado para dar gránulos, éstos se mantienen a una temperatura de entre 0 y 60ºC, de manera que la enzima transglutaminasa tenga tiempo para catalizar los enlaces \varepsilon-(\gamma-glutamil)lisina que se desean.

El tiempo de reacción se adapta a la temperatura de reacción.

Finalmente, los gránulos formados se secan hasta el contenido de agua/grado de sequedad deseado en una unidad adecuada de deshidratación, tal como un armario secador.

El producto de transglutaminasa utilizado en los siguientes ejemplos (del fabricante Ajinomoto en Japón) consiste en el 60% de caseinato de sodio, el 39,5% de maltodextrina y el 0,5% de transglutaminasa. Una picadora de carne con un tamaño de boquilla de aproximadamente 6,5 mm puede utilizarse para formar el alimento para dar gránulos. El aparato también puede comprender un armario incubador y un armario secador (temperatura de trabajo de aproximadamente 80 - 90ºC). En una prueba de desgaste, se empleó una velocidad de rotación de 500 rpm sin el uso de bolas de metal.

Ejemplo 1

500 g de harina de pescado (harina noruega LT) y 500 ml de agua se mezclaron para formar una masa que después se formó para dar gránulos con la ayuda de una picadora de carne. Los gránulos formados se secaron durante aproximadamente 35 minutos. 300 g de gránulos se utilizaron para la prueba de desgaste.

25 g del producto de transglutaminasa que contiene 125 mg de transglutaminasa y 15 g de caseinato de sodio se agitaron en 500 ml de agua a aproximadamente 40ºC. La disolución se añadió a 500 g de harina de pescado (harina noruega LT), se mezcló para dar una masa y se formó para dar gránulos con la ayuda de una picadora de carne. Estos gránulos se incubaron en dicho armario incubador durante aproximadamente 60 minutos a aproximadamente 40ºC, y después se secaron durante aproximadamente 50 minutos. 300 g de gránulos se utilizaron para la prueba de desgaste.

Resultado

2

El ejemplo muestra que mezclando aproximadamente 125 ppm de transglutaminasa en la mezcla de harina de pescado, caseinato de sodio y agua se produjeron gránulos con una firmeza y resistencia considerablemente mayores que las de los gránulos formados a partir de una masa de alimento (harina de pescado + agua) sin este aditivo de enzima.

La enzima transglutaminasa en forma de polvo puede mezclarse con uno o más de los otros ingredientes secos del alimento antes de añadir el agua en la forma de líquido, por ejemplo, agua pura, agua de cola, concentrado de agua de cola, otros líquidos enriquecidos con proteínas o vapor de agua.

El secado puede tener lugar inmediatamente después de la formación para dar gránulos, siempre que se ponga cuidado para asegurar que la temperatura no suba por encima de 60ºC, dándole a la enzima, de este modo, tiempo suficiente para actuar, para formar una matriz proteica antes de que la actividad del agua sea tan baja que la enzima ya no actúe como catalizador.

La transglutaminasa producida por bacterias tolerantes a la temperatura será apta para actuar a temperaturas superiores a 60ºC.

Por tanto, las condiciones de producción pueden estar por encima de 60ºC si se emplea transglutaminasa termoestable.

Ejemplo 2

En este caso se utilizó otra fuente de proteína (soja), cuyo nivel de proteína real es aproximadamente un 20% más bajo que el de la harina de pescado. El alimento se preparó en gran parte como se indica en el ejemplo 1.

500 g de harina de soja (Hamlet) y 700 ml de agua se mezclaron para formar una masa que se formó para dar gránulos y se secó durante aproximadamente 40 minutos. Como en el ejemplo 1, se llevó a cabo una prueba de desgaste. Una vez completado la prueba de desgaste, los gránulos enteros restantes se sometieron a una nueva prueba de desgaste, esta vez con cuatro bolas de metal y a 150 revoluciones.

25 g del producto de transglutaminasa que contiene 125 mg de transglutaminasa y 15 g de caseinato de sodio se agitaron en 700 ml de agua a aproximadamente 40ºC. La disolución se añadió a 500 g de harina de soja, se mezcló y se formó como se indica en el ejemplo 1, se incubó a 40ºC durante 60 minutos y se secó durante aproximadamente 60 minutos.

Resultado

3

La invención también comprende otras enzimas que catalizan la formación de enlaces covalentes entre los aminoácidos que forman parte de las cadenas proteicas en la materia bruta de la proteína en el alimento.

Por ejemplo, una enzima de este tipo puede catalizar una reacción equivalente entre asparagina y lisina (enlace \varepsilon-(\beta-aspartil)lisina) (transasparaginasa).

Otros ejemplos son la enzima proteína-disulfuro-isomerasa (EC 5.3.4.1), que cataliza la transposición de cistina, y la enzima lipoxigenasa.

Claims (10)

1. Método para producir alimento seco en forma de bolas o gránulos para animales carnívoros, teniendo las bolas o los gránulos permanencia de la forma y comprendiendo el método:

(A)

(I)

formar, mezclando los ingredientes, una masa de alimento mezclado que comprende materia bruta proteica que contiene proteína en forma nativa o desnaturalizada y una enzima apta para catalizar la formación de enlaces covalentes entre los residuos de aminoácidos que forman parte de las cadenas proteicas en dicha materia bruta proteica, mezclándose la enzima con el resto de los ingredientes de la masa de alimento mezclado previamente antes del mezclado o, alternativamente, con uno o más de dichos ingredientes antes del mezclado, y formar bolas o gránulos de alimento a partir de la masa de alimento, manteniéndose tal temperatura durante un periodo de tiempo tal que se formen dichos enlaces covalentes, o

(II)

formar bolas o gránulos de alimento a partir de una masa de alimento que comprende dicha materia proteica, añadiendo dicha enzima a la superficie de las bolas o los gránulos de alimento formados, e incubar las bolas o los gránulos de alimento formados a una temperatura y por un periodo tales que dichos enlaces covalentes se formen; y

(B) secar las bolas o los gránulos de alimento formados de (A) mediante un método conocido para producir bolas o gránulos de alimento seco que tienen una matriz de proteína unida de manera covalente y, de ese modo, tienen permanencia de la forma.

2. Método según la reivindicación 1, en el que (i) dicha enzima es transglutaminasa y dichos residuos de aminoácidos son residuos de glutamina y lisina, o (ii) dicha enzima es transasparaginasa y dichos residuos de aminoácidos son residuos de asparagina y lisina, o (iii) dicha enzima es proteína-disulfuro-isomerasa o lipoxigenasa y dichos residuos de aminoácidos son residuos de cistina.

3. Método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicha enzima es transglutaminasa proporcionada como una disolución o suspensión en agua.

4. Método según la reivindicación 3, en el que dicha disolución acuosa de transglutaminasa es una disolución que también contiene un líquido rico en proteínas.

5. Método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicha enzima es transglutaminasa y dicha transglutaminasa se aplica a la superficie de las bolas o los gránulos de alimento, después de la etapa de formar dichas bolas o dichos gránulos, como una disolución o suspensión en agua.

6. Método según la reivindicación 5, en el que la disolución acuosa de transglutaminasa es una disolución en agua en forma de partículas que forman conjuntamente vapor de agua.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el que la formación de enlaces covalentes, catalizada por enzimas, se lleva a cabo a una temperatura de desde 0ºC hasta 60ºC.

8. Método según la reivindicación 1, en el que la enzima es transglutaminasa y se mezcla con la masa de alimento en una cantidad de al menos 10 ppm de transglutaminasa, basada en el peso (seco) de la masa de alimento, incubándose las bolas o los gránulos, después de la etapa de su formación, a una temperatura en el intervalo de 10ºC a 50ºC y secándose después, con lo que las propiedades catalíticas de la enzima dejan de estar activas cuando las bolas o los gránulos están completamente secos.

9. Método según la reivindicación 1, en el que la enzima es transglutaminasa y se añade a un líquido acuoso de mezclado para la masa de alimento, añadiéndose dicha transglutaminasa a dicho líquido de mezclado en una cantidad de al menos 20 ppm de transglutaminasa, basada en el peso de dicho líquido de mezclado, agitándose dicha transglutaminasa en el líquido de mezclado para producir una disolución o suspensión acuosa y mezclándose dicha disolución o suspensión con una masa de alimento seco de aproximadamente el mismo peso que el líquido de mezclado.

10. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que dicha materia bruta proteica es harina de pescado, agua de cola, concentrado de agua de cola, harina de sangre, harina de plumas, harina de huesos, gluten de trigo, gluten de maíz, harina de soja, harina de semilla de colza, caseína, caseinato de sodio, gelatina o colágeno.