ES2267782T3 - Pectinas desesterificadas, procesos para la produccion de tales pectinas, y sistemas liquidos estabilizados que comprenden las mismas. - Google Patents

Abstract

La pectina desesterificada enzimáticamente por bloques que tiene i) un grado de esterificación de 55-62% y y ii) una sensibilidad de calcio de > 200 cP o una fracción de calcio de > 20, y que muestra una seudoplasticidad (aclarado por cizallamiento) y una cantidad de separación de fases de como máximo el 5% cuando se presenta en una cantidad de 0.05-0.6% en peso (peso seco) en una solución acuosa ácida que comprende al menos un catión polivalente.

Description

Pectinas desesterificadas, procesos para la producción de tales pectinas, y sistemas líquidos ácidos estabilizados que comprenden las mismas.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención

La presente invención se orienta a las pectinas desesterificadas enzimáticamente por bloques que muestran seudoplasticidad y sustancialmente no separación de fases en una solución acuosa que comprenden al menos un catión polivalente, y el proceso para la producción de las mismas. En particular, la presente invención se dirige a las pectinas desesterificadas enzimáticamente por bloques preparadas por desesterificación de pectinas de alto metoxilo aisladas con enzimas. La presente invención también se dirige al proceso para la suspensión de partículas utilizando pectinas desesterificadas enzimáticamente por bloques preparadas por desesterificación de pectinas de alto metoxilo aisladas con enzimas. Adicionalmente, la presente invención se relaciona con sistemas acuosos estabilizados que contienen pectinas desesterificadas enzimáticamente por bloques preparadas por desesterificación de pectinas de alto metoxilo aisladas con enzimas.

2. Antecedentes de la invención y oficios relacionados

El problema encontrado con bebidas que contienen componentes insolubles, tales como pulpas, aceites esenciales, y similares, es la tendencia de los componentes insolubles a separarse, por ejemplo, vía sedimentación o formación de nata.

Con el fin de mantener los componentes insolubles en suspensión, la xantana ha sido adicionada a bebidas con sabor a fruta para elevar la viscosidad o alterar la reología de la bebida. Cuando se adiciona, xantana, a soluciones acuosas aún a bajas concentraciones, exhibe fortísima seudoplasticidad y viscoplasticidad a baja concentración sin cualquier evidencia de tixotropía. Sin embargo, la xantana adiciona percepción organoléptica negativa (indeseable sensación en la boca) en bebidas. De este modo, existe una necesidad de proporcionar un ayudante a la suspensión que tenga las deseadas propiedades de la xantana sin la indeseable sensación en la boca.

Los aliginatos y las pectinas se han utilizado en bebidas para elevar la viscosidad dado que ellos no adicionan negativa sensación en la boca. Los aliginatos y las pectinas son útiles para esta aplicación, sin embargo, tienden a experimentar sinéresis durante largos periodos de almacenamiento. Se han hecho tentativas de utilizar las pectinas como ayudantes de suspensión con reducidas propiedades de sinéresis, pero sin éxito.

La pectina es un polisacárido estructural comúnmente encontrado en la forma de protopectina en células vegetales. El esqueleto de la pectina comprende residuos \alpha-1-4 ligados de ácido galacturónico que se interrumpen con un pequeño número de unidades de 1,2 ligado--Lrhamnosa. Algunos de los grupos carboxílicos de los residuos galacturónicos son esterificados, típicamente por los grupos metilo. Los residuos remanentes se presentan como grupos carboxílicos libres. La esterificación de los grupos carboxílicos ocurre en el tejido vegetal después de la polimerización de los residuos de ácido galacturónico. Sin embargo, es extremadamente raro que todos los grupos carboxílicos sean esterificados. Usualmente, el grado de esterificación varía desde 0 a 90% de los grupos carboxílicos disponibles.

El término "grado de esterificación" tiene la intención de significar la magnitud a la cual los grupos libres del ácido carboxílico contenidos en la cadena del ácido poligalacturónico de la pectina han sido esterificados (por ejemplo, por metilación) o en otros medios hechos no-ácidos (por ejemplo, por amidación).

La pectina esta disponible como pectina de bajo metoxilo (LMP) o pectina de alto metoxilo (HMP). La pectina de bajo metoxilo según se define aquí tiene un grado de esterificación (DE) menor de aproximadamente 45 y es altamente reactiva con cationes tales como calcio. La pectina de alto metoxilo según se define aquí tiene un DE mayor de aproximadamente 45% y típicamente es menos reactiva con cationes polivalentes tales como calcio.

La estructura de la pectina, en particular el grado de esterificación, estipula muchas de sus propiedades físicas y/o químicas. Por ejemplo, la gelificación de pectina causada por la presencia de cationes calcio depende especialmente del grado de esterificación. La gelificación se considera el resultado de los iones de calcio que forma complejos ligados en cruz con grupos carboxílicos libres de un número de cadenas de pectina causando la formación de una matriz gelificada tridimensional continua.

La pectina, como primer extracto, tiene un grado de esterificación relativamente alto de aproximadamente 70-75%. Tal pectina es ideal para utilizar en mermeladas y gelatinas. Sin embargo, otros usos requieren la preparación de pectinas con diferentes características determinadas. Esto se puede lograr por la modificación de la pectina para reducir el grado de esterificación. Un proceso común para lograr esto, es una hidrólisis ácida. Procesos alternativos se conducen a la utilización de álcali a bajas temperaturas, amoníaco, o utilizando una pectina metil esterasa.

Durante la desesterificación, los grupos éster sobre la pectina pueden ser retirados en una forma aleatoria o por bloques. Cuando los grupos éster se retiran de cualquier residuo de ácido galacturónico en más de una de las cadenas de pectina no-secuencialmente, se refieren a ser desesterificadas en una "forma aleatoria." Cuando los grupos éster se retiran ya sea en los terminales no-reducidos o en los siguientes grupos carboxílicos libres por un mecanismo de cadena-sencilla en una forma secuencial, se refieren a ser desesterificadas en una "forma por bloques", como se crean bloques de unidades de ácido galacturónico no-esterificadas. Los ésteres retirados secuencial o por bloques típicamente se intermedian por pectina metil esterasas. Las unidades de ácido galacturónico no-esterificadas formadas mediante la desesterificación por bloques son altamente reactivas para cationes polivalentes tales como calcio. Las pectinas que tienen tales bloques de ácido galacturónico no-esterificado serían "calcio sensibles".

Es bien sabido que el contenido metílico de la pectina se modifica en la naturaleza por las esterasas de pectina de planta que están presentes en el tejido vegetal. Muchas de estas esterasas de planta, usualmente llamadas pectina metil esterasas (PMEs), grupos carboxílicos esterificados desmetilados que están próximos a al menos dos grupos de ácido carboxílico libres continuos. La desmetilación procede de esta manera formando bloques. Por ejemplo, las proteasas de papaína no purificadas y bromelina a partir del tejido vegetal también se conocen por contener pectina metil esterasas como contaminantes que desmetilan las pectinas en una forma por bloques.

A una pequeña extensión de estos bloques de unidades de ácido galacturónico no-esterificado ocurren naturalmente en pectinas DE alto comercial cuando se aísla primero. En un anuncio, la pectina que tiene un grado típico de esterificación de aproximadamente 68-74%, la longitud de los bloques carboxílicos libres puede variar de molécula a molécula, y cada molécula de pectina típicamente incluye varios bloques de diferentes longitudes. Por ejemplo, es conocido que la distribución de los grupos carboxílicos libres cerca de la cadena del polímero es importante para determinar si la pectina es apropiada para utilizar como un estabilizador para bebidas de leche acidificadas. Se ha propuesto que la pectina puede estabilizar una suspensión de partículas de caseína por la absorción sobre la superficie de las partículas de caseína en puntos específicos de la molécula de pectina donde las regiones desesterificados en bloque ocurren. Para obtener estabilidad completa de una significante proporción de la superficie de una partícula de caseína debería cubrirse por la pectina. No obstante, fuera de la estabilización de la caseína, estas pectinas han encontrado limitada utilidad para la estabilización de la pulpa u otros materiales en típicas aplicaciones de bebidas.

Las pectinas que han sido aleatoriamente desesterificadas también han sido probadas para utilizar en la estabilización de partículas en alimentos líquidos y bebidas. Las pectinas comerciales que han sido reducidas aleatoriamente a pectinas de bajo metoxilo también pueden ser reactivas con cationes polivalentes tales como calcio. El calcio es la fuente más común de cationes polivalentes para aplicaciones de gelificación de alimentos que involucra estos tipos de pectinas. La gelificación se debe a las formaciones de zonas de empalme intermolecular entre unidades de ácido homogalacturónico. Puesto que la naturaleza electrostática de los enlaces, los geles de pectina son muy sensibles a condiciones que pueden modificar el ambiente de los grupos carboxílicos a través de los cuales el ion de calcio se liga a una molécula de pectina adyacente. La capacidad de formación de gel de la pectina incrementa con la disminución de DE, y las pectinas de bajo metoxilo con un gran número de grupos carboxílicos libres son muy sensibles a los niveles de calcio bajos. Como el número de grupos carboxílicos libres cerca del esqueleto de la pectina aumenta, la sensibilidad al calcio incrementa. Sin embargo, un problema típico asociado con el incremento de la sensibilidad de pectina DE baja para calcio es una tendencia creciente para la pectina a gelificarse y muestra sinéresis. Las propiedades de contracción y sinéresis del gel en estos tipos de pectinas desesterificadas aleatoriamente son no-apropiadas para la estabilización de partículas en alimentos líquidos y bebidas.

Otros, intentos se han hecho en la industria para utilizar la pectina como un ayudante de la suspensión. Por ejemplo, la Patente U.S. No. 5, 866,190 publicada por Barey revela las composiciones para la estabilización de bebida no-láctea que contiene componentes insolubles que comprenden una pectina y alginato. La pectina de Barey puede ser amidada o no amidada HMPs y LMPs. Estas composiciones sin embargo muestran sinéresis que es indeseable para esta aplicación. Es también esencial que la mezcla pectina/alginato se disuelva en un medio acuoso en ausencia de iones de calcio libres o que sea utilizado un agente acomplejante de calcio. El agente acomplejante se adiciona ya sea a la solución pectina/alginato o al zumo de fruta.

WO 97/03574 de Christensen se relaciona con un proceso para la estabilización de proteínas en un ambiente ácido con una pectina de alto-éster preparada por una técnica de ADN recombinante. La pectina de alto-éster de Christensen tiene un grado de esterificación de aproximadamente 70 a 80%. Sin embargo, la pectina de alto-éster de Christensen no es seudoplástica en solución acuosa a bajas concentraciones y es de valor limitado como una ayuda de la suspensión.

En vista de lo citado anteriormente, hay una necesidad actual de una pectina de ayuda de la suspensión que tiene el comportamiento de aclarado por cizallamiento para utilizar en productos alimentarios acuosos, cosméticos, y farmacéuticos.

Existe también una necesidad actual de una pectina para producir un sistema acuoso estable con comportamiento de aclarado por cizallamiento (seudoplasticidad) y sensación en la boca aceptable para utilizar como una partícula de ayuda en la suspensión. La seudoplasticidad es un comportamiento reológico más deseado para la estabilización de partículas en solución acuosa. Una solución acuosa se caracteriza por ser seudoplástica si esta muestra disminución de la viscosidad con el incremento de la rata de cizallamiento. Un "sistema acuoso estable" se refiere a un sistema acuoso que puede mantener una viscosidad estable sin la formación de geles o sin separación de fases y sinéresis. "Viscosidad estable" o "estabilidad" se refiere al mantenimiento de los componentes insolubles en suspensión y la homogeneidad de la suspensión inicialmente formada. Reológicamente, la seudoplasticidad del sistema acuoso es estable por un periodo de tiempo de al menos uno a doce meses o más.

En adición, existe también una necesidad actual de una pectina que no experimenta sinéresis bajo almacenamiento o forma una fase de gel separada aún en la presencia de niveles de calcio relativamente altos tales como
500 mM.

Resumen de la invención

En vista de lo precedente, un aspecto de la invención se orienta a una pectina desesterificada enzimáticamente por bloques que tiene

i)

un grado de esterificación de 55-62%, y

ii)

una sensibilidad de calcio de > 200 cP o una fracción de calcio de > 20, y mostrando seudoplasticidad (aclarado por cizallamiento) y una cantidad de separación de fases de como máximo del 5%, preferiblemente como máximo 3%, cuando se presenta en una cantidad de 0.05-0.6% en peso (peso seco) en una solución acuosa ácida que comprende al menos un catión polivalente.

También, la invención se orienta a un proceso para la producción de estas pectinas que comprende el tratamiento de al menos una pectina de alto metoxilo aislada con al menos una enzima de desesterificación.

Adicionalmente, la invención se orienta a un sistema líquido ácido estabilizado que comprende al menos una pectina desesterificada enzimáticamente por bloques como se define anteriormente y al menos una solución líquida ácida.

Finalmente, la invención considera un proceso para la preparación de tal sistema líquido ácido estabilizado, que comprende la adición de una pectina desesterificada enzimáticamente por bloques de la presente invención a un sistema líquido ácido.

La pectina desesterificada enzimáticamente por bloques de la presente invención tiene un grado de esterificación desde y 55 a 62%, y preferiblemente desde 55 a 59%.

La pectina desesterificada enzimáticamente por bloques de la presente invención preferiblemente tiene un \Delta grado de esterificación desde aproximadamente 5 a 25%, y más preferiblemente desde aproximadamente 8 a 15%.

La pectina desesterificada enzimáticamente por bloques de la presente invención preferiblemente se prepara por el tratamiento de la pectina de alto metoxilo aislada con una enzima. La enzima se extrae de tejidos vegetales seleccionados de al menos uno de las manzanas, albaricoques, aguacates, plátanos, bayas, limas, pomelos, mandarinas, cerezas, grosellas, uvas, mangos, papayas, maracuyás, melocotones, peras, ciruelas, alubias, zanahorias, coliflores, pepinos, puerros, cebollas, guisantes, patatas, rábanos y tomates, preferiblemente papaína.

La pectina de alto metoxilo aislada preferiblemente tiene un grado de esterificación mayor que aproximadamente 60%, y más preferiblemente mayor que aproximadamente 67%, aún más preferiblemente de 68-72%. La pectina de alto metoxilo aislada esta preferiblemente en una forma acuosa o forma de polvo.

La pectina de alto metoxilo aislada preferiblemente se obtiene de al menos una de las cortezas de fruta cítrica, zumos de manzana, cidras de manzana, pomada de manzana, remolacha azucareras, cabezas de girasol, legumbres o productos de desechos de plantas seleccionadas de al menos una de manzanas, remolacha azucarera, girasol y fruta cítrica, y más preferiblemente de al menos una de limas, limones, pomelos, mandarinas y naranjas.

La pectina desesterificada enzimáticamente por bloques preferiblemente se prepara por el tratamiento de la pectina de alto metoxilo aislada con una enzima, en donde la enzima se extrae de los tejidos vegetales seleccionados de al menos una de las manzanas, albaricoques, aguacates, plátanos, bayas, limas, pomelos, mandarinas, cerezas, grosellas, uvas, mangos, papayas, maracuyás, melocotones, peras, ciruelas, alubias, zanahorias, coliflores, pepinos, puerros, cebollas, guisantes, patatas, rábanos y tomates.

El proceso para la preparación de un sistema líquido ácido estabilizado de la presente invención además comprende la adición de iones de calcio al sistema líquido ácido. La cantidad de iones de calcio es preferiblemente desde aproximadamente 10 ppm a aproximadamente 2000 ppm, más preferiblemente desde aproximadamente 50 ppm a aproximadamente 1000 ppm, y más preferiblemente desde aproximadamente 200 ppm a aproximadamente 600 ppm.

El sistema líquido ácido puede comprender proteínas seleccionadas de al menos una de la soja, suero, y caseína.

El proceso para la preparación de un sistema líquido ácido estabilizado de la presente invención puede además comprender la adición de un producto alimentario, cosmético, o farmacéutico al sistema líquido ácido.

Adicionalmente, la presente invención se relaciona con sistemas acuosos estabilizados que contienen (a) al menos una pectina desesterificada enzimáticamente por bloques que muestra la seudoplasticidad y sustancialmente no separación de fases en una solución acuosa que comprende al menos un catión polivalente; y (b) al menos una solución líquida ácida. El sistema líquido ácido estabilizado de la presente invención puede además comprender iones de calcio. La cantidad de iones de calcio es preferiblemente desde aproximadamente 10 ppm a aproximadamente 2000 ppm, y más preferiblemente desde aproximadamente 50 ppm a aproximadamente 600 ppm.

La solución líquida ácida del sistema estabilizado comprende proteínas seleccionadas de al menos una de soja, suero, y caseína. La solución líquida ácida además puede comprender un producto alimentario, cosmético, o farmacéutico en la solución líquida ácida. El producto alimentario comprende al menos una de fruta y legumbre. La solución líquida ácida también puede comprender iones de calcio.

Por consiguiente, sería deseable poder proporcionar una pectina para utilizar en componentes de suspensión insolubles en sistemas líquidos ácidos que (1) tiene propiedades de aclaramiento por cizallamiento; (2) tiene propiedades de aclaramiento por cizallamiento con aceptable sensación en la boca; (3) no puede experimentar sinéresis bajo almacenamiento o forma una fase de gel separada en la presencia de niveles de calcio relativamente altos; y (4) cambios mínimos en la reología durante almacenamiento a largo plazo; (5) ser eficaz en niveles bajos de uso.

Descripción detallada de la invención

La presente invención se orienta a una pectina desesterificada enzimáticamente por bloques que muestra seudoplasticidad y sustancialmente no separación de fases en una solución acuosa que comprende al menos un catión polivalente a niveles bajos de uso.

La seudoplasticidad es un comportamiento reológico más deseado para la estabilización de partículas en solución acuosa. Una solución acuosa se caracteriza por ser seudoplástica si muestra disminución de la viscosidad con el incremento de la rata de cizallamiento. Esto es también referido igualmente como "aclaramiento por cizallamiento". Este comportamiento es razonado por deberse a la formación de una estructura de redes causada por el afieltrado de la cadena larga de las moléculas en solución. El comportamiento seudoplástico de la pectina es estrechamente relacionado al tamaño relativo de las moléculas de pectina en solución. Las pectinas de peso molecular alto exhiben este comportamiento a concentraciones de pectina más bajas. Un método hacia el incremento del tamaño molecular aparente es introducir sitios reactivos de calcio a la molécula de pectina de alto metoxilo por desesterificación ácida y adicionar el calcio a la solución que forma enlaces en cruz entre moléculas de pectina. Sin embargo, esto encamina a la formación de partículas gelificadas y sinéresis y estas pectinas típicamente también exhiben comportamiento tixotrópico en solución cuando el calcio esta presente.

Las pectinas reactiva de calcio de esta invención tienen una única propiedad de comportamiento seudoplástico a muy bajas concentraciones de pectina sin gel-contracción o sinéresis y son no-tixotrópicas. En adición, estas propiedades se mantienen bajo almacenamiento a temperatura ambiente bajo condiciones ácidas.

"Separación de fase" se refiere a la formación de un líquido claro arriba de un lecho de partículas suspendido, con frecuencia con una línea de marcación clara. La separación de fase podría también referirse como a una sedimentación de partículas para el sistema acuoso que contiene la pectina de la presente invención. Una separación de fases drástica se caracteriza por líquido claro rodeando el lecho de la partícula en los lados así como en el fondo. La separación de fase puede incluir, pero no se limita a, sedimentación de partículas y/o contracción de gel. La "Sinéresis" es otro término, con frecuencia usado con geles firmes y no geles fluidos, que es esencialmente lo mismo que la contracción de gel, y es sin embargo otra representación de separación de fases. La prueba para determinar la separación de fases se describe abajo en la sección marcada del ejemplo "Determinación de Sedimentación de Partículas", que se utiliza para determinar la separación de fases por sedimentación de partículas.

"Sustancialmente no separación de fases" se refiere a menos del 10% de separación de fases en la solución acuosa catiónica que contienen la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques de la presente invención. La separación de fases de la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques de la presente invención es como máximo 5%, y preferiblemente como máximo 3%.

La pectina desesterificada enzimáticamente por bloques de la presente invención es también no-tixotrópico en soluciones acuosas cuando reacciona con iones de calcio u otros cationes polivalentes. Es decir, la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques de la presente invención ayuda a las soluciones acuosas a reincorporar la viscosidad o recuperarla muy rápidamente cuando la cizalla se retira. La reincorporación en viscosidad después de que se aplica el cizallamiento es idéntica esencialmente al valor de la viscosidad antes de que la cizalla se introduzca.

En adición, a pesar de que la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques de la presente invención no muestra sustancialmente la separación de fases en una solución acuosa que comprende al menos un catión polivalente, esta reacciona con los cationes polivalentes para formar moléculas de tamaño molecular aparente mayor que ayuda en el afieltrado para la seudoplasticidad a concentraciones de pectina bajas. Ejemplos de cationes polivalentes preferiblemente incluyen, pero no limitan a, iones de aluminio, iones de hierro, iones de manganeso, iones de calcio, e iones de magnesio, más preferiblemente iones de calcio e iones de magnesio, y más preferiblemente iones de
calcio.

La cantidad del catión polivalente presente en la solución acuosa está preferiblemente en la cantidad de 10 ppm a 2,000 ppm, y más preferiblemente 50 ppm a 1,000 ppm.

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La cantidad de los iones de calcio presente en la solución acuosa está preferiblemente en la cantidad de 10 ppm a 2,000 ppm, más preferiblemente 50 ppm a 1,000 ppm, y más preferiblemente 200 ppm a 600 ppm.

La pectina desesterificada enzimáticamente por bloques de la presente invención preferiblemente tiene un \Delta grado de esterificación (\DeltaDE) de 5 a 25%, más preferiblemente de 7 a 25%, más preferiblemente de 8 a 15%.

La "Sensibilidad del calcio (CS)" se refiere a la propiedad de un producto de pectina relacionado con un incremento en la viscosidad de una solución del producto de pectina bajo condiciones apropiadas. "Fracción del calcio (CF)" se refiere a una relación de sensibilidades de calcio. Los métodos para la determinación de CS y CF se describen en los Procedimientos Analíticos en la Sección del Ejemplo abajo.

Como se discute arriba, el término "grado de esterificación" tiene la intención de significar la grado en el que los grupos de ácido carboxílico libre contenidos en la cadena de ácido poligalacturónico de la pectina han sido esterificados (por ejemplo, por metilación) o en otros medios suministrada no-ácida (por ejemplo, por amidación). "\Delta grado de esterificación (\DeltaDE)" se refiere a la diferencia en la DE entre las pectinas antes de la desesterificación enzimática con respecto a la pectina después de la desesterificación enzimática. Ver los métodos para la determinación de DE y \DeltaDE.

En una modalidad de la presente invención, la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques de la presente invención se prepara a partir de un material inicial de pectina de alto metoxilo con al menos una enzima. La enzima puede estar presente bajo la purificación de la pectina, pero otras modalidades incluyen extracción, inactivación o el uso de enzimas inmovilizadas. Una modalidad más preferida involucra la inactivación de la enzima antes de la precipitación en alcohol.

"El material inicial de pectina" tiene la intención de significar un producto de pectina obtenido por la separación de pectina a partir de material vegetal. El material inicial de pectina preferiblemente se puede obtener de cáscaras de fruta cítrica, zumos de manzana, cidras de manzana, pomada de manzana, remolacha azucareras, cabezas del girasol, legumbres o productos de desechos a partir de plantas tales como manzanas, remolacha azucarera, girasol y frutas cítricas, más preferiblemente plantas de manzanas, remolacha azucareras y fruta cítrica, y más preferiblemente plantas de fruta cítrica tales como limas, limones, pomelos, y naranjas.

El material inicial de pectina, por ejemplo, pueden ser el extracto ácido de pectina después de la purificación o podría ser una torta de pectina remojada obtenida después del tratamiento de la solución ácida de pectina con alcohol. Adicionalmente, el material inicial de pectina, por ejemplo, puede ser la pectina seca o parcialmente seca en la torta de pectina a partir de la precipitación, o podría ser el polvo de pectina molida, seca como normalmente se produce por los fabricantes de pectina.

Como se indica arriba, el proceso de acuerdo con la presente invención comprende la desesterificación del material inicial de pectina con al menos una enzima para producir una pectina desesterificada enzimáticamente por bloques. El material inicial de pectina de la presente invención preferiblemente tiene un grado de esterificación mayor que aproximadamente 60%, más preferiblemente mayor que aproximadamente 65%, y más preferiblemente mayor que aproximadamente 67%.

En una modalidad de la presente invención, si el grado de esterificación de la pectina de alto metoxilo aislada es preferiblemente de aproximadamente 68 a 72%. El grado de esterificación de la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques es de 55 a 62%, y preferiblemente de 55 a 59%.

En otra modalidad de la presente invención, el grado de esterificación del material inicial de pectina DE alto es preferiblemente de aproximadamente 5 a 25% más alto que el de la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques, más preferiblemente de aproximadamente 5 a 15% más alto que el de la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques, y más preferiblemente desde aproximadamente 8 a 15% más que el de la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques.

La pectina de alto metoxilo aislada preparada como se mencionó anteriormente, luego se somete a un tratamiento de desesterificación controlado suave utilizando una enzima de desesterificación de pectina tal como pectina metil esterasa aislada a partir de materiales vegetales u organismos capaces de producir tales enzimas. Ejemplos incluyen, pero no limitan a, las enzimas naturales que pueden contener pectina metil esterasa tales como papaína, ficina o bromelina. Estas enzimas pectina metil esterasa desesterifican las pectinas para formar bloques de grupos carboxílicos libres.

En una modalidad, una solución acuosa de la pectina de alto metoxilo aislada de 1 a 2% se prepara a partir de pectina alto DE seca utilizando el calor apropiado y agitación para asegurar la disolución completa de la pectina. Luego se adiciona cloruro de sodio suficiente a la preparación para lograr una concentración 1% w/v de cloruro de sodio basado en el volumen original de agua utilizada en la preparación de la solución de pectina. El cloruro de sodio se conoce por realzar la actividad de las enzimas de desesterificación de la pectina. La temperatura de esta solución luego se ajusta entre 20 a 50ºC dependiendo de la temperatura óptima de la enzima de desesterificación utilizada. El pH de la solución luego se ajusta a aproximadamente 5 a 8 utilizando hidróxido de sodio 0.5 M (NaOH). Finalmente, una cantidad apropiada de la enzima de desesterificación de la pectina se adiciona a la solución de pectina tal como cualquiera de aquellas producidas por los métodos descritos arriba con el fin de lograr la desesterificación controlada.

En la presente invención, los grupos éster en la pectina se retiran en una forma secuencial, preferiblemente mediante una enzima de desesterificación. Las enzimas de desesterificación o pectina metil esterasas son enzimas de pectina que desesterifican la pectina para producir grupos carboxílicos libres y metanol libre. Las enzimas de desesterificación en la modalidad preferida desesterifican las pectinas en forma de bloques (forma secuencial). La desesterificación "Por bloques" o "secuencial" ocurre cuando la enzimas de desesterificación atacan las pectinas ya sea en los terminales no-reductores o próximos a los grupos carboxílicos libres y luego prosigue cerca de las moléculas de pectina por un mecanismo de cadena-sencilla, por consiguiente creando bloques de unidades de ácido galacturónico
no-esterificadas.

La pectina metil esterasa se extrae a partir de tejidos vegetales seleccionados de, pero no limitando a, al menos una de las manzanas, albaricoques, aguacates, plátanos, bayas, higos, limas, pomelos, mandarinas, cerezas, grosellas, uvas, mangos, papayas, maracuyás, melocotones, peras, piña, ciruelas, alubias, zanahorias, coliflores, pepinos, puerros, cebollas, guisantes, patatas, rábanos y tomates. La enzima también puede ser una mezcla de más de una pectina metil esterasa a partir de diferentes fuentes o también puede contener otras enzimas que actúan sobre la pectina.

En una modalidad preferida, la enzima se extrae a partir de papayas. Más preferiblemente la enzima es papaína. Más preferiblemente, la enzima es Colipulin®Liquid product code 5045 fabricado por Gist-Brocades International B.V., Charlotte, N.C. 28224.

El pH de la solución de reacción se mantiene a aproximadamente 7 por adición continua de NaOH 0.5 M. La incorporación del NaOH por la solución se utiliza para monitorear el progreso de la reacción de desesterificación. Una vez la desesterificación se ha procedido al grado requerido para producir una pectina de acuerdo con la invención, la reacción se termina por la adición de ácido para reducir el pH de la solución a 4 o menos. La mezcla de reacción luego se calienta a aproximadamente 75ºC durante 15 minutos para desactivar la enzima seguido por el enfriamiento de la mezcla. La enzima tratada con pectina luego puede recuperarse a partir de la solución por adición de un volumen igual de IPA 60-80%. La pectina insoluble se colecta, presiona y lava con volúmenes adicionales de IPA y finalmente se presiona a 30-50% en peso de materia seca.

La pectina desesterificada enzimáticamente por bloques además se puede secar y moler en pequeñas partículas. El secado de la pectina se puede lograr por cualquier técnica en el oficio (por ejemplo, hornos atmosféricos o de presión reducida) a un contenido de humedad de menor de aproximadamente 50%, preferiblemente menor de aproximadamente 25%. La temperatura de secado debería mantenerse debajo de la temperatura a la cual la pectina inicia a perder sus propiedades, por ejemplo, color, peso molecular, etc. Cualquier técnica de molienda en el oficio se puede utilizar para moler el producto de pectina al tamaño de partícula deseado. Es más preferido que el producto final sea en forma de polvo, seco, con un contenido de humedad de aproximadamente 12% en peso o menos. "Forma de polvo seco" tiene la intención de significar que el producto se pueda verter sin apelmazarse. El producto final preferido es en la forma de un polvo fácil de utilizar.

El proceso para la preparación de la pectina desesterificada de la presente invención se puede preparar en un proceso continuo o en un solo lote, preferiblemente en un proceso continuo. En conformidad con la presente invención, la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques se puede usar en un proceso para la suspensión de componentes insolubles en un sistema líquido ácido. El proceso incluye la adición de la pectina desesterificada que ha sido desesterificada en un patrón secuencial a un sistema líquido ácido.

Los "componentes insolubles" se refieren a cualquier partícula insoluble tal como pulpas, aceites esenciales, agentes colorantes tal como natural o de otra manera, minerales, botánicos, y farmacéuticos que tienen la tendencia a separar fases en uno o más lugares en una solución vía sedimentación, formación de nata u otros mecanismos de desestabilización. El ensayo para la separación de fases en el contexto de la presente invención se describe abajo en la sección marcada del ejemplo "Determinación de la Partículas de Sedimentación" que es una prueba para la separación de fases para la sedimentación de partículas.

El "Sistema líquido ácido o sistema acuoso ácido" aquí se refiere a productos alimentarios ácidos, cosméticos, y farmacéuticos en forma líquida, que contienen una concentración apropiada de cationes polivalentes o a los que se les pueden adicionar cationes polivalentes. Ejemplos de productos alimentarios líquidos preferiblemente incluyen, pero no limitan a, bebidas que contienen frutas, legumbres, o mezclas de estos, sopas, aliños para ensaladas, y salsas. La bebida ácida puede ser no-carbonatada o carbonatada, consumida no diluida o diluida, azucarada o no azucarada, salada o no salada, con o sin alcohol, o combinaciones de estos.

Ejemplos de productos cosméticos líquidos ácidos incluyen, pero no limitan a, perfumes, lociones bronceadoras, lociones protectoras de sol, lociones corporales, desodorantes, antitranspirantes, acondicionadores y champús. Ejemplos de productos farmacéuticos líquidos ácidos incluyen, pero no limitan a, jarabes para la tos, formas líquidas de medicamentos para el dolor de cabeza, formas líquidas de descongestionantes, y formas líquidas de medicamentos anti-inflamatorios.

El pH del sistema líquido ácido en el proceso de la presente invención es desde aproximadamente 2.0 a aproximadamente 5, preferiblemente de aproximadamente 2.5 a aproximadamente 4.5, y más preferiblemente de aproximadamente 3 a aproximadamente 4.

El sistema líquido ácido puede tener un contenido sólido desde aproximadamente 0.1% a aproximadamente 50% en peso, preferiblemente de aproximadamente 1 a aproximadamente 30% en peso, y más preferiblemente de aproximadamente 5 a aproximadamente 20% en peso.

En una modalidad de la presente invención, el sistema líquido ácido es una bebida refrescante que puede tener un contenido sólido desde aproximadamente 0.1% a aproximadamente 50% en peso, un contenido de alcohol de entre aproximadamente 0% a aproximadamente 5% en volumen, un contenido de sal (NaCl) de aproximadamente 0% a 3%, y un contenido de azúcar desde aproximadamente 0.1% a aproximadamente 15%.

La relación de peso, de la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques para el sistema líquido ácido en el proceso de la presente invención, puede ser desde aproximadamente 0.0001 a aproximadamente 0.03, preferiblemente desde aproximadamente 0.0005 a aproximadamente 0.006, y más preferiblemente desde aproximadamente 0.0015 a aproximadamente 0.035.

La cantidad total, de pectina desesterificada enzimáticamente por bloques en el sistema líquido ácido, puede ser de aproximadamente 0.15% a aproximadamente 0.35% en peso seco, preferiblemente de aproximadamente 0.05% a aproximadamente 0.6% en peso seco, y más preferiblemente de aproximadamente 0.1% a 0.3% en peso seco.

El sistema acuoso también debería contener iones de calcio u otros cationes polivalentes y así la adición de iones de calcio no es opcional a menos que el calcio ya este presente desde otro ingrediente tal como un agente fortificante de calcio.

Los iones de calcio reaccionan con la pectina según se describe en esta invención para formar una red de gel débil de muy baja pero estable viscosidad que es seudoplástica, non-tixotrópica y estable a bajas concentraciones. En adición esta solución de calcio-pectina no muestra señales de sinéresis. Estas propiedades son de particular valor para el fabricante quien esta buscando fortificar bebidas y productos farmacéuticos con calcio para propósitos nutricionales. Los niveles de calcio de aproximadamente 1000 ppm (i.e., microgramos del ion de calcio por gramo de alimento líquido ácida) se pueden lograr sin efectos adversos sobre la capacidad para estabilizar las partículas. Este nivel de adición de calcio para una bebida de 12 onzas de líquido representa una cantidad significante de la RDA (Ración Diaria Recomendada) para calcio para un adulto como se recomienda por la FDA (Food and Drug Administration).

La "viscosidad estable" o "estabilidad" que proporcionan los iones de calcio al sistema líquido ácido se refiere al mantenimiento de componentes insolubles en suspensión y la homogeneidad de la suspensión inicialmente formada. La estabilidad también significa que la reología del sistema líquido ácido es estable por un periodo de tiempo de al menos uno a doce meses o más.

Los iones de calcio utilizados en el proceso de la presente invención pueden estar en una forma de sal sólida o en solución. Ejemplos de sales de calcio incluyen, pero no limitan a, cloruro de calcio, acetato de calcio, propionato de calcio, óxido de calcio, carbonato de calcio, citrato de calcio, lactato de calcio, malonato de calcio, gluconato de calcio, y, preferiblemente cloruro de calcio, acetato de calcio, propionato de calcio, óxido de calcio, carbonato de calcio, citrato de calcio, lactato de calcio, malonato de calcio, y gluconato de calcio, más preferiblemente citrato de calcio, lactato de calcio, malonato de calcio, y gluconato de calcio.

La cantidad de iones de calcio en el sistema puede estar desde aproximadamente 0.001% a aproximadamente 0.2% (10 a 2000ppm), preferiblemente desde aproximadamente 0.005% a aproximadamente 0.1% (50 a 1000 ppm), y más preferiblemente desde aproximadamente 0.02% a aproximadamente 0.06% (200 a 600 ppm).

La relación de peso de los iones de calcio a la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques de la presente invención puede ser desde aproximadamente 0.001 a aproximadamente 10, preferiblemente de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 1.0, y más preferiblemente de aproximadamente 0.03 a aproximadamente 0.30.

La relación de peso de la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques, sistema líquido ácido, y producto alimentario, cosmético, o farmacéutico en el proceso de la presente invención puede ser desde aproximadamente 0.0001 a aproximadamente 0.03, preferiblemente de aproximadamente 0.0005 a aproximadamente 0.006, y más preferiblemente de aproximadamente 0.0015 a aproximadamente 0.035.

Cuando la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques de la presente invención se adiciona a un líquido ácido, proporciona mínimos cambios en reología durante largos periodos de almacenamiento. En adición, la pectina de la presente invención tiene propiedades de aclaramiento por cizallamiento con aceptable sensación en la boca. La pectina desesterificada de la presente invención no experimenta sinéresis (forma de contracción de gel) bajo almacenamiento o forma una fase de gel separada en la presencia de niveles de calcio relativamente altos.

La cantidad de la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques en el sistema de la presente invención es desde aproximadamente 0.01% a aproximadamente 3% en peso seco, preferiblemente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.6%, y más preferiblemente de aproximadamente 0.10 a aproximadamente 0.4%.

Ejemplos del líquido ácido de la presente invención incluyen, pero no limitan a, etanol y agua, glicerol y agua, y propilen glicol y agua. También de acuerdo con la presente invención, la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques puede ser utilizada en un sistema líquido ácido estabilizado. El sistema líquido ácido estabilizado de la presente invención incluye una pectina desesterificada enzimáticamente por bloques y una solución acuosa ácida.

"Líquido ácido" en esta se refiere a productos alimentarios ácidos, cosméticos, y farmacéuticos en una forma acuosa. Ejemplos de productos alimentarios líquidos preferiblemente incluyen, pero no limitan a, bebidas que contienen frutas, legumbres, o mezclas de estos, sopas, aliños para ensaladas y salsas. Las bebidas ácidas pueden ser no-carbonatadas o carbonatadas, consumidas no-diluidas o diluidas, azucaradas o no-azucaradas, saladas o no-saladas, con o sin alcohol, o combinaciones de estas.

Ejemplos de productos cosméticos líquidos ácidos incluyen, pero no limitan a, perfumes, lociones bronceadoras, lociones protectoras del sol, lociones corporales, desodorantes, antitranspirantes, acondicionadores y champús. Ejemplos de productos farmacéuticos líquidos ácidos incluyen, pero no limitan a, jarabes para la tos, formas líquidas de medicamentos para el dolor de cabeza, formas líquidas de descongestionantes, y formas líquidas de medicamentos anti-inflamatorios.

El pH de la solución acuosa ácida de la presente invención es desde aproximadamente 2.0 a aproximadamente 5, preferiblemente de aproximadamente 2.5 a aproximadamente 4.5, y más preferiblemente de aproximadamente 3 a aproximadamente 4.

La solución acuosa ácida puede tener un contenido desde aproximadamente 0.1% a aproximadamente 50% en volumen, preferiblemente de aproximadamente 1 a aproximadamente 30% en volumen, y más preferiblemente de aproximadamente 4 a aproximadamente 18% en volumen.

La solución acuosa ácida en el sistema líquido ácido estabilizado es desde aproximadamente 2.5 a aproximadamente 5, preferiblemente de aproximadamente 2.8 a aproximadamente 4.5, y más preferiblemente de aproximadamente 3 a aproximadamente 5.

En adición, el sistema además puede incluir un producto alimentario, cosmético o farmacéutico. Alternativamente, el sistema además puede incluir (1) iones de calcio y (2) un producto alimentario, cosmético o farmacéutico.

La relación de peso de la pectina desesterificada enzimáticamente y los iones de calcio en el sistema líquido ácido estabilizado es desde aproximadamente 0.001 a aproximadamente 0.2, preferiblemente de aproximadamente 0.005 a aproximadamente 0.01, y más preferiblemente de aproximadamente 0.02 a aproximadamente 0.06.

Sin elaboración adicional, se considera que alguien de habilidad en el oficio puede, empleando la descripción precedente, utilizar la presente invención en su extensión completa.

Las siguientes modalidades específicas preferidas son, por consiguiente, para ser construidos como simplemente ilustrativas, y no limitativas del remanente del descubrimiento de ninguna manera en absoluto.

Ejemplos

Los ejemplos 1-6 proporcionados abajo, ilustran diferentes propiedades físicas de la pectina desesterificada conocidas en el oficio y la pectina desesterificada de la presente invención, así como el proceso de preparación y el uso del mismo. También se ilustran abajo procedimientos analíticos para la determinación de propiedades físicas de las pectinas desesterificadas.

Procedimientos Analíticos Método para la Medida de la Sensibilidad de Calcio

La sensibilidad del calcio preferiblemente se puede calcular midiendo la sensibilidad del calcio (CS) de la pectina en una solución con goma. Específicamente, sal de calcio y pectina se mezclan a pH bajo donde no hay sedimentación fuerte de iones de calcio y pectina. Luego la reacción entre pectina y los iones de calcio se inicia por la adición de solución reguladora de acetato de sodio/ácido acético. Los equipos utilizados en este cálculo son: (1) plancha magnética de agitación (IKA MAG EOA 9); (2) agitador magnético (JK IKACombimag REO); (3) vaso de viscosidad 50 x 110 mm (Holm & Halby); (4) dispensador de 25 ml; (5) pipeta automática de 5 ml; (6) viscosímetro LVT Brookfield; (7) pH-metro; (8) balanza técnica; (9) balanza analítica; (10) magnetos TRIKA de 42 mm; y (11) baño de enfriamiento (controlado termostáticamente a 25ºC)

Los reactivos utilizados en este cálculo son (1) HCl 1.000 M; (2) solución reguladora de acetato 1 M a pH 4.75 (68.04g/l de CH_{3}COONa 500 mM y 3H_{2}O, y 28.6 ml/l de CH_{3}COOH 500 mM (100%)); y (3) cloruro de calcio 250 mM (36.7550g/l CaCl_{2} y 2H_{2}O). Agua de intercambio iónico con una conductividad abajo de 1.0 uS/cm debería ser utilizada en todas las soluciones. La solución de pectina contiene 400 g de solución de pectina con 2.4 g de goma pura (0.6% sol.). Si la muestra de ensayo no es 100% goma (goma pura), la muestra es correcta utilizando la siguiente fórmula (A = % de la goma de la muestra):

(0.6 x 100) / A = g de muestra con A% de goma por 400 g de solución

El procedimiento para el cálculo de sensibilidad de calcio es como sigue: (1) pesar completamente la pectina con un porcentaje de azúcar ajustado para 3 decimales; (2) dispersar la pectina en 240 ml agua de intercambio iónico en ebullición en un mezclador de cizallamiento alto; (3) verter la solución en un vaso de precipitado tarado con magneto; (4) verter 100 ml adicionales de agua de intercambio iónico en el mezclador y adicionar a la solución; (5) enfriar la solución de pectina a aproximadamente 25ºC; (6) ajustar la solución de pectina a un pH de 1.5 con HCl 1 M; (7) pesar la solución a 400 g; (8) pesar fuera de 145 g 1 g de solución de pectina en un vaso de viscosidad; (9) colocar un magneto TRIKA en el vaso; (10) adicionar 5 ml de solución de Ca++ 250 mM a la solución de pectina mientras se agita con la plancha de agitación magnética en la etapa (1). Agitar por 2 min.; (11) adicionar 25 ml de una solución reguladora de acetato 1 M con dispensador al vaso mientras se agita con un agitador magnético (JK IKA-Combimag REO) (el pH es aproximadamente 4.2); (12) agitar por un adicional de 2 minutos como se describe en la etapa (1); (13) retirar el magneto y dejar la solución en reposo a 25ºC hasta el siguiente día; y (14) medir la sensibilidad de calcio como viscosidad en cP con el viscosímetro Brookfield LVT a 60 rpm/25ºC (utilizar el baño de agua controlado termostáticamente).

Método para la Determinación del Grado de Esterificación

El grado de esterificación de la pectina puede ser determinado como se presenta abajo. Pesar 5 g de la muestra de pectina al 0.1 mg más cercano y transferir a un vaso de precipitado apropiado. Agitar por 10 minutos con una mezcla de 5 ml de ácido clorhídrico humeante al 37% y 100 ml de IPA 60%. Transferir a un tubo filtro de vidrio adaptado (30 a 60 ml de capacidad) y lavar con porciones de 6x15 ml de la mezcla HCl humeante-IPA 60%, seguido por IPA 60% hasta que el filtrado este libre de cloruros. Finalmente, lavar con 20 ml de IPA 100%, secar por 2.5 horas en un horno a 105ºC, enfriar en un desecador y pesar la muestra. Transferir exactamente 1/10 del total del total peso neto de la muestra seca (representando 0.5 g de la muestra original no lavada) a un frasco cónico de 250 ml y humectar la muestra con 2 ml de IPA. Adicionar 100 ml de agua destilada recientemente en ebullición y enfriada, parar y agitar ocasionalmente hasta que una solución completa se forma. Adicionar 5 gotas de fenolftaleina, titular con hidróxido de sodio 0.1 N y registrar los resultados como el título inicial (V1).

Adicionar exactamente 20 ml de hidróxido de sodio 0.5 N, parar, agitar vigorosamente y dejar quieta por 15 minutos. Adicionar exactamente 20 ml de ácido clorhídrico 0.5 N y agitar hasta que el color rosado desaparezca. Después de la adición de 3 gotas de fenolftaleina, titular con hidróxido de sodio 0.1 N hasta que persista un color débil después de agitación vigorosa; registrar este valor como el título de saponificación (V2).

Cuantitativamente se transfieren los contenidos del frasco cónico en un frasco de destilación de 500-ml adaptado con una trampa Kjeldahl y un condensador de enfriamiento con agua, el tubo de reparto del cual se extiende adecuadamente por debajo de la superficie de una mezcla de 150 ml de agua libre de dióxido de carbono y 20 ml de ácido clorhídrico 0.1 N en un frasco de recepción. Adicionar al frasco de destilación 20 ml de una solución de hidróxido de sodio 1-en-10, sellar las conexiones, y luego iniciar el calentamiento cuidadosamente para evitar la formación de espuma excesiva. Continuar el calentamiento hasta que se han colectado 80-120 ml del destilado. Adicionar unas pocas gotas de rojo de metilo en el frasco de recepción, y titular el exceso de ácido con hidróxido de sodio 0.1 N, registrando el volumen (ml) requerido como "S". Realizar una determinación blanco en 20 ml de ácido clorhídrico 0.1 N, y registrar el volumen (ml) requerido como "B". Registrar el título amida (B-S) como V3.

El grado de esterificación (como % del total de grupos carboxílicos) se calcula por la fórmula:

DE = 100 \ x \ \frac{V_{2}}{V_{1} + V_{2} + V_{3}}

Método para la Determinación de la Sensibilidad de \Delta calcio la Fracción de calcio (CF)

Un cambio en la sensibilidad de calcio (\DeltaCS) de una muestra de pectina se puede determinar como se presenta abajo.

Una solución acuosa de la pectina se prepara en agua destilada y su pH se ajusta a 1.5 con HCl 1 M. La concentración utilizada debería estar alrededor de 0.60%. Porciones de 145 g de esta solución de pectina se miden en un vaso de viscosidades. Se adicionan 5 ml de una solución que contiene cloruro de calcio 250 mM a los 145 g de la solución de pectina para obtener una concentración final de calcio 8.3 mM. Agitando eficientemente con un agitador magnético, se adiciona 25 ml de una solución reguladora de acetato que contiene 1 M de iones de acetato y un pH de 4.75, a la solución de pectina para llevar el pH a 4.2.

El magneto se retira, y el vaso se deja a temperatura ambiente (25ºC) hasta el siguiente día, cuando la viscosidad se mide a 25ºC con un viscosímetro Brookfield.

Mientras el método es más apropiado para muestras de pectina que tienen una viscosidad no mayor de 100, la viscosidad hasta 200 unidades Brookfield se puede medir con una buena reproducibilidad. Las muestras de pectina con viscosidad alta tienden a gelificarse, resultando en resultados menos reproducibles. El método, sin embargo, da una indicación justa de la sensibilidad de calcio relativa de las muestras.

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Cuando la viscosidad de la misma muestra de pectina se mide sin la adición de cloruro de calcio pero diluida con agua destilada, el valor \DeltaCS de la pectina se calcula por la deducción del valor de la viscosidad medida para la solución libre de calcio desde el valor de la viscosidad medido por el calcio que contiene la solución. La CF se determina dividiendo el valor de la viscosidad medido para la solución libre de calcio en el valor de la viscosidad para el calcio que contiene la solución.

Determinación de la Partícula de Sedimentación

La sedimentación de partículas se evalúa colocando las muestras de bebidas en cajas de zumos disponibles comercialmente que contienen partículas insolubles a las cuales la prueba de pectinas son adicionadas, en 15 tubos sellados con tapa rosca que tienen un diámetro exterior (OD) de 16 mm. Ejemplos de dichas bebidas incluyen Frutopia Strawberry Passion, Libby Juicy Juice, Ocean Spray Orange Juice, Ocean Spray Ruby Red Grapefruit Juice, Snapple Island Cocktail, y Tropicana Twister.

Las soluciones de las pectinas analizadas (2% w/w) se prepararon y adicionaron a las bebidas para lograr una concentración final de 0.1% en peso. Los tubos se dejaron refrigerados a 3ºC por cuatro semanas. En ese punto, la altura de la columna de líquido claro arriba de la suspensión de las partículas se mide. Un porcentaje de sedimentación se calcula dividiendo la altura de la capa clara (H_{C}) por el total de la altura (H_{T}) del líquido en el tubo (capa clara y pulpa suspendida) como se muestra abajo:

(H_{c}/H_{T}) \ x \ 100

Ejemplos de La Producción de Pectina

Los ejemplos 1 y 3 proporcionados abajo ilustran la preparación de la pectina desesterificada conocida de la presente invención.

Ejemplo 1

Producción de una Pectina Desesterificada en Bloques DE 60%

Una pectina desesterificada en bloques (Pectina BD) se hace a partir de un zumo de pectina set-rápido no concentrado.

Zumo de pectina set-rápido no concentrado se puede hacer como sigue:

10 kg de corteza de limón seco (Argentina) se adicionan a un tanque de reacción de 500 litros (Volumen de trabajo) con agitación. Además se adicionan 0.8 litros de ácido nítrico (62% en peso de HNO_{3}, Olin Corp., Chemicals Group, Norwallc, CT 06856 USA) al reactor para alcanzar un pH de 0.9 a 1.2. La pectina se extrae a partir del corteza de limón por calentamiento de la mezcla con agitación ligera a 70ºC por 3 horas. La mezcla de extracción luego se filtra utilizando filtración a vacío seguido por una filtración de refinamiento al vacío utilizando Celite (Celite Corp., c/. World Minerals Inc. Lompoc, CA 93438 USA). El filtrado se evapora utilizando un evaporador de lámina de enjuague para incrementar la concentración de la pectina en la solución a aproximadamente 1.6% peso/peso. El pH del filtrado claro se ajusta a 4.0 mediante la adición de una solución de carbonato de sodio (Na_{2}CO_{3}, CERAC, Inc. Milwaukee, WI 53201 1178 USA.

El DE para el material inicial set-rápido de pectina en este punto es aproximadamente 73%. La temperatura se ajusta a 45ºC y el pH se ajusta a 5.5 con NH_{3}. Una enzima que contiene pectina metilesterasa (Collupulin® Liquid product code 5045 fabricado por Gist-Brocades International B.V., Charlotte, N.C. 28224) se adiciona al zumo. El pH se mantiene constante por la titulación con NH_{3} 2%.

La enzima se inactiva bajando el pH a 2.5 con HNO_{3} y la temperatura se ajusta a 80ºC y se mantiene por 10 minutos. Después del enfriamiento el zumo se precipita 1:3 en 80% de 2-propanol y se lava en 2-propanol 60%. La pectina desesterificada en bloques (BD) se precipita en IPA/agua 80/20, se presiona para retirar el exceso de IPA/agua y se seca.

El análisis de pectina muestra % de DE = 59.8%; GA= 84.9; y MW= 87000.

Ejemplo 2

Producción de una Pectina Desesterificada en Bloques DE al 60% de la Presente Invención

El proceso para la producción de la pectina BD de la presente invención es similar a aquel encontrado en los procedimientos del Ejemplo 1 excepto una etapa de enzima se adiciona después de la evaporación del zumo de la pectina y previo una precipitación con IPA. La etapa de enzima requiere la adición de una etapa en el bio-reactor de agitación para el proceso de la pectina. En la etapa del bio-reactor, la temperatura del zumo de pectina se enfría a 30ºC o menos para minimizar la degradación de la pectina siguiendo la neutralización. Después, el zumo de pectina se ajusta a un valor de pH desde 5 a 7 con bicarbonato de sodio con agitación. Luego se adiciona pectina esterasa para desesterificar la pectina. El pH se mantiene por varias horas durante la desesterificación mediante la adición de una base tal como hidróxido de sodio, bicarbonato de sodio, carbonato de sodio, o hidróxido de amonio. Al final de la reacción, la mezcla se ajusta a un pH de menos de 4 y se calienta a al menos 85ºC para inactivar la enzima. La solución de pectina luego se enfría a una temperatura normalmente usada para la precipitación. La pectina desesterificada por bloques (BD) se precipita en IPA/agua 80/20, se presiona para retirar el exceso de IPA agua y se seca.

Los ejemplos 3-6 proporcionados abajo ilustran que la pectina desesterificada de la presente invención provee la suspensión de los componentes insolubles en una solución acuosa ácida.

Ejemplo 3

Producción de una Pectina Desesterificada en Bloques DE al 55%

Preparar una solución de pectina al 1% disolviendo 50 gramos de Pectina Set Rápido BB 70.5% DE (de Hercules Copenhagen Pectin, Lille Skensved, Denmark, DK-4623) en 5 litros de agua desionizada de 75ºC a 80ºC y se agita hasta que la pectina este completamente disuelta. 50 gramos de cloruro de amonio se adicionan a la solución de pectina y la solución se enfría de 30 a 40ºC. El pH se ajusta a 7.0 con hidróxido de sodio acuoso diluido. Se adicionan 2.5 ml de pectina metilesterasa (Collupulin ® Liquid product code 5045 fabricada por Gist-Brocades International B.V., Charlotte, N.C. 28224) a la solución. La solución se titula con hidróxido de amonio 1 N y el pH se mantiene entre 6.8 y 7.2 hasta que la DE de la pectina alcanza el 55%. La cantidad de hidróxido de amonio 1 N utilizado fue 35.3 ml. El pH de la solución se ajusta a pH 4 con HCl diluido y la solución se calienta a 85ºC por 2 a 5 minutos para inactivar la enzima. La solución de pectina se enfría a temperatura ambiente y se precipita con solución IPA agua 80/20. La pectina se colecta por filtración a través de paño de malla de nylon fino y el material se presiona para retirar el exceso de IPA/agua. La pectina desesterificada en bloque (BD) se pre-seca en una campana por 2-3 horas y luego se seca en un horno a vacío por 16-20 horas bajo vacío a 50ºC. La pectina BD seca se muele a través de un tamiz de tamaño de poro de 1 mm sobre un Brinkman High Speed Ultracentrifugal Electric Grinder type 2M-1.

Los ejemplos 4-7 proporcionados abajo ilustran que la pectina desesterificada de la presente invención provee la suspensión de componentes insolubles en una solución acuosa ácida.

Ejemplo 4

Suspensión de Pulpas en Bebidas de Zumo de Naranja

473 ml de zumo de naranja, Tropicana Pure Premium Orange Juice de Tropicana Products, Inc., Fl. 34206 se decanta en un vaso de precipitado de un-litro. Luego 47.3 ml de una solución de pectina 1.5% (como se preparo en el Ejemplo 2 arriba) se adicionan a la bebida de naranja con agitación en un mezclador aligerador por 5 minutos.

1.135 g de citrato de calcio en polvo (citrato de calcio tetrahidrato grado alimenticio CA142 fabricado por Spectrum Quality Products, Inc.) se adiciona lentamente a la bebida de naranja mientras se mezcla. El mezclado se continúa por otros 10 minutos y se mide el pH.

La bebida tratada se pasteuriza a 85ºC por 15 minutos. La bebida caliente se vierte en la botella original y se tapa. La botella tratada se enfría a temperatura ambiente y se mezcla por inversión de la botella varias veces.

La muestra se observa por un periodo de un mes para la sedimentación de la pulpa y se compara con una muestra control que se prepara sin adición de pectina. Después de dos semanas, la muestra con la pectina de la presente invención se determina por ser estabilizada si no se ocurre sedimentación significante.

Ejemplo 5

Suspensión de Pulpa en bebidas de zumo de Limonada

Los materiales requeridos para este experimento son: 47.3 ml de solución de pectina BD 1.5% como se preparo en el Ejemplo 2; una botella de 16-onzas de Ocean Spray Pink Lemonade fabricada por Ocean Spray Cranberry Inc. LakevilleMiddlemore, Ma. 02349; citrato de calcio (en forma de polvo) (citrato de calcio tetrahidrato grado alimenticio CA142 fabricado por Spectrum Quality Products, Inc.); baño de agua a 70ºC; y agitador rápido.

La botella de Ocean Spray Pink lemonade se vertió en un vaso de precipitado de 1 litro. Se adicionan 47.3 ml de solución de pectina al 1.5% a la limonada y se mezclan con un agitador rápido por 5 minutos. Luego se adicionan 1.1353 gramos de citrato de calcio a la limonada y se mezclan por 10 minutos adicionales. La limonada tratada se pasteuriza a 85ºC por 15 minutos y se coloca de nuevo en su botella original. La sedimentación se compara con un control no-tratado.

Los resultados ilustran que la muestra pectina/calcio tratada no se sedimenta aún después de 6 meses de almacenamiento a temperatura ambiente (con respecto a las botellas Ocean Spray Pink limonada no-tratadas que se sedimentan en menos de 24 horas a temperatura ambiente o a 4ºC).

Ejemplo 6

Índice de Sedimentación de Partículas a 30% y 100% de Zumo de Naranja con Pectina

Los materiales requeridos para este ejemplo son: una lata de 16oz (355 ml) de Tropicana, Season's Best, Pulp Free, concentrado de zumo de naranja congelado (fabricado por Tropicana Products Inc. Bradenton, Fl. 34206); BD La pectina (60% DE) como se prepara en el Ejemplo 2; cilindros Graduados de 500 ml Pyrex con tapones; Baño de Agua a 90ºC; pH Metro; y Agua Azucarada al 10%.

La cantidad de ingredientes utilizados en este ejemplo se proporcionan en la Tabla 1 abajo:

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TABLA 1

Cantidad de Ingredientes utilizados para el Zumo de Naranja (ml):
	Zumo 30%	Zumo 100%
Concentrado	106.00		355.00
1% Sol. Pectina (0.15%)	212.85		212.85
10% Agua	1099.65	(Agua Azucarada)	851.15	Agua Desionizada
Total	1419.00		1419.00

La cantidad medida de solución de pectina se adiciona en un recipiente apropiado. El zumo concentrado y agua azucarada/o agua desionizada se adicionan a la solución de pectina. La mezcla inicialmente se mezcla con una espátula de caucho descartando la solución de pectina de los lados y el fondo del recipiente, luego la mezcla se agita rápidamente a media velocidad por 5 minutos. Se adiciona citrato de calcio 0.2% a la mezcla mientras se agita a media velocidad por 10 minutos adicionales.

El zumo se titula con ácido cítrico al 50% a pH 3.6. La pasteurización luego se dirige a 85ºC por 5 minutos. El zumo caliente se vierte en un cilindro de 500 ml hasta la marca de 500 ml, y el cilindro inmediatamente se tapa con un tapón para mantener el zumo estéril. El siguiente día, el zumo se mezcla invirtiendo poco a poco el cilindro.

El resultado muestra que el índice de sedimentación de las partículas de pulpa en ambos 30 y 100 por ciento del zumo es hasta 60 veces más lenta que en las muestras tratadas con respecto al control que no contiene pectina adicionada.

Ejemplo 7

Suspensión Mineral en una Bebida Nutricional

La Bebida Nutricional utilizada para este experimento es Ultra Slim Fast (fabricado por Slim Fast Foods Co., West Palm Beach, Fl. 33402). La pectina BD se adiciona al Slim Fast y se compara con un Control sin adición de pectina. Las muestras se examinan durante un periodo de tiempo para determinar la estabilidad de la suspensión mineral. Esto se hace por Tratamiento de Calor y por Tratamiento de Frío.

Tratamiento de Calor se refiere a la adición de la pectina en caliente Slim Fast a 70 - 80ºC. Tratamiento de Frío se refiere a la adición de la pectina en Slim Fast a temperatura ambiente.

Cuatro muestras de Slim Fast se utilizaron en este experimento. El tratamiento en caliente incluye dos muestras (Muestras 1 y 2). La muestra 1 es una bebida Ultra Slim Fast (fabricado por Slim Fast Foods Co. West Palm Beach Fl. 33402). La muestra 2 es una bebida Ultra Slim Fast y la pectina (BD) desesterificada en bloques de la presente invención (como se prepara en el Ejemplo 2).

El tratamiento en frío incluye dos muestras (Muestras 3 y 4). La muestra 3 es una bebida Ultra Slim Fast (fabricado por Slim Fast Foods Co. West Palm Beach Fl. 33402). La muestra 4 es una bebida Ultra Slim Fast y la pectina BD de la presente invención (como se prepara en el Ejemplo 2).

Los procedimientos para realizar este experimento son como sigue: solución de pectina BD 1.5% se prepara disolviendo la pectina en agua desionizada a 70-75ºC. Verter 1 parte de la solución de pectina y 9 partes de una bebida Ultra Slim Fast mientras se mezcla con un agitador Silverson a 5,000 rpm para obtener una concentración de la pectina final de 0.15%. El pH de la mezcla se chequea para estar en un pH 3. El control luego se prepara con 1 parte de agua desionizada y 9 partes de La Bebida Nutricional. La estabilidad de la suspensión mineral de la pectina estabilizada se compara con una Muestra Control durante un periodo de tiempo.

Los resultados para Tratamientos en Caliente y en Frío con pectinas de la presente invención y La Muestras Control después de 48 horas se muestran en la Tabla 2 abajo.

TABLA 2

Tratamiento en Caliente	Tratamiento en Frío
Muestra Control 1: Sedimentación del mineral se	Muestra Control 3: El sedimento observado es menos
observa en el fondo del recipiente	que aquel observado con el Tratamiento en Caliente.
Muestra Control 2 (Pectina): El mineral permanece	Muestra Control 4 (Pectina): El mineral permanece
suspendido sin ninguna sedimentación.	suspendido.

Los ejemplos precedentes pueden ser repetidos con similar éxito sustituyendo los constituyentes descritos genéricamente y específicamente y/o las condiciones de operación de esta invención por aquellos utilizados en los ejemplos precedentes. A partir de las descripciones precedentes, alguien de habilidad en el oficio puede fácilmente verificar las características esenciales de esta invención, y sin desviarse del espíritu y alcance de esta, puede hacer varios cambios y modificaciones de la invención para adaptar a varios usos y condiciones.

La solicitud U.S. No. 09/589,887, fichada Junio 9, 2000, de la cual la presente solicitud es una Solicitud Internacional, es expresamente incorporada por referencia aquí en su totalidad.

Claims (28)

1. La pectina desesterificada enzimáticamente por bloques que tiene

i) un grado de esterificación de 55-62% y

ii) una sensibilidad de calcio de > 200 cP o una fracción de calcio de > 20, y

que muestra una seudoplasticidad (aclarado por cizallamiento) y una cantidad de separación de fases de como máximo el 5% cuando se presenta en una cantidad de 0.05-0.6% en peso (peso seco) en una solución acuosa ácida que comprende al menos un catión polivalente.

2. La pectina de la reivindicación 1, en donde el grado de esterificación es 55-59%.

3. La pectina de la reivindicación 1 o 2, en donde la cantidad de separación de fases es como máximo 3%.

4. El Procedimiento para la producción de una pectina desesterificada enzimáticamente por bloques como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende el tratamiento de al menos una pectina de alto metoxilo aislada con al menos una enzima de desesterificación.

5. El Procedimiento de la reivindicación 4, en donde la enzima se extrae de un tejido vegetal seleccionado de al menos uno de la manzana, albaricoque, aguacate, plátano, bayas, lima, pomelo, mandarina, cereza, grosella, uva; mango, papaya, maracuyá, melocotón, pera, ciruela, alubia, zanahoria, coliflor, pepino cohombro, puerro, cebolla, guisante, patata, rábano y tomate.

6. El Procedimiento de la reivindicación 4 o 5, en donde la enzima es la papaína.

7. El Procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 4-6, en donde la pectina de alto metoxilo aislada se obtiene de al menos uno de corteza de fruta cítrica, zumo de manzana, sidra de manzana, pomada de manzana, remolacha azucarera, cabezas de girasol, legumbres o productos de residuos de plantas seleccionados de al menos una de manzanas, remolacha azucarera, girasol y frutas cítrica.

8. El Procedimiento de la reivindicación 7, en donde la pectina de alto metoxilo aislada se obtiene de frutas cítricas seleccionadas de al menos una de lima, limón, pomelo, mandarina y naranja.

9. El Procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 4-8, en donde la pectina de alto metoxilo aislada se proporciona en una forma acuosa o una forma de polvo.

10. El Procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 4-9, en donde la pectina de alto metoxilo aislada tiene un grado de esterificación de > 60%.

11. El Procedimiento de la reivindicación 10, en donde la pectina de alto metoxilo aislada tiene un grado de esterificación de 68-72%.

12. El Procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 4-11, en donde la pectina desesterificada enzimáticamente por bloques tiene un \Delta grado de esterificación de 5-25%.

13. La pectina de cualquiera de las reivindicaciones 1-3 obtenible por un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-12.

14. El Sistema líquido ácido estabilizado que comprende

(a)

al menos una pectina desesterificada enzimáticamente por bloques de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3 y 11, y

(b)

al menos una solución líquida ácida.

15. El Sistema líquido ácido estabilizado de la reivindicación 14, que además comprende

(c)

al menos un catión polivalente.

16. El Sistema líquido ácido estabilizado de la reivindicación 15, en donde (c) está presente en una cantidad de 10-2,000 ppm.

17. El Sistema líquido ácido estabilizado de la reivindicación 15 o 16, en donde (c) se selecciona de un de el aluminio, hierro, manganeso, calcio, y magnesio.

18. El Sistema líquido ácido estabilizado de la reivindicación 17, en donde (c) es el calcio.

19. El Sistema líquido ácido estabilizado de la reivindicación 18, en donde la cantidad de iones de calcio es 50-1000 ppm.

20. El Sistema líquido ácido estabilizado de cualquiera de las reivindicaciones 14-19, en donde la relación de peso de [(a) y los iones de calcio] con el sistema líquido ácido es 0.001-0.2.

21. El Sistema líquido ácido estabilizado de cualquiera de las reivindicaciones 14-20, en donde la solución líquida ácida (b) comprende una proteína.

22. El Sistema líquido ácido estabilizado de la reivindicación 21, en donde la proteína es al menos una de soja, suero, y caseína.

23. El Sistema líquido ácido estabilizado de cualquiera de las reivindicaciones 14-22, en donde la solución líquida ácida (b) comprende un producto alimentario, cosmético, o farmacéutico.

24. El Sistema líquido ácido estabilizado de la reivindicación 23, en donde el producto alimentario comprende al menos uno de fruta y de legumbre.

25. El Sistema líquido ácido estabilizado de cualquiera de las reivindicaciones 14-24, en donde la cantidad de (a) es 0.01-3.0% en peso (peso seco).

26. El Sistema líquido ácido estabilizado de cualquiera de las reivindicaciones 14-25, en donde el pH de la solución líquida ácida (b) es 2.5-5.

27. El Procedimiento para la preparación de un sistema líquido ácido estabilizado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14-26, que comprende la adición de una pectina desesterificada enzimáticamente por bloques de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 11 para un sistema líquido ácido.

28. El Procedimiento de la reivindicación 27, en donde adicionalmente al menos un catión polivalente se adiciona a y/o se contiene en el sistema líquido ácido.