ES2327036T3 - Reduccion de color en aislado de proteina de canola. - Google Patents
Reduccion de color en aislado de proteina de canola. Download PDFInfo
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Abstract
Un proceso para preparación de un aislado de proteína de canola a partir de torta de semillas de canola, que comprende: (a) extraer la torta de semillas de canola y producir la solubilización de la proteína en la torta de semillas de canola para formar una solución acuosa de proteína que tiene un pH de 5 a 6.8 usando una solución salina acuosa, (b) separa la solución acuosa de proteína de la torta de oleaginosa residual, (c) incrementar la concentración de proteína de dicha solución acuosa de proteína mientras se mantiene la fuerza iónica sustancialmente constante mediante el uso de una técnica de membrana selectiva para proporcionar una solución de proteína concentrada, (d) diluir dicha solución de proteína concentrada en agua helada con una temperatura por debajo de 15ºC para producir la formación de micelas discretas de proteína en la fase acuosa, (e) decantar las micelas de proteína para formar una masa micelar de proteína similar al gluten, gelatinosa, pegajosa, amorfa, y (f) recuperar la masa micelar de proteína del sobrenadante, teniendo la masa micelar de proteína un contenido de proteína de por lo menos 90% en peso (N x 6.25) sobre una base de peso seco, Caracterizado por que: 1. dicha torta de semillas de canola es lavada con un alcohol, y/o 2. la solución concentrada de proteína es sometida a diafiltración antes de dicha etapa de dilución, y/o 3. secar dicha masa micelar de proteína y extraer el aislado de proteína de canola seco con una solución alcohólica acuosa, y/o 4. pasterizar la solución de proteína concentrada antes de dicha etapa de dilución.
Description
Reducción de color en aislado de proteína de
canola.
Esta solicitud reivindica prioridad de acuerdo
con 35 USC 119 (e) de las solicitudes provisionales de patentes
copendientes de los E. U. Nos. 60/389,957 presentada el 20 de junio
de 2002 y 60/432,985 presentada el 6 de noviembre de 2002.
La presente invención se relaciona con la
recuperación de aislado de proteína de canola a partir de tortas de
semillas de canola.
En las patentes de los E. U. Nos. 5,844, 086 y
6,005,076 ("Murray II"), asignadas al cesionario aquí y las
descripciones de las cuales se incorporan aquí como referencia, se
describe un proceso para el aislamiento de aislados de proteína a
partir de tortas de oleaginosas que tienen un contenido
significativo de grasa, incluyendo torta de semillas de canola que
tiene tal contenido. Las etapas involucradas en este proceso
incluyen solubilizar el material proteináseo a partir de la torta de
oleaginosa, el cual también solubiliza la grasa en la torta, y
retirar la grasa de la solución de proteína acuosa resultante. La
solución de proteína acuosa puede ser separada de la torta de
oleaginosa residual antes o después de la etapa de remoción de la
grasa. La solución de proteína desengrasada es concentrada entonces
para incrementar la concentración de proteína a la vez que mantiene
la fuerza iónica sustancialmente constante, después de lo cual la
solución de proteína concentrada puede ser sometida a una etapa de
remoción de grasa adicional. La solución de proteína concentrada es
entonces diluida para causar la formación de una masa nubosa de
moléculas de proteína altamente asociadas en forma de gotas de
proteína discretas en forma micelar. Las micelas de proteínas se
dejan depositar para formar una masa de proteína aislada similar al
gluten pegajosa, densa amorfa, cualescente, agregada, denominada"
masa micelar de proteínas" o PMM, la cuál es separada de la fase
acuosa residual
y secada.
y secada.
El aislado de proteína tiene un contenido de
proteína (según se determina mediante nitrógeno Kjeldahl u otro
procedimiento conveniente N x 625) de por lo menos 90% en peso, es
sustancialmente desnaturalizado (según se determina por
calorimetría diferencial de barrido) y tiene un contenido de grasa
residual bajo. El término "contenido de proteína" según se usa
aquí se refiere a la cantidad de proteína en el aislado de proteína
expresado sobre una base de peso seco. El rendimiento de aislado de
proteína obtenido utilizando este procedimiento, en términos de la
proporción de proteína extraída de la torta de oleaginosa que es
recuperada como aislado de proteína seco era generalmente menor de
40% en peso, típicamente alrededor de 20% en peso.
El procedimiento descrito en la patente Murray
II antes mencionada fue desarrollado como una modificación y un
mejoramiento del procedimiento para formar una aislado de proteína a
partir de una variedad de materiales fuente de proteína, incluyendo
oleaginosas, tal como se describe en USP 4,208,323 (Murray IB). Las
tortas de oleaginosas disponibles en 1980, cuando se publicó la USP
4, 208,323, no tenían los niveles de contaminación con grasa de las
tortas de semilla de canola disponibles en el momento de las
patentes de Murray II, y como consecuencia, el procedimiento de la
patente de Murray IB no puede producir a partir de tales tortas de
oleaginosas, materiales proteináseos que tengan más de 90% de
contenido de proteína. No hay descripción de ningún experimento
específico en la patente de Murray IB llevado a cabo utilizando
torta de colza (canola) como material de partido.
La patente de Murray IB, por sí misma fue
diseñada para hacer un mejoramiento del proceso descrito en las
patentes de los E. U. Nos. 4, 169,090 y 4, 285,862 (Murray IA) por
la introducción de la etapa de concentración antes de la dilución
para formar el PMM. Las patentes Murray IA describen un experimento
que involucra semillas de colza pero no proporciona indicaciones
acerca de la pureza del producto. La etapa de concentración descrita
en la patente Murray IB sirvió para mejorar el rendimiento de
aislado de proteína desde alrededor de 20% del proceso de Murray
IA.
Una dificultad que exhibe el aislado de proteína
de canola producido por tales procedimientos anteriores es un color
amarillo relativamente oscuro y un sabor indeseable. Se han
reportado compuestos fenólicos como los responsables de estos
problemas de productos de proteína de canola incluyendo la torta. La
canola contiene aproximadamente 10 veces la cantidad de compuestos
fenólicos que los encontrados en la soja y puede comprender
sinapina y taninos condensados. Por oxidación, los compuestos
fenolícos pueden dar lugar al desarrollo de un color oscuro. Este
problema es particularmente agudo con productos de proteína de
canola producidos por precipitación isoeléctrica cuando las
condiciones fuertemente alcalinas llevan a una rápida oxidación de
los compuestos fenolícos a quinonas, las cuales reaccionan entonces
con la proteína e imparten un color verde oscuro o marrón a la
proteína y a sus soluciones. Otros compuestos y reacciones también
pueden contribuir a la formación de color.
La WO 2004/000031, presentada el 19 de junio de
2003 y publicada el 31 de diciembre de 2003, está comprendida en el
estado de la técnica en cuanto a novedad solamente en relación con
ciertos aspectos de la presente invención. Este documento describe
la preparación de aislados de proteína a partir de canola u otras
tortas de oleaginosas que pueden haber sido desolventizadas con
aire a una temperatura por debajo aproximadamente 50ºC.
La WO 02/089597, presentada el 3 de mayo de 2002
y publicada el 14 de noviembre de 2002, está comprendida en el
estado de la técnica en cuanto a novedad solamente en relación con
ciertos aspectos de la presente invención, y en el estado de la
técnica en cuanto a novedad y altura inventiva para ciertos otros
aspectos de la presente invención. Este documento describe la
producción de aislados de proteína de oleaginosas de altas purezas
particularmente aislados de proteína de canola. Se divulga que la
coloración amarilla no deseada de los aislados puede ser reducida
por tratamiento con carbón activado pulverizado.
La EP 0289183 describe la producción de
materiales de proteína de colza (canola) por precipitación
isoeléctrica. La torta de oleaginosas es extraída con una solución
fuertemente alcalina, y la solución resultante es acidificada hasta
el punto isoeléctrico de la proteína para causar su precipitación.
Se discute el problema de los compuestos fenólicos en los aislados
obtenidos por este método que llevan a un color oscuro y a un sabor
amargo del aislado resultante.
The International Food Information Service
Database en su aparte No.
84-2-07-g0541
(Kozlowska H. et al) en el artículo titulado "Removal of
undesirable substances from rapeseed flour using alcohols"
discute la remoción de compuestos coloreados a partir de torta de
colza descascarada y desmenuzada extrayendo la torta en reflujo en
soluciones acuosas de metanol o etanol.
La US 4, 410,554 está dirigida a la producción
de concentrados de proteína de soja, la cual involucra una etapa de
pasteurización.
La US 3, 732,108 está dirigida a la producción
de harinas de oleaginosas para consumo humano. El proceso aquí
incluye una etapa de inactivación de la mirosinasa.
Xu and Diosady (Food Research International,
2002, 35, 23-30) describe que los compuestos
fenólícos son una "causa principal del color oscuro y sabor
indeseable de los aislados de proteína de canola". Los aislados
de proteína de canola discutidos aquí son obtenidos por extracción
alcalina y precipitación isoeléctrica, y se establece que el color
marrón de los aislados resulta a partir de la oxidación de
compuestos fenólicos a quinonas bajo las condiciones de extracción
alcalina.
Kozlowska H. et al (Die Nahrung, 1991,
35, 485-489) está dirigida a la remoción de
"compuestos nocivos en colza, por ejemplo, glucosinolatos,
compuestos fenólicos y otros no investigados" de la torta y
harina de colza. Se cree que tales compuestos pueden ser removidos
por extracción de la torta o harina con alcohol al 80% en agua a
60ºC.
Los solicitantes proporcionan aquí un
mejoramiento en un proceso para formación de aislado de proteína de
canola donde las semillas de canola son procesadas para formar una
torta de proteína de canola, la torta de proteína de canola es
extraída para formar una solución acuosa de proteína, la solución
acuosa de proteína es concentrada, y el aislado de proteína de
canola es recuperado de la solución de proteína acuosa concentrada.
El proceso mejorado de la presente invención está establecido en la
reivindicación 1.
Los compuestos fenólicos son extraídos de la
torta de canola en la etapa de extracción y la cantidad de fenólicos
libres presentes puede ser extraída por absorbancia del
ultravioleta a 330 nm (A330). Tales fenólicos son propensos a la
oxidación a quinonas y reaccionan con proteínas para formar
compuestos coloreados, que tienden a absorber a longitudes de onda
más altas.
La determinación de la absorbancia a 420 nm
(A420) proporciona una medición más directa de la coloración
amarilla visual real del aislado y de las soluciones de proteína de
canola. En la presente invención, durante el procesamiento para
obtener el aislado de proteína de canola, se llevan a cabo algunas
etapas para retirar los fenólicos de manera que resulten incapaces
de formar componentes coloreados visibles, para inhibir la oxidación
de los fenólicos a componentes coloreados visibles y para retirar
otros componentes coloreados visibles.
El mejoramiento provisto por un aspecto de la
presente invención involucra efectuar por lo menos una etapa de
proceso durante el proceso antes descrito la cual resulta en un
aislado de proteína de canola que tiene un color disminuido. Los
solicitantes han tomado una aproximación multifacética a este
procedimiento y pueden tomarse una o más de varias etapas
incluyendo:
- -
- procesamiento de la semilla de canola
- -
- tratamiento de la torta
- -
- utilizar una forma específica de la torta de proteína de canola
- -
- efectuar la extracción de una proteína de canola bajo condiciones específicas
- -
- procesar el extracto
- -
- procesar el aislado de proteína de canola recuperado.
\vskip1.000000\baselineskip
Dos o más de tales procedimientos pueden ser
empleados y frecuentemente se usan combinaciones de tales
procedimientos.
Cuando se efectúa el procesamiento de las
semillas, el procedimiento incluye por lo menos la inactivación de
la mirosinasa en la semillas mientras que están aún con su cáscara.
Inactivando la mirosinasa, cualquier efecto catalítico de la
mirosinasa sobre la ruptura de los glucosinolatos en los componentes
azufrados que son antinutrientes que contribuyen al sabor y el
color.
El tratamiento de la torta puede involucrar
extracción de la torta con un solvente orgánico miscible con agua
incluyendo alcoholes, tales como etanol, para extraer los
componentes fenólicos y/o otros componentes que producen color.
Cuando se usa una forma específica de torta de
proteína de canola, puede ser una torta desolventizada al aire,
preparada por remoción del solvente residual a partir de la
extracción de la torta de semillas de canola a una temperatura por
debajo de aproximadamente 50ºC, generalmente a temperatura ambiente
alrededor de 15ºC hasta aproximadamente 30ºC.
Además, la forma específica de torta de proteína
de canola puede ser una torta de semilla de canola tostada a baja
temperatura, preparada eliminando el solvente residual de la
extracción del solvente de la torta de canola a una temperatura
elevada por debajo de aproximadamente 100ºC.
Cuando la etapa del proceso involucra la etapa
de extracción, la etapa de extracción puede ser efectuada en
presencia de un antioxidante para inhibir la oxidación de los
fenólicos y la formación de color visible. Alternativamente o en
combinación, la solución de proteína acuosa formada por la etapa de
extracción puede ser tratada con por lo menos un agente adsorbente
de componentes coloreados. Además, o alternativamente, el
tratamiento con por lo menos un agente adsorbente de componentes
coloreados puede ser efectuado en la solución concentrada de
proteína de canola formada en la etapa de concentración.
Cuando la etapa del proceso involucra la etapa
de concentración, la solución de proteína de canola acuosa
concentrada es sujeta a una diafiltración para lavar los colorantes
de la solución de proteína de canola concentrada. La diafiltración
puede ser llevada a cabo utilizando una solución acuosa que contiene
un antioxidante para inhibir la oxidación de fenólicos y la
formación de color visible durante la diafiltración. Cuando la etapa
del proceso involucra el aislado de proteína de canola recuperado,
está etapa del proceso puede involucrar la extracción del aislado
de proteína de canola utilizando soluciones alcohólicas acuosas,
tales como etanol acuoso, para extraer los fenólicos y/o colorantes
visibles del aislado de proteína de canola.
El aislado de proteína de canola puede ser
recuperado a partir de la solución acuosa de proteína concentrada
añadiendo la solución acuosa concentrada a agua helada para formar
una masa micelar de proteína y separando la masa micelar de
proteína del sobrenadante.
El sobrenadante puede ser procesado para
recuperar aislado de proteína de canola adicional a partir del mismo
concentrando el sobrenadante, sometiendo el sobrenadante
concentrado a diafiltración para remover fenólicos y/o colorantes
visibles del sobrenadante concentrado y luego recuperar el aislado
de proteína de canola a partir del sobrenadante diafiltrado, tal
como mediante secado del sobrenadante diafiltrado.
Previniendo la formación de color y mejorando el
color del aislado de proteína de canola, el producto puede ser
utilizado en un rango más amplio de aplicaciones. La eliminación y
prevención de la formación de colorantes de acuerdo con esta
invención se cree que mejora el sabor de los aislados de proteína de
canola.
El aislado de proteína producido de acuerdo con
el proceso aquí descrito puede ser utilizado en las aplicaciones
convencionales de los aislados de proteína, tales como, la
fortificación en proteínas de alimentos procesados, emulsificación
de aceites, formadores de cuerpo en artículos horneados y agentes
productores de espuma en productos que atrapan gases. Además, el
aislado de proteína puede ser conformado en fibras de proteína,
útiles en análogos de la carne, puede ser utilizado como un
sustituto de la clara del huevo o un extensor en productos
alimenticios donde se usa clara de huevo como enlazante. El aislado
de proteína de canola puede ser utilizado como un suplemento
nutricional. Otros usos del aislado de proteína de canola están en
la alimentación de mascotas, alimentación animal y en aplicaciones
industriales y cosméticas y en productos para el cuidado
personal.
De acuerdo con otro aspecto específico de la
presente invención, se provee un proceso para la preparación de una
solución de proteína de canola a partir de torta de canola, el cual
comprende (a) lavar dicha torta de canola con un alcohol, (b)
extraer la torta de canola lavada para causar la solubilización de
la proteína en la torta de canola lavada para formar una solución
de proteína acuosa que tiene un pH de aproximadamente 5 hasta
aproximadamente 6.8, (c) separar la solución de proteína acuosa de
la torta residual de la oleaginosa, (d) incrementar la
concentración de proteína de dicha solución de proteína acuosa
mientras que se mantiene la fuerza iónica sustancialmente constante
mediante el uso de una técnica de membrana selectiva para proveer
una solución de proteína concentrada, (e) diluir dicha solución de
proteína concentrada en agua helada que tiene una temperatura por
debajo de aproximadamente 15ºC para causar la formación de micelas
de proteína discretas en la fase acuosa, (f) depositar las micelas
de proteína para formar una masa micelar de proteína similar al
gluten, gelatinosa, pegajosa, amorfa, y (g) recuperar la masa
micelar de proteína a partir del sobrenadante, teniendo la masa
micelar de proteína un contenido de proteína de por lo menos
aproximadamente 90% en peso (N x 6.25) sobre una base de peso
seco.
De acuerdo con un aspecto específico adicional
de la presente invención, se provee un proceso para preparar un
aislado de proteína de canola a partir de torta de canola, el cual
comprende (a) extraer la torta de canola para producir la
solubilización de la proteína en la torta de canola para formar una
solución acuosa de proteína que tiene un pH desde aproximadamente
5 hasta aproximadamente 6.8, (b) separar la solución de proteína
acuosa de la torta de oleaginosa residual, (c) incrementar la
concentración de proteína de dicha solución de proteína acuosa
mientras se mantiene la fuerza iónica sustancialmente constante
efectuando la ultrafiltración de la solución de proteína acuosa
para proveer una solución de proteína concentrada, (d) someter la
solución de proteína concentrada a diafiltración, (e) diluir la
solución de proteína diafiltrada en agua helada con una temperatura
por debajo de aproximadamente 15ºC para producir la formación de
micelas de proteína discretas en la fase acuosa, (f) depositar las
micelas de proteína para formar una masa micelar de proteína similar
al gluten, gelatinosa, viscosa, amorfa, y (g) recuperar la masa
micelar de proteína del sobrenadante, teniendo la masa micelar de
proteína un contenido de proteína de por lo menos 90% en peso (N x
6.25) sobre una base de peso seco.
De acuerdo con aún otro aspecto de la presente
invención, se proporciona un proceso para preparar un aislado de
proteína de canola a partir de torta de canola, el cual comprende
(a) extraer la torta de canola para producir la solubilización de
la proteína de la torta de canola para formar una solución de
proteína acuosa que tiene un pH de aproximadamente 5 hasta
aproximadamente 6.8, (b) separar la solución de proteína acuosa de
la torta de oleaginosa residual, (c) incrementar la concentración
de proteína de dicha solución acuosa de proteína mientras se
mantiene la fuerza iónica sustancialmente constante mediante el uso
de una técnica de membrana selectiva para formar una solución de
proteína concentrada, (d) diluir dicha solución concentrada de
proteína en agua helada que tiene una temperatura por debajo de
aproximadamente 15ºC para producir la formación de micelas de
proteína discretas en la fase acuosa, (e) depositar las micelas de
proteína para formar una masa micelar de proteína similar al
gluten, gelatinosa, pegajosa, amorfa, (f) separar la masa micelar de
proteína del sobrenadante, (g) secar la masa micelar de proteína
para proporcionar un aislado de proteína de canola que tiene un
contenido de proteína de por lo menos 90% en peso (N x 6.25), sobre
una base de peso seco, (h) extraer dicho aislado de proteína de
canola con una solución alcohólica acuosa.
De acuerdo con un aspecto adicional de la
presente invención, se proporciona un proceso para preparar un
aislado de proteína de canola a partir de torta de canola, el cual
comprende (a) extraer la torta de canola para producir la
solubilización de la proteína de la torta de canola para formar una
solución acuosa de proteína que tiene un pH de aproximadamente 5
hasta aproximadamente 6.8, (b) separar la solución acuosa de
proteína de la torta de oleaginosa residual, (c) incrementar la
concentración de proteína de dicha solución acuosa de proteína
mientras se mantiene la fuerza iónica sustancialmente constante
mediante el uso de una técnica de membrana selectiva para
proporcionar una solución de proteína concentrada, (d) pasteurizar
la solución concentrada de proteína para formar una solución
pasterizada de proteína, (e) diluir la solución pasterizada de
proteína en agua helada con una temperatura por debajo de
aproximadamente 15ºC para producir la formación de micelas de
proteína discretas en la fase acuosa, (f) depositar las micelas de
proteína para formar una masa micelar de proteína similar al
gluten, gelatinosa, pegajosa, amorfa y (g) recuperar la masa micelar
de proteína del sobrenadante, teniendo la fase micelar de la
proteína un contenido de proteína de por lo menos aproximadamente
90% en peso (N x 6.25) sobre una base de peso seco.
La canola también es conocida como colza u
oleaginosa de colza.
El mejoramiento de color puede ser alcanzado
mediante el procesamiento de las semillas. Las semillas con cáscara
son sometidas a la inactivación por calor de la mirosinasa
utilizando vapor. Las semillas inactivadas pueden ser procesadas
entonces de la forma convencional para recuperar el aceite a partir
de las semillas y para formar la torta de semillas de canola.
Se prefiere, de acuerdo con una realización de
la invención, que la torta de oleaginosa sea desolventizada
tostándola a una temperatura elevada por debajo de 100ºC, dado que
tal torta da lugar a un desarrollo de menos color que una torta
desolventizada utilizando temperaturas de tostado convencionales,
mucho más altas. La formación de un aislado de proteína de canola
que tiene un contenido de proteína de por lo menos 90% en peso (N x
6.25), preferiblemente por lo menos 100% en peso, de tal torta se
describe en la solicitud de patente copendiente de los E. U. No.
10/314,202 presentada el 9 de diciembre de 2002, asignada al
cesionario presente y cuya descripción se incorpora aquí como
referencia.
Más preferiblemente, la torta de la oleaginosa
es desolventizada en aire con temperaturas por debajo de
aproximadamente 50ºC, preferiblemente alrededor de la temperatura
ambiente aproximadamente de 15ºC hasta aproximadamente 30ºC, puesto
que está presente aún menos color en el caso del uso de la torta
tostada en la solución del extracto. La formación de un aislado de
proteína de canola que tiene un contenido de proteína de por lo
menos aproximadamente 90% en peso (N x 6.25) preferiblemente por lo
menos 100% en peso, a partir de tal torta se describe en la
solicitudes copendientes de patente de los E. U. Nos. 60/390,126
presentada el 21 de junio de 2002 y 60/401,712 presentada el 8 de
agosto de 2002 y presentadas (US 6, 992,173), asignadas al
cesionario presente y cuyas descripciones se incorporan aquí como
referencia.
Los aislados de proteína de canola pueden ser
formados a partir de torta de semillas de canola. En las
solicitudes de patentes de los E. U. copendientes Nos. 60/288,415
presentada el 4 de mayo de 2001, 60/ 326,987 presentada el 5 de
octubre de 2001, 60/331,066 presentada el 7 de noviembre de 2001,
60/333,494 presentada el 26 de noviembre de 2001, 60/374,801
presentada el 24 de abril de 2002 y 10/137,391, presentada el 3 de
mayo de 2002 (WO 02/089597), todas asignadas al cesionario presente
y cuyas descripciones se incorporan aquí como referencia, se
describe un método para hacer aislados de proteína de canola a
partir de torta de semilla de canola, aislados que tienen por lo
menos 100% en peso del contenido de proteína (N x 6.25). El
procedimiento involucra un proceso de etapas múltiples que
comprende extraer la torta de semillas de canola utilizando una
solución salina, separando la solución acuosa de proteína
resultante de la torta de oleaginosa residual, incrementar la
concentración de proteína de la solución acuosa hasta por lo menos
aproximadamente 200 g/L mientras se mantiene la fuerza iónica
sustancialmente constante mediante el uso de una técnica de membrana
selectiva, diluyendo la solución concentrada de proteína resultante
en agua helada para producir la formación de micelas de proteína,
depositar las micelas de proteína para formar una masa micelar de
proteína similar al gluten gelatinosa, pegajosa, amorfa (PMM), y
recuperar la masa micelar de proteína del sobrenadante que tiene un
contenido de por lo menos 100% en peso (N x 6.25). Según se usa
aquí, el contenido de proteína se determina sobre una base de peso
seco. El PMM recuperado puede ser secado.
En una realización del proceso descrito
anteriormente y específicamente descrito en las solicitudes de
patentes de los E. U. Nos. 60/326,987, 60/331,066, 60/333,494,
60/374,801 y 10/137,391 (WO 2002/089597), el sobrenadante de la
etapa de depósito del PMM se procesa para recuperar un aislado de
proteína que comprende aislado de proteína seco del PMM húmedo y el
sobrenadante. Este procedimiento puede ser efectuado concentrando
inicialmente el sobrenadante utilizando membranas de
ultrafiltración, mezclando el sobrenadante concentrado con el PMM
húmedo y secando la mezcla. El aislado de proteína de canola
resultante tiene una alta pureza de por lo menos aproximadamente
90% en peso de proteína (N x 6.25), preferiblemente por lo menos
100% en peso de proteína
(N x 6.25).
(N x 6.25).
En otra realización del proceso descrito
anteriormente y tal como está escrito específicamente en las
solicitudes Nos. 60/333,494, 60/374,801 y 10/137,391 (WO
2002/089597) el sobrenadante de la etapa de depósito del PMM es
procesado para recuperar un aislado de proteína del sobrenadante.
Este procedimiento puede ser efectuado concentrando inicialmente el
sobrenadante utilizando membranas de ultrafiltración y secando el
concentrado. El aislado de proteína de canola tiene una alta pureza
de por lo menos 90% en peso de proteína (N x 6.25), preferiblemente
por lo menos aproximadamente 100% en peso de proteína (N x
6.25).
Los procedimientos descritos en las solicitudes
de patentes de los E. U. antes mencionadas son esencialmente
procedimientos por lotes. En las solicitudes de patentes
copendientes de los E. U. Nos. 60/331,646 presentada el 20 de
noviembre de 2001, 60/383,809 presentada el 30 de mayo de 2002 y
10/298,678 presentada el 19 de noviembre de 2002 (WO 03/043,439),
asignada al cesionario presente y cuyas descripciones se incorporan
aquí como referencia, se describe un proceso continuo para hacer
aislados de proteína de canola. De acuerdo con ellos, la torta de
semilla de canola es mezclada de forma continua con una solución de
sal, la mezcla es transportada a través de una tubería mientras que
se extrae la proteína de la torta de semilla de canola para formar
una solución acuosa de proteína, la solución acuosa de proteína es
separada de forma continua de la torta residual de semilla de
canola, la solución acuosa de proteína es transportada de forma
continua a través de una operación de membrana selectiva para
incrementar el contenido de proteína de la solución acuosa de
proteína hasta por lo menos aproximadamente 200 g/L mientras que se
mantiene la fuerza iónica sustancialmente constante, la solución
concentrada de proteína resultante es mezclada de forma continua
con agua helada para producir la formación de micelas de proteína,
y las micelas de proteína se dejan depositar de manera continua
mientras que el sobrenadante es sometido a sobreflujo continuo
hasta que la cantidad deseada de PMM se ha acumulado en el
recipiente de depósito. El PMM es retirado del recipiente de
depósito y puede ser secado. El PMM tiene un contenido de proteína
de por lo menos 90% en peso aproximadamente (N x 6.25),
preferiblemente por lo menos aproximadamente 100% en peso (N x
6.25).
Según se describe en las solicitudes de patentes
de los E. U. antes mencionadas Nos. 60/326,987, 60/331,066,
60/333,494, 60/333,494, 60/374,801 y 10/137,391, (WO 2002/089597),
el sobrenadante con sobreflujo puede ser procesado para recuperar
aislado de proteína de canola a partir del mismo.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, la torta de oleaginosa puede ser extraída inicialmente
con solvente para remover fenólicos y colorantes de la misma. Tal
extracción con solvente puede ser efectuada utilizando un solvente
orgánico soluble en agua para los fenólicos y/o colorantes visibles,
tal como un alcohol soluble en agua, preferiblemente etanol.
La extracción puede ser efectuada dispersando la
torta de semillas de canola en el solvente a una relación p/v de
aproximadamente 1:3 hasta aproximadamente 1:10, preferiblemente
aproximadamente 1:5. La pasta puede ser agitada por aproximadamente
5 hasta aproximadamente 60 minutos, preferiblemente aproximadamente
15 hasta aproximadamente 30 minutos, a una temperatura de
aproximadamente 15ºC hasta aproximadamente 45ºC, preferiblemente
aproximadamente 30ºC hasta aproximadamente 35ºC. Un conjunto
adecuado de condiciones es una extracción de 30 minutos a 35ºC. Tal
extracción puede ser efectuada un número múltiple de veces hasta que
no se extraigan fenólicos y/o color visible adicionales.
En el proceso de la presente invención, el
material proteínáseo es solubilizado a partir de la torta de semilla
de canola. El material proteináseo puede ser la proteína que se
presenta de manera natural en la semilla de canola o el material
proteináseo puede haber sido modificado por manipulación genética
pero puede poseer característica hidrofóbicas y propiedades polares
de la proteína natural. La torta de canola puede ser cualquier torta
de canola que resulte de la remoción del aceite de canola a partir
de la semilla de canola con niveles variables de proteína no
desnaturalizada, resultando, por ejemplo, a partir de la extracción
con hexano caliente o de métodos de extrusión de aceite en
frio.
El procesamiento de las semillas, cuando se
efectúa para la remoción de aceite de canola a partir de semillas
de canola usualmente se efectúa como una operación separada del
procedimiento de recuperación de aislado de proteína de la presente
invención descrito aquí.
La solubilización de la proteína se efectúa de
manera más eficiente utilizando una solución salina de grado
alimenticio puesto que la presencia de la sal mejora la remoción de
la proteína soluble a partir de la torta de semilla. Cuando el
aislado de proteína de canola está previsto para usos no
alimenticios, puede utilizarse productos químicos de grado no
alimenticio. La sal usualmente es cloruro de sodio, aunque puede
usarse otra sales, tales como cloruro de potasio. La solución
salina tiene una fuerza iónica de por lo menos aproximadamente
0.10, preferiblemente por lo menos aproximadamente 0.15, para
permitir que se efectúe la solubilización de cantidades
significativas de proteína. A medida que la fuerza iónica de la
solución salina se incrementa, el grado de solubilización de la
proteína en la torta de oleaginosa inicialmente se incrementa hasta
un valor máximo. Cualquier incremento subsecuente en la fuerza
iónica no incrementa la proteína total solubilizada. La fuerza
iónica de la solución salina de grado alimenticio que causa una
solubilización máxima de proteína varía dependiendo de la sal
involucrada y de la torta de oleaginosa escogida. La solución salina
de grado alimenticio puede tener una fuerza iónica que varía hasta
aproximadamente 0.25.
A la vista del más alto grado de ilusión
requerido para la precipitación de proteína con fuerzas iónica en
incremento, usualmente se prefiere utilizar un valor de fuerza
iónica menor de aproximadamente 0.8 y más preferiblemente un valor
de aproximadamente 0.15 hasta aproximadamente 0.6.
En un proceso por lotes, la solubilización por
sal de la proteína se efectúa a una temperatura de aproximadamente
por lo menos 5ºC y preferiblemente hasta aproximadamente 35ºC, de
preferencia acompañada por agitación para disminuir el tiempo de
solubilización, el cual es usualmente cerca de 10 hasta
aproximadamente 60 minutos. Se prefiere efectuar la solubilización
para extraer sustancialmente tanta proteína como sea posible a
partir de la torta de oleaginosa, de manera que proporcione un
rendimiento de producto global alto.
El límite inferior de temperatura de
aproximadamente 5ºC se escoge puesto que la solubilización es
imprácticamente baja por debajo de esta temperatura mientras que el
límite superior de temperatura preferido es de aproximadamente 35ºC
escogido puesto que el proceso se hace no económico a niveles de
temperatura más altos en un modo por lotes.
En un proceso continuo, la extracción de la
proteína a partir de la torta de semillas de canola se lleva a cabo
de cualquier manera consistente con la realización de la extracción
continua de la proteína a partir de la torta de semillas de canola.
En una modalidad la torta de semillas de canola es mezclada de
manera continua con una solución salina de grado alimenticio y la
mezcla es transportada a través de una tubería o conducto que tiene
una longitud y a una rata de flujo para un tiempo de residencia
suficiente para efectuar la extracción deseada de acuerdo con los
parámetros aquí descritos. En tal procedimiento continuo, la etapa
de solubilización en sal es efectuada rápidamente, en un tiempo de
hasta aproximadamente 10 minutos, de preferencia para efectuar la
solubilización para extraer sustancialmente tanta proteína de la
torta de semillas de canola como sea practicable. La solubilización
en el procedimiento continuo de preferencia se efectúa a
temperaturas elevadas, de preferencia por encima de aproximadamente
35ºC, generalmente hasta aproximadamente 65ºC o más.
La solución acuosa de sal grado alimenticio y la
torta de semillas de canola tienen un pH natural de aproximadamente
5 hasta aproximadamente 6.8 para permitir que el aislado de proteína
se forme mediante la ruta micelar, tal como se describe en más
detalle más abajo.
En y cerca de los límites del rango de pH, la
formación del aislado de proteína se presenta solo parcialmente a
través de la ruta micelar y en rendimientos más bajos que los
obtenibles en cualquier otro lugar en el rango de pH. Por estas
razones, valores de pH suavemente ácidos de aproximadamente 5.3 a
aproximadamente 6.2 son preferidos.
El pH de la solución salina puede ser ajustado a
cualquier valor deseado dentro del rango de aproximadamente 5 a
aproximadamente 6.8 para su uso en la etapa de extracción mediante
el uso de cualquier ácido conveniente, usualmente ácido
clorhídrico, o álcali conveniente, usualmente hidróxido de sodio,
según sea requerido.
La concentración de torta de oleaginosa en la
solución de sal de grado alimenticio durante la etapa de
solubilización puede variar ampliamente. Los valores de
concentración típicos son aproximadamente 5 hasta aproximadamente
15% p/v.
De acuerdo con una modalidad de la invención,
puede estar presente un antioxidante en la solución salina de grado
alimenticio para inhibir la oxidación de fenoles en la torta de
semillas de canola a componentes que reacciones con la proteína y
causen el oscurecimiento del color. Puede usarse cualquier
antioxidante deseado de grado alimenticio, tal como sulfito de
sodio y ácido ascórbico. La cantidad de antioxidante empleado en la
solución salina acuosa de grado alimenticio depende del material
empleado y puede variar desde aproximadamente 0.01 hasta
aproximadamente 1% en peso, de manera preferible aproximadamente
0.05 hasta aproximadamente 0.1% en peso. La inhibición de la
oxidación de los fenólicos mediante el uso de antioxidantes resulta
en un color de extracto reducido (absorbancia a 420 nm) mientras
que la concentración de fenólicos (absorbancia a 330 nm) permanece
fundamentalmente sin cambios.
En la presencia de sulfito de sodio añadido, aún
a una concentración de sal tan baja como 0.05 M, la concentración
de proteína en el extracto a pH 6.3 fue comparable con la de la sal
0.15 M pero sin sulfito de sodio.
La solución de proteína resultante de la etapa
de extracción generalmente tiene una concentración de proteína de
aproximadamente 5 a aproximadamente 40 g/L, preferiblemente
aproximadamente 10 hasta aproximadamente 30 g/L.
Al escoger los parámetros de la etapa de
extracción, el deseo de extraer tanta proteína a partir de la torta
de semillas de canola como sea posible es balanceado con el deseo de
minimizar el color de la solución de extracto resultante. Al
considerar los datos presentados aquí, un tiempo de extracción de 30
minutos en general es suficiente para extraer toda la proteína que
va a ser extraída bajo el pH y la molaridad de sal prevalentes. Un
pH más alto incrementa la cantidad de proteína extraída y resulta en
una solución de proteína que es visiblemente más oscura en color
(tal como se mide por absorbancia A420).
Es posible extraer tanta proteína en 10 minutos
con solución salina 0.1 M a pH 8.0 como se extrae con solución
salina 0.15 M a pH 6.3 en 30 minutos. Hay un decremento marcado en
la A330 en la extracción a pH 9.8 cuando se compara con la
extracción con un pH más bajo, aunque el color es visiblemente más
oscuro a medida que el pH se incremente. Una explicación para este
fenómeno puede ser que los fenólicos están reaccionando para formar
colorantes amarillos que no absorben a A330, pero que más bien
absorben a valores más altos entre A360 y A400. Por estas razones,
la extracción de la torta de proteína de canola se efectúa a un pH
por debajo de 8.
La fase acuosa resultante de la etapa de
extracción puede ser separada entonces de la torta de canola
residual, de cualquier manera conveniente, tal como el empleo de
filtración al vacio, seguida por centrifugación y/o filtración para
remover la torta residual. La torta residual separada puede ser
secada para desecho.
Cuando la torta de semilla de canola contiene
cantidades significativas de grasa, tal como se describe en las
patentes de Murray II, entonces las etapas de desengrasado descritas
aquí pueden ser efectuadas sobre la solución acuosa de proteínas
separada y sobre la solución acuosa de proteína concentrada
discutida más abajo.
Como una alternativa para extraer la proteína de
la torta de semilla de canola con una solución salina acuosa, tal
extracción puede hacerse utilizando solo agua, aunque la utilización
de agua sola tiende a extraer menos proteína de la torta de semilla
de canola que la solución acuosa de sal. Cuando se emplea tal
alternativa, entonces la sal, en las concentraciones discutidas más
arriba, puede ser añadida a la solución de proteína después de la
separación de la torta de oleaginosa residual con el fin de mantener
la proteína en solución durante la etapa de concentración descrita
más abajo. Cuando se lleva a cabo una primera etapa de remoción de
grasa, la sal generalmente se añade después de terminar tal
operación.
Otro procedimiento alternativo es extraer la
torta de semilla de canola con una solución salina de grado
alimenticio a un valor de pH relativamente alto por encima de
aproximadamente 6.8, en general hasta aproximadamente 11. Sin
embargo, como se anotó más arriba, la extracción a valores de pH
mayores de aproximadamente 8, se evita generalmente puesto que
resulta una formación de color visible considerable a tales valores
de pH. El pH de la solución salina grado alimenticio puede ser
ajustado en pH hasta el valor alcalino deseado mediante el uso de
cualquier álcali grado alimenticio conveniente, tal como solución
acuosa de hidróxido de sodio. Alternativamente, la proteína puede
ser extraída a partir de la torta de semilla de canola con la
solución salina a un pH relativamente bajo de aproximadamente pH 5,
generalmente menor hasta aproximadamente pH 3. Cuando se emplea tal
alternativa, la fase acuosa resultante de la etapa de extracción de
la torta de semilla de canola es separada de la torta de canola
residual, de cualquier manera conveniente, tal como el empleo de
filtración al vacio, seguido por centrifugación y/o filtración para
retirar la torta residual. La torta de canola residual separada
puede ser secada para desecho.
La solución de proteína acuosa resultante de la
extracción a alto o bajo pH puede ser ajustada en pH hasta el rango
de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 6.8, de preferencia
aproximadamente 5.3 hasta aproximadamente 6.2, como se discutió más
arriba, antes de procesar adicionalmente para recuperar el aislado
de proteína de canola principalmente por la ruta micelar, como se
discute más abajo. Tales ajustes de pH pueden ser efectuados
utilizando cualquier ácido conveniente, tal como ácido clorhídrico,
o álcali conveniente, tal como hidróxido de sodio, según sea
apropiado.
Después de la extracción de la proteína, la
solución de proteína puede ser sometida a una o más etapas de
eliminación de color, de acuerdo con cualquier otra modalidad de la
invención, incluyendo ultrafiltración/diafiltración y contacto con
un agente adsorbente de color. En la etapa de ultrafiltración, el
contenido de proteína de la solución acuosa de proteína es
incrementado mientras que la concentración de sal permanece sin
cambios. La ultrafiltración puede ser efectuada utilizando
membranas que tienen un límite de peso molecular consistente con el
hecho de permitir que los fenólicos y los agentes colorantes pasan a
través de la membrana con el permeado mientras que la proteína es
retenida, típicamente una membrana de ultrafiltración que tiene un
límite de peso molecular de aproximadamente 3.000 hasta
aproximadamente 50.000 daltons, de preferencia aproximadamente 5.000
hasta aproximadamente 10.000 daltons, con respecto a diferente
materiales de membrana y configuraciones. Las membranas pueden ser
membranas de fibra hueca o membranas tejidas en espiral. Para una
operación continua, las membranas pueden ser dimensionadas para
permitir que el grado deseado de concentración a medida que la
solución de proteína acuosa pase a través de las membranas.
La solución de proteína es concentrada mediante
la etapa de ultrafiltración desde aproximadamente 4 hasta
aproximadamente 20 veces y de preferencia se efectúa para proveer
una solución de proteína concentrada que tiene una concentración de
por lo menos 200 g/L, más preferiblemente por lo menos cerca de 250
g/L.
La solución concentrada de proteína es sometida
entonces a una etapa de diafiltración utilizando una solución
acuosa salina de la misma molaridad y pH que la solución de
extracción. Tal diafiltración puede ser efectuada utilizando desde
aproximadamente 2 hasta aproximadamente 20 volúmenes de solución de
diafiltración, de preferencia aproximadamente 5 hasta
aproximadamente 10 volúmenes de solución de diafiltración. En la
operación de diafiltración, se retiran cantidades adicionales de
fenólicos y color visible de la solución acuosa de proteína pasando
a través de una membrana con el permeado. La operación de
diafiltración puede ser efectuada hasta que no estén presentes
cantidades adicionales significativas de fenólicos y color visible
en el permeado.
Tal diafiltración puede ser efectuada utilizando
una membrana que tenga un límite de peso molecular en el rango de
aproximadamente 3.000 hasta aproximadamente 50.000 daltons, de
preferencia aproximadamente 5.000 hasta aproximadamente 10.000
daltons, con relación a diferentes materiales y configuración de
membranas.
De acuerdo con un aspecto de esta realización de
la invención, un antioxidante puede estar presente en el medio de
diafiltración utilizando por lo menos parte de la etapa de
diafiltración. El antioxidante puede ser cualquier antioxidante
conveniente de grado alimenticio, tal como sulfito de sodio o ácido
ascórbico. La cantidad de antioxidante empleado en el medio de
diafiltración depende de los materiales empleados y puede variar
desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 1% en peso, de
preferencia aproximadamente 0.05% en peso. El antioxidante sirve
para inhibir la oxidación de fenólicos presentes en la solución
concentrada de aislado de proteína de canola.
La etapa de concentración y la etapa de
diafiltración pueden ser efectuadas a cualquier temperatura
conveniente, en general aproximadamente 20ºC hasta aproximadamente
60ºC y por el período de tiempo para efectuar el grado deseado de
concentración. La temperatura y otras condiciones usadas hasta
cierto grado dependen del equipo de membrana utilizado para
efectuar la concentración y de la concentración de proteína deseada
en la solución.
Al efectuar las operaciones de
ultrafiltración/diafiltración, se escogen las condiciones que tengan
en mente el deseo de proporcionar una solución de proteína que
tenga la concentración más alta de proteína y el color más bajo.
Con base en los experimentos reportados más abajo, el procedimiento
de ultrafiltración/diafiltración (UF/DF) es capaz de reducir
efectivamente los valores A330 (concentración de fenólicos) en
aproximadamente 28% hasta aproximadamente 74%, dependiendo del pH y
el contenido de solución salina. Las operaciones de
ultrafiltración/diafiltración también pueden tener el efecto de
remover factores antinutricionales, mejorando por lo tanto la
calidad nutricional del aislado de proteína de canola.
Los permeados del UF/DF tienen los valores A330
más altos a pH 8.0 y 6.3. Estos altos valores del permeado A330 son
probablemente debidos a fenólicos no enlazados que son capaces de
pasar a través de las membranas al permeado mientras que a pH 9.8
y pH 11.0, los fenólicos han reaccionado para formar colorantes y no
absorben tan fuertemente a A330.
Las extracciones efectuadas a pH más altos y
niveles salinos más altos tienen las lecturas de inicio de A330 más
altas y en la mayoría de los casos las lecturas de retenidos A330
más bajas finales. En los valores más altos de pH y
desconcentración salina, los permeados contenían niveles más altos
de nitrógeno, indicando pérdida de proteína.
Las relaciones A330 a proteína para los
retenidos finales indican que las mejores relaciones se alcanzan a
valores de pH de pH 6.3 y 8.0, indicando que hay menos componente
A330 por proteína que en las pruebas a valores de pH más altos y
una remoción más efectiva por los procedimiento UF/DF. En todas las
concentraciones salinas excepto 0 M y 0.25 M, pH 6.3 tenía la mejor
relación A330 a proteína. Teniendo ello presente, el pH 6.3 parece
ser el mejor nivel de pH probado para la diafiltración del color de
la solución de proteína siendo 0.25 M de solución salina el mejor
nivel de sal para proveer el nivel más alto de proteína.
Las operaciones de ultrafiltración/diafiltración
pueden ser seguidas por tratamiento con un agente adsorbente de
pigmentos. En las ya mencionadas solicitudes de patente copendientes
de los E. U. Nos. 60/288,415, 60/326,987, 60/331,066, 60/333,494,
60/374,801 y 10/137,391 (WO 02/089597), se describe el uso de carbón
activado pulverizado para efectuar la reducción de color.
Como se describe en tales solicitudes, tal etapa
de reducción de color se lleva a cabo en la solución de proteína
de canola antes de la concentración y se traduce en un color más
claro y en un amarillo menos intenso en el aislado de proteína de
canola producido en comparación con la ausencia de tal etapa. De
acuerdo con otra realización de la presente invención el uso de
materiales adsorbentes del componente de color se efectúa
preferiblemente sobre la solución de proteína de canola concentrada
y diafiltrada. El carbón activado pulverizado puede ser utilizado
aquí como carbón activado granulado (GAC). Otro material que puede
ser usado como un agente adsorbente de color es la
polivinilpirrolidona. Alternativamente, de acuerdo con otra
realización de la invención, el uso de materiales adsorbentes de
los componentes de color puede ser efectuado sobre la solución de
proteína de canola antes de la filtración y de la diafiltración
opcional, y/o directamente en la etapa de extracción. Cuando el
material adsorbente de color se emplea antes de la etapa de
ultrafiltración, puede omitirse la diafiltración, en el evento de
que tal diafiltración no remueva ningún fenólico y/o color visible
adicionales.
En los experimentos descritos más abajo, la
polivinilpirrolidona y el GAC redujeron los valores A330 mejor a pH
6.3 y 8.0 que a pH 9.8 y 11, preferiblemente debido al enlazamiento
de quinonas a la proteína a los dos niveles de pH más altos. La
polivinilpirrolidona produjo una buena reducción en A330 sin pérdida
de proteína. Otros materiales potenciales probados fueron no
satisfactorios, bien como resultado de pérdidas de proteína
inaceptables o por su incapacidad para reducir el A330 de la
solución.
La etapa de tratamiento con agentes adsorbentes
del color puede ser llevado a cabo bajo cualquier condición
conveniente, generalmente a la temperatura ambiente de la solución
de proteína de canola. Para el carbón activado pulverizado, puede
usarse una cantidad de aproximadamente de 0.025% hasta
aproximadamente 5% p/v, de preferencia aproximadamente 0.05% hasta
aproximadamente 2% p/v. Cuando se usa polivinilpirrolidona como
agente adsorbente del color, puede usarse una cantidad de
aproximadamente 0.05 a aproximadamente 5 p/v, de preferencia
aproximadamente 2 hasta aproximadamente 3% p/v. El agente
adsorbedor de color puede ser eliminado de la solución de proteína
de canola por cualquier medio conveniente, tal como filtración.
Después de la terminación del tratamiento
mediante un agente de adsorción del color sobre la solución de
proteína de color diafiltrada, la solución de proteína resultante
es procesada para producir un aislado de proteína de canola a
partir de la misma. La recuperación del aislado de proteína de
canola puede ser efectuada de cualquier manera conveniente,
dependiendo de los parámetros de la solución de proteína.
Por ejemplo, el aislado de proteína de canola
puede ser recuperado por precipitación isoeléctrica a partir de
soluciones alcalinas o mediante un proceso de masa micelar de
proteína a partir de soluciones más neutras. Alternativamente, la
proteína puede ser precipitada incrementando la concentración de
sal.
El procesamiento de la solución de proteína de
canola para recuperar un aislado de proteína de canola se lleva a
cabo preferiblemente utilizando un proceso de masa micelar de
proteína como el descrito en las solicitudes de patente de los E.
U. antes mencionadas y en más detalle más abajo, puesto que las
condiciones del pH de extracción llevan a menos formación de color
que las empleadas para las técnicas de precipitación
isoeléctrica.
Dependiendo de la temperatura empleada en las
etapas de eliminación de color llevadas a cabo en la solución de
proteína de canola acuosa, la solución concentrada de proteína puede
ser calentada hasta una temperatura de por lo menos unos 20ºC, y
hasta aproximadamente 60ºC, de preferencia aproximadamente 25ºC
hasta aproximadamente 40ºC, para disminuir la viscosidad de la
solución de proteína diafiltrada opcionalmente, concentrada, para
facilitar el rendimiento de la subsiguiente etapa de dilución y
formación de micelas. La solución de proteína concentrada y
opcionalmente diafiltrada no debería ser calentada más allá de una
temperatura por encima de la cual la temperatura de la solución de
proteína concentrada y opcionalmente diafiltrada no permita la
formación de micelas por dilución con agua helada. La solución de
proteína concentrada y opcionalmente diafiltrada puede ser sujeta a
una operación de desengrasado adicional, si se requiere, tal como se
describe en las patentes de Murray II.
La solución de proteína concentrada resultante
de las etapas de eliminación de color puede ser sometida a
pasterización para matar cualquier bacteria que pueda estar presente
en la torta original como resultado del almacenamiento u otra cosa
y extraída de la torta en la solución del asilado de proteína de
canola en la etapa de extracción. Tal pasteurización puede ser
efectuada bajo cualquier condición de pasteurización deseada.
Generalmente, la solución de proteína concentrada y opcionalmente
diafiltrada es calentada hasta una temperatura de aproximadamente
55ºC hasta aproximadamente 70ºC, de preferencia aproximadamente 60ºC
hasta aproximadamente 65ºC, por aproximadamente 10 hasta
aproximadamente 15 minutos, de preferencia aproximadamente 10
minutos. La solución de proteína concentrada pasterizada puede
entonces ser enfriada para el procesamiento posterior tal como se
describe más abajo, preferiblemente a una temperatura de
aproximadamente 25ºC hasta aproximadamente 40ºC.
La solución de proteína concentrada resultante
de las etapas de eliminación de color y de las etapas opcionales de
desengrasado y pasteurización es diluida entonces para efectuar la
formación de micelas mezclando la solución de proteína concentrada
con agua helada que tiene el volumen requerido para alcanzar el
grado de dilución deseada. Dependiendo de la proporción de proteína
de canola deseada para ser obtenida por la ruta de micelas y la
proporción del sobrenadante, el grado de dilución de la solución
concentrada de proteína puede ser variado. Con niveles de dilución
más altos, en general, una proporción mayor de la proteína de canola
permanece en la fase acuosa.
Cuando se desea proveer la mayor proporción de
proteína por la ruta micelar, la solución concentrada de proteína
es diluida aproximadamente 15 veces o menos, de preferencia
aproximadamente 10 veces o menos.
El agua helada con la cual la solución de
proteína concentrada es mezclada tiene una temperatura de menos de
aproximadamente 15ºC, en general aproximadamente de 3ºC hasta
aproximadamente 15ºC, preferiblemente menos de aproximadamente
10ºC, ya que se alcanzan rendimientos mejorados del aislado de
proteína en forma de masa de proteína micelar con esta temperaturas
más frías en los factores de dilución usados.
En una operación por lotes, el lote de solución
de proteína concentrada es añadido a un cuerpo estático de agua
helada que tiene el volumen deseado, como se discutió más arriba. La
dilución de la solución concentrada de proteína y el descenso
consecuente de la fuerza iónica causa la formación de una masa
nubosa de moléculas de proteína altamente asociadas en forma de
gotas de proteína discretas en forma micelar. En el procedimiento
por lotes, las micelas de proteína se dejan reposar en el cuerpo del
agua helada para formar una masa micelar de proteínas similar al
gluten, pegajosa, amorfa, densa, coalescente, agregada (PMM). La
deposición puede ser asistida, por medios tales como
centrifugación. Tal deposición inducida disminuye el contenido de
líquido de la masa micelar de proteína, disminuyendo por lo tanto
el contenido de humedad en general desde aproximadamente 70% en
peso hasta aproximadamente 95% en peso hasta un valor de en general
aproximadamente 50% en peso hasta aproximadamente 80% en peso de la
masa micelar total. Al disminuir el contenido de humedad de la masa
micelar en esta forma también se disminuye el contenido de sal
ocluida en la masa micelar, y por lo tanto el contenido de sal del
aislado seco.
Alternativamente, la operación de dilución puede
ser llevada a cabo de manera continua o pasando continuamente la
solución de proteína concentrada a través de una entrada de un tubo
en forma de T, mientras que el agua de dilución es alimentada por
la otra entrada del tubo en forma de T, permitiendo la mezcla en la
tubería. El agua de dilución es alimentada en la tubería en forma
de T a una rata suficiente para alcanzar el grado deseado de
dilución.
La mezcla de la solución concentrada de proteína
y el agua de dilución en el tubo inicia la formación de micelas de
proteína y la mezcla es alimentada continuamente desde la salida del
tubo en forma de T en un recipiente de decantación, desde el cual,
cuando está lleno, se permite que fluya el sobrenadante. La mezcla
preferiblemente es alimentada en el cuerpo del líquido en el
recipiente de decantación de una manera tal que se minimiza la
turbulencia dentro del cuerpo de líquido.
En el proceso continuo, las micelas de proteína
se dejan decantar en el recipiente de decantación para formar una
masa micelar de proteína similar al gluten, pegajosa, amorfa, densa,
coalescente, agregada (PMM) y el procedimiento se continua hasta
que se haya acumulado una cantidad deseada de PMM en el fondo del
recipiente de decantación, después de lo cual el PMM acumulado es
retirado del recipiente de decantación.
La combinación de los parámetros del proceso
para concentrar la solución de proteína hasta un contenido de
proteína de por lo menos aproximadamente 200 g/L y el uso de un
factor de dilución menor de aproximadamente 15, se traduce en
rendimientos más altos, frecuentemente rendimientos
significativamente más altos, en términos de recuperación de
proteína en la forma de masa micelar de proteína a partir del
extracto de torta original, y aislados muchos más puros en
términos del contenido de proteína que se alcanza utilizando
cualquiera de los procedimientos de formación de aislados de
proteína del arte previo conocido discutidos en las patente de los
E.U. antes mencionadas.
El aislado depositado es separado de la fase
acuosa residual o sobrenadante, bien por decantación de la fase
acuosa residual de la masa depositada o por centrifugación. El PMM
puede ser usado en forma húmeda o puede ser secado, por cualquier
técnica conveniente, tal como secado por aspersión, liofilizado, o
secado en tambor al vacio, hasta una forma seca. El PMM seco tiene
un alto contenido de proteína, por encima de aproximadamente 90% en
peso de proteína, preferiblemente por lo menos aproximadamente 100%
en peso de proteína (calculada como N x 6.25), y es sustancialmente
desnaturalizada (tal como se determina por calorimetría de barrido
diferencial). El PMM seco o aislado a partir de tortas de
oleaginosas grasosas también tiene un bajo contenido de grasa
residual, cuando se emplean los procedimientos de las patentes de
Murray II, pudiendo estar por debajo de aproximadamente 1% en
peso.
El sobrenadante de la formación de PMM y de la
etapa de decantación contiene cantidades significativas de proteína
de canola, no precipitada en la etapa de dilución, y se procesa para
recuperar el aislado de proteína de canola a partir del mismo. El
sobrenadante de la etapa de dilución, que sigue a la remoción del
PMM, es concentrado para incrementar la concentración de proteína
del mismo. Tal concentración se efectúa utilizando cualquier
técnica conveniente de membrana selectiva, tal como ultrafiltración,
utilizando membranas con un límite de peso molecular adecuado que
permiten que las especies de bajo peso molecular, incluyendo la sal
y otros materiales no proteínáseos de bajo peso molecular sean
extraídos del material fuente de proteína, pasando a través de la
membrana, mientras que se retiene la proteína de canola en la
solución. Las membranas de ultrafiltración que tienen un límite de
peso molecular de aproximadamente 3.000 hasta 10.000 daltons,
teniendo cuidado en cuanto a los materiales diferentes de las
membranas y a su configuración, pueden ser usadas. La concentración
del sobrenadante de esta forma reduce también el volumen de líquido
requerido para ser secado con el fin de recuperar la proteína. El
sobrenadante en general es concentrado hasta una concentración de
proteína de aproximadamente 100 hasta aproximadamente 400 g/L,
preferiblemente aproximadamente 100 hasta aproximadamente 300 g/L,
antes del secado. Tal operación de concentración puede ser llevada a
cabo en un modo por lotes o en una operación continua, tal como se
describe más arriba para la etapa de concentración de la solución de
proteína.
De acuerdo con otra realización de la invención,
antes del secado, el sobrenadante concentrado es sometido a una
etapa de diafiltración usando agua. Tal diafiltración puede ser
efectuada usando aproximadamente 2 hasta aproximadamente 20
volúmenes de solución de diafiltración, de preferencia
aproximadamente 5 hasta aproximadamente 10 volúmenes de solución de
diafiltración. En la operación de diafiltración, cantidades
adicionales de fenólicos y color visible son retiradas del
sobrenadante concentrado por su paso a través de la membrana con el
permeado. La operación de diafiltración puede ser efectuada hasta
que no se retiren cantidades significativas de fenólicos y color
visible adicionales en el permeado. Tal diafiltración puede ser
efectuada utilizando una membrana que tenga un límite de peso
molecular en el rango de aproximadamente 3.000 hasta aproximadamente
50.000 daltons, de preferencia aproximadamente 5.000 hasta
aproximadamente 10.000 daltons, teniendo cuidado en cuanto a los
materiales y configuraciones de las diferentes membranas.
De acuerdo con un aspecto de esta realización de
la invención, un antioxidante puede estar presente en el medio de
diafiltración. El antioxidante puede ser cualquier antioxidante
conveniente de grado alimenticio, tal como sulfito de sodio o ácido
ascórbico. La cantidad de antioxidante empleada en el medio de
diafiltración depende de los materiales empleados y puede variar
desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 1% en peso, de
preferencia aproximadamente 0.05% en peso. El antioxidante sirve
para inhibir la oxidación de fenólicos presente en la solución de
aislado de proteína de canola concentrada.
El sobrenadante concentrado puede ser usado en
la forma húmeda o puede ser secado por cualquier técnica
conveniente, tal como secado por aspersión, secado por
liofilización o secado por tambor al vacio, hasta una forma seca
para proveer un aislado de proteína de canola adicional. Tal aislado
de proteína de canola adicional tiene un alto contenido de
proteína, por encima de aproximadamente 90%, de preferencia por lo
menos aproximadamente 100% en peso de proteína (calculada como N x
6.25) y esta sustancialmente desnaturalizada (tal como se determina
por calorimetría diferencial de barrido).
Si se desea, por lo menos una porción del PMM
húmedo puede ser combinada con por lo menos una porción del
sobrenadante concentrado antes de secar las corrientes de proteína
combinadas por cualquier técnica conveniente para proveer una
composición de aislado de proteína de canola combinada de acuerdo
con una realización de la invención. Las proporciones relativas de
los materiales proteináseos mezclados entre sí puede ser escogida
para proporcionar una composición de aislado de proteína de canola
resultante que tenga un perfil deseado de proteínas 2S/7S/12S.
Alternativamente, los aislados de proteína seca pueden ser
combinados en cualquier proporción deseada para proveer cualquier
perfil deseado de proteínas 2S/7S/12S en la mezcla. La composición
del aislado de proteína de canola combinado tiene un alto contenido
de proteína, por encima de aproximadamente 90%, de preferencia por
lo menos aproximadamente 100% (calculado como N x 6.25) y es
desnaturalizado sustancialmente (tal como se determina por
calorimetría diferencial de barrido).
En otro procedimiento alternativo, cuando una
porción del sobrenadante concentrado es mezclada con una parte
solamente del PMM y la mezcla resultante es secada, el resto del
sobrenadante concentrado puede ser secado como puede serlo
cualquier restante del PMM. Además, el PMM seco y el sobrenadante
seco también pueden ser mezclados en seco en cualquier proporción
relativa deseada, como se discutió más arriba.
Operando de esta manera, puede recuperarse un
cierto número de aislados de proteína de canola, en la forma de PMM
seco, sobrenadante seco y mezclas secas de diversas proporciones en
peso de PMM-aislado de proteína de canola derivado
y sobrenadante-aislado de proteína de canola
derivado, en general desde aproximadamente 5:95 hasta
aproximadamente 95:5 en peso, lo que puede ser deseable para
alcanzar propiedades funcionales y nutricionales diferentes con
base en las proporciones diferentes de proteínas 2S/7S/12S en las
composiciones.
De acuerdo con otra realización de la invención,
el PMM-aislado de proteína de canola derivado y el
sobrenadante-aislado de proteína de canola
derivado, pueden ser tratados para remover los componentes que
imparten color a los mismos. Tal tratamiento convenientemente se
efectúan usando un solvente orgánico miscible con el agua para los
fenólicos y/o colorantes visibles en mezcla con agua.
El solvente orgánico miscible con agua puede
ser un alcohol. Se prefiere una mezcla de etanol y agua, en
general en una relación de volumen de aproximadamente 2:1 hasta
aproximadamente 1:2, preferiblemente 1:1. El aislado de proteína de
canola es dispersado en la mezcla de solventes en una cantidad de
aproximadamente 5 hasta aproximadamente 25% p/v, de preferencia
aproximadamente 8 hasta aproximadamente 23% p/v, generalmente a
temperatura ambiente. La pasta de aislado de proteína de canola
puede ser mezclada desde aproximadamente 30 hasta aproximadamente
60 minutos, de preferencia aproximadamente 30 minutos. Después del
período de extracción, la pasta es decantada, por ejemplo por
filtración, y el aislado de proteína de canola es recuperado. La
extracción puede ser repetida, si se desea, hasta que no se retiren
fenólicos adicionales y/o colorantes visibles. El aislado de
proteína de canola puede ser redispersado en un alcohol, tal como
etanol, para eliminar el agua del aislado, el cual puede entonces
ser separado y secado.
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Este ejemplo muestra el efecto de diversos
parámetros sobre la extracción de la proteína y el color de la
solución de proteína.
Una serie de pruebas experimentales fueron
ejecutadas en las cuales 37.5 g de torta de canola comercial
(AL-016) fue mezclada con agua que contenía NaCl de
concentraciones deseadas al pH deseado, a una concentración de
torta de 7.5% p/v a 20ºC. Las concentraciones de cloruro de sodio
empleado fueron 0, 0.05, 0.10, 0.15 y 0.25 M y los valores de pH
usado fueron pH 6.3, 8.0, 9.8 y 11.0. Una muestra de
aproximadamente 30 ml de extracto fue tomada cada 10 minutos
durante los 60 minutos del período de extracción y centrifugada a
10.000 x g durante 5 minutos. El sobrenadante de cada muestra fue
analizado en cuanto a su concentración de proteína al final del
período de extracción. El lote entero fue centrifugado a 10.000 x g
durante 15 minutos y el sobrenadante fue filtrado al vacio usando
un microfiltro de 0.45 \mum. El sobrenadante filtrado fue
analizado en cuanto a su contenido de proteína y concentración de
fenólicos libres (absorbancia a 330 nm).
Una alícuota de 100 ml fue extraída del
sobrenadante clarificado por ultrafiltración (UF) en un factor de
concentración de 4 utilizando una unidad Amicon 8400 con una
membrana de límite de peso molecular de 10.000. La concentración de
proteína y la absorbancia A330 del retenido de 25 ml y del permeado
reunido fueron determinadas. La solución ultrafiltrada fue sometida
a diafiltración (DF) por un diavolumen de 6, utilizando 150 ml de
solución con la misma concentración de sal y el mismo pH usado para
la extracción. Al final de la diafiltración tanto el retentado como
los permeados reunidos de la diafiltración fueron analizados en
cuanto a la concentración de proteína y
el A330.
el A330.
Alicuotas de los retenidos finales fueron
pasados entonces a través de columnas que contenían de 1 a 5
diferentes adsorbentes y de nuevo la concentración de proteína y el
color A330 fueron probados en las soluciones de proteína
resultantes. Los adsorbentes fueron Amberlite XAD - 16 HP
(absorbente polimérico), Amberlite SF120NA (un intercambiador de
cationes), Polyclar Super R (polivinilpirrolidona), Sílica gel
(malla 28 a 200), y carbón activado granulado (grado
alimenticio).
Los datos obtenidos a partir de los experimentos
de extracción indican que un tiempo de extracción de 30 minutos es
suficiente para retirar todas las proteínas extraíbles de la torta.
Más allá de 30 minutos, no se ve ningún incremento significativo en
la proteína extraída a cualquiera de los niveles de pH o de solución
salina probados. La siguiente Tabla I muestra las cantidades de
proteína extraída obtenidas en cada nivel de pH y de sal:
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Las siguientes Tablas II a VI muestran el efecto
de la concentración de sal sobre la proteína extraída (cantidades
en g/L) como una función del tiempo a diversos niveles de pH:
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Como puede versa a partir de estas Tablas, las
extracciones a pH más alto produjeron contenidos de proteína más
altos en cada nivel de sal mientras que el contenido de sal
incrementado más allá de 0.05 M no incremento la solubilidad de la
proteína, en los experimentos llevados a cabo.
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La siguiente Tabla VII muestra la absorbancia a
330 nm del extracto de proteína a cada nivel de pH y sal:
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Como puede verse a partir de la Tabla VII, una
reducción en el color A330 extraído se presenta a pH 9.8 en las
extracciones de 0.1 M, 0.15 M y 0.25 M. En este pH, el color aparece
visiblemente más oscuro que en otros valores de pH y no hay la
caída correspondiente en el contenido de proteína. Como se anotó más
arriba, el contenido de proteína de estas extracciones continua en
incremento a través de pH 9.8 y pH 11.0.
La siguiente Tabla VIII muestra la absorbancia a
330 nm de la solución de proteína después de la ultrafiltración y
antes de la diafiltración mientras que la Tabla IX muestra el A330
de la solución de proteína después de la diafiltración. Como puede
verse a partir de estas Tablas, en cada prueba, el A330 del retenido
era inferior después de haber sido diafiltrado:
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La Tabla X siguiente muestra la reducción en
porcentaje en A330 alcanzado durante la diafiltración.
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Como puede verse en la Tabla X, la reducción más
grande en el valor A330 alcanzada después de UF/DF vino de las
extracciones 0.1 M a pH 6.3. De los cinco diferentes niveles de
solución salina probados, el valor más bajo A330 para todos excepto
uno fue alcanzado por la extracción a pH 6.3.
La siguiente Tabla 11 muestra la relación
A330/g/L de proteína para tener en cuenta las diferentes
concentraciones de proteína de los retenidos finales. Con esta
relación, un A330 bajo y un alto contenido de proteína indicado por
un bajo miembro resultante es lo más deseable.
Como puede verse en la Tabla XI, cuando la
relación A330 a proteína es tenida en cuenta, los mejores resultados
provienen de la serie de solución salina 0.25 M para cada nivel de
pH probado, siendo la relación A330/proteína más baja global la
proveniente de la extracción con 0.25 M a pH 8.0 en los experimentos
llevados a cabo.
El examen de los datos del permeado A330 (no
mostrados) tanto para la ultrafiltración como para la diafiltración
sugiere que más A330 es eliminado con el permeado en los dos niveles
más bajos de pH que a pH 9.8 y a 11.0.
Al probar los adsorbentes, a pH de 6.3 y 8.0, el
Polyclar a pH 9.8 y 11.0 no recuperó cantidades significativas de
los fenólicos libres. La Amberlite XAD redujo el A330 en la mayoría
de los casos, efectuados a alto pH, pero también se perdió
proteína, en aproximadamente cada caso.
De los adsorbentes probados, la sílica gel no
logró reducir el A330 en la mayoría de los casos y bastante
frecuentemente hizo que la muestra permaneciera turbia, llevando a
una lectura más alta de A330. La Amberlite SF120 mostró alguna
reducción en A330 a niveles de pH más bajos pero de nuevo no parece
ser tan efectiva a los niveles de pH más altos y en mucho casos
mostró una pérdida significativa de proteína. Estas muestras
también tienen alguna precipitación después de pasar a través del
adsorbente.
El carbón activado granulado (GAC) trabajó
bastante bien al reducir el A330 en los retenidos a valores de pH
más bajos, pero no redujo efectivamente el A330 a pH 9.8 y 11.0. El
GAC también exhibió alguna pérdida de proteína para la mayoría de
las pruebas. Las muestras que habían sido pasadas a través del GAC
tuvieron que ser filtradas por un filtro de 0.45 \mum después del
tratamiento obedeciendo a la presencia de carbón residual.
Este ejemplo ilustra el efecto de la adición de
un antioxidante sobre la etapa de extracción.
El procedimiento del ejemplo 1 fue repetido en
el cuál las extracciones fueron llevadas a cabo a pH 8.0 y pH 6.3
en solución salina 0.1 M con la adición de ácido ascórbico y
purgando el medio de extracción con helio para remover el 99% del
oxígeno disuelto. La absorción A420 también fue determinada como una
medida del color visible. La siguiente Tabla XII muestra los datos
de extracción:
Como puede verse en la tabla XII el uso de ácido
ascórbico en la extracción reduce el color visible tal como se
muestra en A420. Niveles bajos de ácido ascórbico (0.05%) pueden
resultar en una extracción A420, o color visible, mayor de dos
veces.
La siguiente Tabla XIII muestra las lecturas del
retenido de diafiltración A330 y A420:
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Como puede verse en la Tabla XIII, la reducción
en A420 por parte del ácido ascórbico en la extracción es reflejada
aún después de la diafiltración. El A420 de los retenidos de las
extracciones con ácido ascórbico fue más bajo que los retenidos que
no tenían ácido ascórbico en la extracción.
La Tabla XIV muestra el efecto del Polyclar
sobre A330 y A420 en los retenidos:
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Como puede verse en la Tabla XIV, el A420
reducido por el ácido ascórbico usado en la extracción está aún
presente aún después del tratamiento con un adsorbente. El Polyclar
redujo el A420 de cada muestra, pero las dos muestras que contenían
ácido ascórbico fueron más bajas que la muestra de control sin ácido
ascórbico.
\newpage
Este ejemplo también ilustra el efecto de la
concentración de sal y el pH sobre la extracción con un
antioxidante.
Este ejemplo es una repetición del ejemplo 1,
excepto que se añadió 0.5 g (0.1%) de sulfito de sodio
(Na_{2}So_{3}) al líquido de extracción de torta de semillas de
canola antes del inicio de la etapa de extracción. Todos los otros
parámetros usados fueron los mismos que en el ejemplo 1, excepto que
el valor de diavolumen fue 5.
Las siguientes Tablas XV.1 a XV.5 muestran las
cantidades de proteínas obtenidas a cada nivel de pH y de sal:
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Como puede verse a partir de estas Tablas, la
extracción alcanzó el equilibrio en aproximadamente 30 minutos en
la mayoría de las pruebas. Cuando no se añadió más sal, se extrajo
más proteína y el valor de pH se elevó. El efecto del pH parecía
menos significativo a un pH por debajo de 8.0 que a un pH por encima
de 9.8 (Tabla XV.1). La adición de sal a niveles bajos (menos de
0.10 M) fue capaz de incrementar sustancialmente la extracción de
proteína a pH 6.3 y 8.0, pero concentraciones bajas de sal no
ayudaron a la extracción de proteína a niveles de pH más altos de
9.8 u 11.0 (Tablas XV.2 y XV.3).
La siguiente Tabla XVI muestra el efecto del pH
y la concentración de la solución de cloruro de sodio en el
contenido de fenólicos libres, (absorbancia A330) del extracto de
proteína:
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Como puede verse en está Tabla XVII, el A330
mostró un valor que disminuye cuando se eleva el pH a pH 9.8 aunque
la concentración de proteína también se incremento por encima de
este rango. El color del extracto se hizo visiblemente más oscuro a
medida que el pH subía. La concentración de sal tuvo un efecto menos
pronunciado sobre el color.
Las siguientes Tablas XVII.1 a XVII.4 muestran
el efecto de pH y concentración de NaCl sobre el A330 del retenido
(Tabla XVII.1) y el permeado (Tabla XVII.2) a partir de la
ultrafiltración y sobre el A330 del retenido (Tabla XVII.3) y
permeado (Tabla XVII.4) de la diafiltración.
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Puesto que la ultrafiltración concentró la
proteína en el extracto cuatro veces, el retenido era visiblemente
mucho más oscuro y tenía una lectura de A330 más alta que el
extracto (Tabla XVII.1) excepto para NaCl 0.0 a pH 8.0, pero este
último puede ser un resultado anómalo. Similar al extracto original
antes de UF, se presentó un mínimo en A330 a pH 9.8 lo cual no era
apoyado por la oscuridad del color visible real por razones
previamente discutidas. Medido a A330, UF recuperó una cantidad
sustancial de los fenólicos de los extractos tal como se muestra
por la alta lectura A330 en el permeado (véase Tabla XVII.2).
De la Tabla XVII.2 puede verse que el retenido
de la diafiltración tenía una lectura A330 mucho más baja que el
retenido UF (Tabla XVII.1). Aunque el permeado DF (Tabla XVII.4) no
era tan alto en las lecturas A330 como el permeado UF (Tabla
XVII.4), no obstante el DF resultó en una remoción adicional de
cantidades considerables de fenólicos remanentes. La remoción
adicional de fenólicos por diafiltración resultó en un A330 mucho
más bajo en el retenido DF (Tabla XVII.3) que en el retenido UF
(Tabla VII.1).
Las siguientes Tablas XVIII.1 a XVIII.4 muestran
el efecto de los adsorbentes y el pH sobre el A330 del retenido:
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Como puede verse en las Tablas XVIII.1 a
XVIII.4, a pH bajo (< de 9.8), el Polyclar, entre todos los
adsorbentes probados, fue particularmente efectivo en la
disminución de la lectura de A330 en el retenido final. Como se ve
en la Tabla 18.1 el valor A 330 puede ser reducido hasta un 40%.
Aunque otros adsorbentes también fueron capaces
de disminuir las lecturas de A330 bajo condiciones específicas de
pH y concentración de sal, su efecto fue de cierta manera
significativo cuando se comparaba con el del Polyclar. Cuando se
uso pH 9.8, el Polyclar fue menos útil para disminuir el A330.
Las siguientes Tablas XVIII.5 a XVIII.8 muestran
el efecto de adsorbentes sobre la concentración de proteína (g/L)
en el retenido:
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Como puede verse en las tablas XVIII.5 a XVIII.8
todos los adsorbentes probados fueron bastantes inertes a la
concentración de proteína en el retenido a todas las combinaciones
de sal y pH, aunque la proteína estaba mucho más concentrada por la
ultrafiltración.
Este ejemplo describe el efecto utilizando
niveles más bajos de sulfito de sodio y de la extracción
purgada.
El procedimiento del ejemplo 3 fue repetido
utilizando un nivel más bajo de sulfito de sodio (0.05% en peso de
Na_{2}So_{3}) para tres pruebas a pH 8.0 utilizando Polyclar
como adsorbente. Se midió el A420 además del A330.
En otro juego de experimentos, la solución de
extracto que contenía 0.05% en peso de Na_{2}So_{3} fue purgada
también con helio antes y durante de la extracción.
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La siguiente Tabla XIX.1 muestra el efecto de
estas modificaciones sobre la extracción de proteínas:
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Como puede verse en la Tabla XIX.1, en todos los
tres niveles de adición de sal, la concentración de proteína en el
extracto se incrementó en aproximadamente 40% en peso cuando se
utilizaron cantidades reducidas de sulfito de sodio. La
concentración más alta de sal llevo a una concentración de proteína
más alta. La purga con helio no tuvo efectos sobre la extracción de
proteína.
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La Tabla XIX.2 muestra el efecto de estas
modificaciones sobre el color a A330:
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Como puede verse en la Tabla XIX.2, la reducción
en Na_{2}So_{3} no afectó significativamente el A330 del
extracto. Aunque la purga con helio elimino el 99% del oxígeno
disuelto, la absorbancia del extracto no se mejoro ni a330 nm o 420
nm (Tabla XIX.3 más abajo):
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La siguiente Tabla XX muestra el efecto del
procesamiento con membrana sobre A330 y A420 del retenido:
Como puede verse en la Tabla XX, la
diafiltración retiró sustancialmente los componentes coloreados del
extracto. Las lecturas tanto de A330 como de A420 para el retenido
final fueron aproximadamente la mitad de aquellas del extracto
original. La purga con helio no tuvo efecto sobre los valores A330 o
A420.
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La siguiente Tabla XXI muestra el efecto de
Polyclar sobre A330 y A420 del retenido:
Este ejemplo ilustra la preparación de un
aislado de proteína de canola a partir de torta de canola comercial
usando un antioxidante y diafiltración.
150 kg de torta de canola comercial (torta
tostada a temperaturas más altas) fueron añadidos a 1.000 L de NaCl
0.15 M que contenía 0.5 kg (0.05% en peso) de solución de ácido
ascórbico a 16ºC y se agitó durante 30 minutos para proveer una
solución acuosa de proteína que tenía un contenido de proteína de
20.2 g/L La torta de canola residual fue retirada y lavada sobre
una cinta de filtro al vacio. La solución resultante de proteína
fue clarificada por centrifugación y filtración para producir 1.040
L de una solución de proteína clarificada que tenía un contenido de
proteína de 14.6 g/L.
La solución de extracto de proteína fue reducida
en volumen a 45 L por concentración en un sistema de ultrafiltración
usando membranas de límite de peso molecular de 5.000 dalton. La
solución de extracto de proteína fue diafiltrada entonces sobre un
sistema de diafiltración utilizando membranas de límite de peso
molecular de 5.000 dalton con 450 L de solución de NaCl 0.15 M que
contenía 0.05% en peso de ácido ascórbico hasta un volumen final de
44 L con un contenido de proteína de 225 g/L.
La solución concentrada y diafiltrada a 30ºC fue
diluida 1:15 en agua a 4ºC. Inmediatamente se formó una nube blanca
de micelas de proteína la cual se dejó decantar. El agua de dilución
de la parte superior fue eliminada y la masa pegajosa, viscosa,
precipitada (PMM), fue recuperada del fondo del recipiente y secada.
Se encontró que la proteína seca tenía un contenido de proteína de
103.2% en peso (N x 6.25) d.b.
620 L del sobrenadante de la formación de
micelas fueron concentrados hasta 30 L por concentración sobre un
sistema de ultrafiltración utilizando membranas de límite de peso
molecular de 5.000 dalton. El sobrenadante concentrado fue entonces
diafiltrado sobre un sistema de filtración utilizando membranas con
límite de peso molecular de 5.000 dalton con 100 L de agua hasta un
volumen final de 27 L con un contenido de proteína de 121.8
g/L.
La solución concentrada y diafiltrada fue
secada. Se encontró que la proteína seca tenía un contenido de
proteína de 100.8% en peso (N x 6.25) d.b.
Muestras del aislado de proteína de canola
derivado de PMM (CPI) y del aislado de proteína de canola derivado
del sobrenadante fueron evaluados en cuanto a ligereza (L) y
cromaticidad (a y b) utilizando un colorímetro Minolta
(CR-310). En el espacio del laboratorio, el valor se
movió desde 0 hasta 100, siendo 100 blanco y 0 negro. Las
coordenadas de cromaticidad, a y b, teniendo ambas valores máximos
de + 60 y -60 siendo + a la dirección hacia rojo, siendo - b la
dirección hacia verde, siendo + b la dirección hacia amarillo y
siendo - b la dirección hacia azul.
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La siguiente Tabla XXII muestra los resultados
obtenidos:
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Los aislados de proteína de canola exhibieron un
color más claro (L) y menos amarillo (b) que los aislados
producidos siguiendo este procedimiento pero omitiendo la adición de
ácido ascórbico (como antioxidante) y las etapas de diafiltración
(datos no mostrados).
Este ejemplo ilustra el efecto de la temperatura
sobre el color de los extractos de proteína a partir de una torta
tostada a baja temperatura y de una torta desolventizada con
aire.
Muestras de 75 g de (a) una torta de semilla de
canola tostada a baja temperatura (100ºC) (LT) y (b) una torta de
semillas de canola desolventizada al aire (20ºC) (Marc) fueron
añadidas a muestras de 500 ml de solución de NaCl 0.15 M a
temperatura ambiental (RT), 55ºC, 60ºC y 65ºC, agitadas durante 30
minutos mientras se mantenía la temperatura de la solución
sustancialmente constante para proveer soluciones acuosas de
proteína. Las muestras de las soluciones acuosas de proteína fueron
tomadas a 5, 10, 15, 20 y 30 minutos para su análisis. La torta
utilizada fue separada por centrifugación a 10.000 x g durante 5
minutos y liofilizada.
\newpage
Las absorbancias A330 y A420 fueron
determinadas para las diversas muestras de solución de proteína.
Como ya se anotó más arriba la absorbancia UV a A330 es indicativa
de la concentración de fenólicos en solución mientras que la
absorbancia a A420 es una medición más directa del color real. Los
datos para las diversas muestras se presentan en las siguientes
Tablas XXIII y XXIV:
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Como puede verse en las Tablas XXIII y XXIV, la
elevación de la temperatura de extracción no tiene un efecto
significativo sobre la A330 de la solución extraída de proteína para
cada tipo de torta probado pero hubo un ligero incremento en las
lecturas de A420 vistas a temperaturas más altas.
Este ejemplo muestra los efectos de ciertos
parámetros sobre el color de extractos de proteína a partir de
ciertas tortas de semillas de canola.
En un primer conjunto de experimentos, muestras
de 50 g de torta de semillas de canola las cuales (a) habían sido
tostadas a baja temperatura a 100ºC (torta LT) o (b) las cuales
habían sido desolventizadas con aire a 20ºC (torta Marc) fueron
añadidas a muestras de 500 ml de solución de NaCl 0.05 M o 0.10 M a
temperatura ambiente (20ºC) y agitadas por 15 minutos. La pasta fue
centrifugada a 5.000 x g durante 10 minutos para eliminar la torta
gastada.
En un segundo conjunto de experimentos, 500 ml
de agua sin sal añadida fueron calentados primero a 60ºC sobre una
placa caliente con agitación. Luego se añadieron 50 g de torta de
semillas de canola, la cual había sido tostada a baja temperatura a
100ºC, o (b) que habían sido desolventizadas con aire a 20ºC (torta
Marc), y se agitaron durante 15 minutos mientras que la temperatura
era mantenida. El extracto fue separado de la torta gastada por
centrifugación a 5.000 x g durante 10 minutos.
\newpage
Se determinaron las absorbancias a A330 y A420 y
las concentraciones de proteína para las diversas soluciones de
proteína. Los resultados obtenidos se presentan en la siguientes
Tablas XXV.1 y XXV.2:
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Como puede verse en los resultados contenidos en
las Tablas XXV.1 y XXV.2 los valores A330 se incrementan con el
incremento de la concentración de proteína mientras que la
intensidad de color, tal como lo indica el A420 no cambian
significativamente con la concentración de proteína, coincidiendo
con la observación visual. Estos resultados muestran que, junto con
un rendimiento en proteína más alto, puede esperarse un producto
más claro de la torta desolventizada con aire en comparación con la
torta tostada a baja temperatura.
Este ejemplo muestra el efecto de la extracción
con solvente del aislado de proteína de canola sobre el color del
producto.
Una mezcla de aislados de proteína de canola
derivados de PMM fue formado a partir de tres procedimientos de
aislamiento, tales como aislados de derivados de PMM siendo
D29-02A C300 (57.9% en peso),
D24-02A C300 (34.7% en peso) y D11 O2A C300 (7.4%
en peso) (Composición 6). Además se formó una mezcla de aislados
derivados del sobrenadante formado de los tres procedimientos de
aislamiento, siendo tales aislados derivados del sobrenadante
E29-02A C200 (18.7% en peso),
D29-02A C200 (40.1% en peso) y
E14-O2A C200 (41.2% en peso) (Composición 7).
Los procedimientos específicos utilizados para
preparar los aislados de proteína de canola individuales son como
sigue:
"a" kg de torta de canola comercial fueron
añadidos a "b" L de solución de NaCl 0.15 M a temperatura
ambiente, se agitaron durante 30 minutos para proveer una solución
acuosa de proteína que tenia un contenido de proteína de "c"
g/L. La torta de canola residual fue retirada y lavada sobre una
cinta de filtración al vacio. La solución de proteína resultante fue
clarificada por centrifugación y filtración para producir "d"
L de una solución clarificada de proteína que tenía un contenido de
proteína de "e" g/L.
Una alícuota de "f" L de la solución del
extracto de proteína fue reducida en volumen hasta "g" L por
concentración sobre un sistema de ultrafiltración utilizando
membranas con un límite "h" daltons de peso molecular. La
solución de proteína concentrada resultante tenía un contenido de
proteína de "i" g/L.
La solución fue concentrada a "j" ºC y
diluida "k" en agua a 4ºC. Se formó inmediatamente una nube
blanca la cual se dejo reposar. El agua de dilución de la parte
superior fue removida y la masa pegajosa, viscosa, precipitada
(PMM) fue recuperada del fondo del recipiente en un rendimiento de
"l" % en peso de la proteína extraída. La proteína derivada de
PMM seca fue encontrada con un contenido de proteína "m" % (N
x 6.25) d. b.. Al producto se le dio la designación "n".
\newpage
La siguiente Tabla XXVI da los valores de los
parámetros "a" hasta "m":
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El agua de dilución retirada fue reducida en
volumen por ultrafiltración utilizando una membrana con un límite
de peso molecular de "o" daltons hasta una concentración de
proteínas de "p" g/L. El concentrado fue secado, con la
proteína adicional recuperada a partir del sobrenadante la
recuperación global de proteína fue "q" % en peso de la
proteína extraída. La proteína seca formada tenía un contenido de
proteína de "r" % en peso (N x 6.25) d.b.
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Al producto se le designo como "s". La
siguiente Tabla XXVII da los valores para los parámetros "o"
hasta "r":
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1.4 kg de la Composición 6 fue dispersada en una
mezcla de 3L de etanol (desnaturalizado: 85% de etanol/15% de
alcohol de madera, VWR Canlab D y 3 L de agua purificada por ósmosis
reversa (RO). La mezcla fue agitada durante 30 minutos utilizando
un agitador superior. El material sólido fue separado del volumen de
líquido centrifugando la muestra en lotes a 8.000 g durante 5
minutos.
Las granallas fueron redispersadas y extraídas
de nuevo en una mezcla adicional de 3 L de etanol y 3 L de agua RO
durante 30 minutos con agitación. De nuevo se utilizó centrifugación
(8.000 g/5 min) para recoger la muestra solida. Las granallas
fueron dispersadas entonces en 4 L de etanol en un esfuerzo para
eliminar el agua de las muestras. El material sólido fue
recolectado por centrifugación (8.000 g/5 min) y redispersado en 4 L
de etanol fresco.
De nuevo se utilizo centrifugación (8.000 g/5
min) para recoger los sólidos. Las granallas fueron desechas y
distribuidas sobre una lámina para horneado y dejadas en una cabina
hasta sequedad.
Este procedimiento fue repetido utilizando 1.4
kg de la Composición inicial 7, los cuales fueron dispersados en
una mezcla de 4.2 L de etanol y 1.8 L de agua purificada por ósmosis
reversa. Las granallas fueron redispersadas en una mezcla fresca de
4.2 L de etanol y 1.8 L de agua RO.
Los polvos de proteína obtenidos y las muestras
de extractos de solventes fueron analizadas en cuanto a su
contenido de proteína total por HPLC. Los polvos de proteína también
fueron analizados en cuanto a su contenido de humedad. Las muestras
del extracto de solvente también fueron examinadas utilizando un
espectrofotómetro para dar una indicación de su contenido fenólico
(absorbancia a 330 nm) y color visible (absorbancia a 420 nm). El
color de los productos de proteína seca fue establecido utilizando
un medidor de color Minolta CR-310.
La recuperación de la Composición 6 extraída con
etanol/agua fue 86% en peso y para la Composición 7 fue 80% en
peso. Las pérdidas de producto fueron debidas a la solubilidad en el
solvente de extracción y la siguiente Tabla XXVIII da el contenido
de proteína de los extractos de solvente.
Otras pérdidas son atribuibles a la pérdida de
material durante la manipulación de las muestras.
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Las lecturas de color obtenidas se presentan en
la siguiente Tabla XXVIX:
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Como puede verse en los datos en la Tabla XXVIX,
tanto para la Composición 6 como para la Composición 7, la
extracción del aislado de proteína de canola resulta en un
incremento en la claridad (L), un descenso en el valor "a" y
un descenso en el valor "b". El incremento en el valor L
significa que el producto es más blanco y menos negro. El descenso
en el valor "a" corresponde a un cambio en el color desde rojo
hacia verde mientras que el descenso en el valor "b"
corresponde a una desviación en color desde amarillo hacia azul. La
reducción en la rojez y en el grado del amarillo de las muestras es
una indicación de la eliminación de compuestos fenólicos y/o de sus
productos de reacción.
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En la siguiente Tabla XXX se presentan las
lecturas de absorbancia para los extractos en solventes:
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Como puede verse en la Tabla XXX, los extractos
están ligeramente coloreados, indicando la extracción de colorantes
del aislado de proteína.
\newpage
La Tabla XXXI muestra el contenido de proteína
(N x 6.25. Los valores de porcentaje de nitrógeno fueron
determinados utilizando un determinador de nitrógeno Leco FP52D) y
el contenido de humedad de los aislados de proteína extraídos con
solventes:
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Como puede verse en la Tabla XXXI, los productos
extraídos con solvente eran bajos en humedad y tenían un contenido
de proteína suficientemente alto para que los productos puedan ser
clasificados como aislados.
Este ejemplo ilustra el uso de un antioxidante y
un adsorbente en la producción de un aislado de proteína de
canola.
150 kg de una torta de semillas de canola
comercial que había sido desolventizada a baja temperatura (100ºC)
fueron añadidos a 1.000 L de NaCl 0.15 M y mezclados durante 30
minutos a temperatura ambiente de 21ºC. Después de 15 minutos de
mezcla se añadió ácido ascórbico al 0.05% en peso (500 g) a la pasta
como antioxidante.
La torta de canola residual fue retirada y
lavada sobre una cinta de filtración al vacio produciéndose 953,5 L
de solución de proteína con un contenido de proteína de 23.9 g/L. La
absorbancia UV de la solución a 330 nm fue 61.2.
Se añadieron 21.2 kg (2.2% en peso de Polyclar
Super R a los 953.5 L de solución de proteína y se dejaron mezclar
durante una hora a temperatura ambiente. Después de ello, el
Polyclar fue retirado pasando la solución de proteína a través de
una centrífuga eliminadora de lodos y luego por filtros prensa que
contenían paños de filtración de 20 y 0.2 \mum, respectivamente.
Después de la eliminación del Polyclar, 842 L de solución de
proteína de canola fueron recogidos con un contenido de proteína de
19.9 g/L y una absorbancia A330 de 33.2. Se obtuvo por lo tanto,
una caída significativa en la absorbancia A330, con muy baja pérdida
de proteína.
La solución clarificada fue concentrada entonces
hasta un volumen de 30 L con un contenido de proteína de 338.4 g/L
y una A330 de 20.4 sobre un sistema de ultrafiltración utilizando
membranas con límite de peso molecular de 5.000 daltons. La
solución de extracto de proteína concentrada fue diafiltrada en un
sistema de diafiltración utilizando membranas con límite de peso
molecular de 5.000 daltons con 300 L de NaCl 0.015 M que contenía
0.05% en peso de ácido ascórbico. Los 20.9 L resultantes de solución
de proteína de canola concentrada y diafiltrada tenían un contenido
de proteína de 299.7 g/L y una A330 de 25.6.
En contraste con los resultados vistos en los
ejemplos 1 a 3 y 5, la diafiltración tuvo muy poco efecto sobre
A330, probablemente porque el Polyclar ya había removido una buena
parte de los fenólicos libres de la solución de proteína de canola
antes de la etapa de concentración.
La solución concentrada y diafiltrada a 31ºC fue
diluida en 15 volúmenes de agua con una temperatura de 6.4ºC. Una
nube blanca de micelas de proteína se formó inmediatamente y se dejo
decantar durante 2 horas. El agua de dilución de la parte superior
fue eliminada y la masa pegajosa, viscosa precipitada, (PMM) (40.6
kg) fue recuperada de la parte inferior del recipiente y secada por
aspersión. El aislado de proteína seco tenía un contenido de
proteína de 98.8% en peso (N x 6.25)d.b.
440 L del sobrenadante de la formación de
micelas y con un contenido de proteína de 13.3 g/L fueron
concentrados hasta 30 L por concentración sobre un sistema de
ultrafiltración utilizando membranas de límite de peso molecular de
5.000 dalton. El sobrenadante concentrado fue sometido entonces a
diafiltración sobre un sistema de diafiltración utilizando
membranas de límite de peso molecular de 5.000 dalton con 5
volúmenes de agua. La solución resultante tenía un contenido de
proteína de 161.0 g/L y un A330 de 10.8.
La solución concentrada y diafiltrada fue secada
y se encontró que la proteína seca tenía un contenido de proteína
de 95.6% en peso (N x 6.25) d.b.
Muestras del aislado de proteína de canola
derivado de PMM (CPI) y del aislado de proteína de canola derivado
del sobrenadante fueron analizados en cuanto a su claridad (L) y
cromaticidad (a y b) utilizando un colorímetro Minolta
CR-310.
\newpage
La siguiente Tabla XXXII muestra los resultados
obtenidos:
Este ejemplo ilustra el uso de un antioxidante y
un adsorbente en la etapa de extracción.
Se llevaron a cabo experimentos a escala piloto
en los cuales las muestras de torta de semillas de canola comercial
que habían sido desolventizadas a 100ºC fueron extraídos con NaCl
0.15 M durante 30 minutos a una concentración de 15% en peso. Las
concentraciones fueron efectuadas con y sin la adición de Polyclar
Super R a niveles variables, a saber 0.05% en peso, 1.0% en peso,
1.5% en peso, 2.0% en peso, 2.5% en peso, 3.0% en peso, 4.0% en
peso y 5.0% en peso y con y sin la adición de 0.5% en peso de ácido
ascórbico. Después de la extracción, las soluciones fueron
centrifugadas y luego analizada en cuanto a su contenido de
fenólicos (absorbancia A330), color visible (absorbancia A420) y
contenido de proteína.
Los resultados obtenidos con y sin ácido
ascórbico se presentan en las Tablas XXXIII y XXXIV:
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Como puede verse a partir de los resultados
presentados en las Tablas XXXIII y XXXIV, se obtuvieron
significativas reducciones tanto en A330 como en A420 en la
presencia de Polyclar tanto con como sin la presencia de ácido
ascórbico. Una concentración de 2.5% p/v de Polyclar alcanzó una
reducción del 25% en el A330 y una reducción del 11% en el A420
vistos en el control cuando no se añadió ácido ascórbico a la
extracción. Niveles más altos de Polyclar redujeron adicionalmente
los valores de A330 y A420. Con el ácido ascórbico presente durante
la extracción, se vieron una reducción del 12% en A330 y del 34% en
A420 cuando se utilizó 2.5% p/v de Polyclar. El contenido de
proteína de la solución no fue afectado por la presencia o ausencia
del Polyclar.
Este ejemplo ilustra el efecto del lavado con
etanol de la torta de semillas de canola sobre el color.
Se mezclaron muestras de 10 g de torta de
semillas de canola descascaradas con 100 ml de etanol se dejaron
mezclar durante 30 minutos a 45ºC, 40ºC y temperatura ambiente, la
cual fue regulada con un baño de circulación de agua y un
recipiente con camisa.
Después del período de mezcla de 30 minutos, la
pasta torta/solvente fue vertida sobre un filtro para separar la
torta de los extractos. El procedimiento fue repetido hasta que no
se retiró más color o hasta que las lecturas de absorbancia A330 y
A420 comenzaron a mantenerse estables. La torta de cada etapa de
lavado con solvente/extracción fue secada y se llevaron a cabo las
extracciones de proteína con NaCl 0.15 M a temperatura ambiente
durante 30 mi-
nutos.
nutos.
La absorbancia UV de la solución del extracto
fue llevada a cabo para cada muestra de extracto. Las Tablas XXXV,
XXXVI y XXXVII muestran los valores de A330 y A420 para la
extracción hecha a temperatura ambiente, 40ºC y 45ºC,
respectivamente:
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Como puede verse en estos datos, la extracción
con solvente a temperatura más baja no eliminó tanto color y
compuestos fenólicos como con las temperaturas en el rango de 40 a
45ºC, mientras que la extracción a temperatura ambiente dejo de
eliminar contaminantes después de solo 6 extracciones mientras que
la extracción a temperaturas más altas eliminó contaminantes hasta
la 10ª extracción.
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El contenido de proteína y la absorbancia a 330
nm y 420 nm de las soluciones de extracto de proteína fueron
determinados y los resultados aparecen en la siguiente Tabla
XXXVIII:
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Como puede verse en esta Tabla, la pérdida de
proteína puede evitarse puesto que el 40% de los compuestos
fenólicos y el 30% del material absorbente A420 son eliminados
pre-extrayendo la torta con etanol a 40ºC.
Este ejemplo ilustra la preparación de un
aislado de proteína de canola con extracción con etanol de la
torta.
Once alícuotas de 600 g de torta de oleaginosa
descascarada fueron sometidas a cuatro extracciones con 3 L de
etanol utilizando una relación torta a etanol p/v de 1:5. Las
extracciones fueron hechas durante 30 minutos a
35ºC.
35ºC.
Después del tiempo de mezcla de 30 minutos, la
pasta se dejó decantar y el sobrenadante fue eliminado por
vertimiento. Las absorbancias UV a A330 y A420 fueron determinadas
para cada extracción y se llevó a cabo una medición del contenido
de proteína en la primera extracción de la primera alícuota de torta
extraída.
Después de la cuarta extracción, la torta fue
distribuida sobre una bandeja dentro de una cabina de extracción y
se dejó secar durante la noche. El lote completo de torta lavada fue
dejado para que perdiera todo el solvente en la cabina de
extracción durante una noche más antes de que 5.4 kg de la torta
extraída seca fueran usados en la extracción en un lote de 50
L.
\newpage
Con cada extracción de la muestra, el color del
sobrenadante se hizo progresivamente más claro y A330 y A420
disminuyeron. En promedio, se vio una reducción de 5 veces en A330 y
de 6 veces en A420. Los valores de absorbancia A420 y A330
respectivamente para los diversos extractos se presentan en las
siguientes Tablas XXXIX y XL:
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Los 5 kg de la torta extraída con etanol fueron
añadidos a 50 L de NaCl 0.15 M y se mezclaron durante 30 minutos a
temperatura ambiente de 20ºC con ácido ascórbico al 0.05% en peso
añadido a la pasta después de 15 minutos como antioxidante.
La torta de canola residual fue retirada y
lavada sobre una cinta de filtración al vacio. La solución de
proteína resultante fue clarificada por filtración a través de un
filtro de bolsa de 20 \mum seguido por centrifugación a 6.500 rpm
durante 5 minutos para producir 39.6 L de solución de proteína con
un contenido de proteína de 23.7 g/L.
37.55 L de la solución clarificada de proteína
fueron concentrados hasta 3 L usando un sistema de ultrafiltración
que tenia membranas con límite de peso molecular de 10.000 dalton.
La solución concentrada de proteína fue diafiltrada sobre un
sistema de diafiltración utilizando membranas con límite de peso
molecular de 10.000 dalton utilizando 24 L (= a 8 volúmenes de
retenidos) de NaCl 0.15 L que contenían 0.05% en peso de ácido
ascórbico. Los 3 L resultantes de solución de proteína de canola
concentrada y diafiltrada tenían un contenido de proteína de 184
g/L.
La solución concentrada y diafiltrada a 30ºC fue
diluida en 30 L de agua con una temperatura de 4ºC. Se formó
inmediatamente una nube blanca de micelas de proteína y se dejó
decantar. El sobrenadante fue eliminado y la masa pegajosa,
viscosa, precipitada (PMM) (5.78 kg) fue retirada del fondo del
recipiente y secada por aspersión. El aislado de proteína seco
tenía un contenido de proteína de 101.2% en peso (N x 6.25) d.b.
26 L del sobrenadante de la formación de
micelas fue concentrado hasta 3 L por concentración sobre un sistema
de ultrafiltración que utilizaba membranas con límite de peso
molecular de 10.000 dalton. El sobrenadante concentrado fue
entonces diafiltrado sobre un sistema de diafiltración usando
membranas con límite de peso molecular de 10.000 dalton con 6 L de
agua.
La solución concentrada y diafiltrada fue secada
y se encontró que la proteína seca tenía un contenido de proteína
de 101.3% en peso (N x 6.25) d.b.
Muestras del aislado de proteína de canola
derivado de PMM (CPI) y de aislado de proteína de canola derivado
del sobrenadante fueron analizadas en cuanto a su claridad (L) y
cromaticidad (a y b) utilizando un colorímetro Minolta
R-310. La siguiente Tabla XLI muestra los resultados
obtenidos:
Estos productos eran bastantes claros con
valores de "a" y "b" que sugieren niveles relativamente
más bajos de tinciones de color de rojo y amarillo.
Como resumen de esta descripción, la presente
invención proporciona la recuperación de aislados de proteína de
canola que tienen un color disminuido, efectuando una o más
operaciones durante la preparación del aislado diseñadas para
remover los componentes causantes del color, inhibición de la
oxidación de componentes causantes del color y la eliminación de
colorantes.
Claims (25)
1. Un proceso para preparación de un aislado de
proteína de canola a partir de torta de semillas de canola, que
comprende:
- (a)
- extraer la torta de semillas de canola y producir la solubilización de la proteína en la torta de semillas de canola para formar una solución acuosa de proteína que tiene un pH de 5 a 6.8 usando una solución salina acuosa,
- (b)
- separa la solución acuosa de proteína de la torta de oleaginosa residual,
- (c)
- incrementar la concentración de proteína de dicha solución acuosa de proteína mientras se mantiene la fuerza iónica sustancialmente constante mediante el uso de una técnica de membrana selectiva para proporcionar una solución de proteína concentrada,
- (d)
- diluir dicha solución de proteína concentrada en agua helada con una temperatura por debajo de 15ºC para producir la formación de micelas discretas de proteína en la fase acuosa,
- (e)
- decantar las micelas de proteína para formar una masa micelar de proteína similar al gluten, gelatinosa, pegajosa, amorfa, y
- (f)
- recuperar la masa micelar de proteína del sobrenadante, teniendo la masa micelar de proteína un contenido de proteína de por lo menos 90% en peso (N x 6.25) sobre una base de peso seco,
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Caracterizado por que:
- 1.
- dicha torta de semillas de canola es lavada con un alcohol, y/o
- 2.
- la solución concentrada de proteína es sometida a diafiltración antes de dicha etapa de dilución, y/o
- 3.
- secar dicha masa micelar de proteína y extraer el aislado de proteína de canola seco con una solución alcohólica acuosa, y/o
- 4.
- pasterizar la solución de proteína concentrada antes de dicha etapa de dilución.
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2. El proceso reivindicado en la reivindicación
1, donde dicha solución salina acuosa contiene un antioxidante el
cual preferiblemente es sulfito de sodio o ácido ascórbico,
preferiblemente presente en dicha solución salina acuosa en una
cantidad de 0.01 a 1% en peso.
3. El proceso reivindicado en la reivindicación
1 o 2, donde el alcohol usado para lavar dicha torta de semillas de
canola es etanol.
4. El proceso reivindicado en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, donde dicha etapa de lavado es efectuada
dispersando la torta de semilla de canola en un solvente con una
relación p/v de 1:3 a 1:10, agitando la pasta resultante durante 5
a 60 minutos a una temperatura de 15 a 45ºC, preferiblemente 15º a
30ºC, y separando la torta de semillas de canola lavada de la
pasta.
5. El proceso reivindicado en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, donde dicha etapa de lavado es efectuada un
número múltiplo de veces hasta que no se recuperen fenólicos y/o
color visible adicionales.
6. El proceso reivindicado en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, donde dicha diafiltración es efectuada
utilizando de 2 a 20 volúmenes de solución de diafiltración,
preferiblemente 5 a 10 volúmenes de solución de diafiltración.
7. El proceso reivindicado en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, donde dicha etapa de extracción es efectuada
usando una solución salina acuosa que tiene un pH n en el rango de
5 a 6.8 y dicha solución de diafiltración es una solución salina
acuosa que tiene la misma concentración y pH que la solución usada
en dicha etapa de extracción.
8. El proceso reivindicado en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, donde dicha diafiltración es efectuada
usando una membrana que tiene un límite de peso molecular en el
rango de 3.000 a 50.000 daltons, preferiblemente de 5.000 a 10.000
daltons.
9. El proceso reivindicado en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, donde dicha solución de diafiltración
contiene un antioxidante para por lo menos una porción de dicha
etapa de diafiltración, antioxidante que puede ser sulfito de sodio
o ácido ascórbico.
10. El proceso reivindicado en la reivindicación
9, donde dicho antioxidante es usado en una cantidad de 0.01 a 1%
en peso.
11. El proceso reivindicado en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, donde dicha etapa de extracción es
efectuada usando una solución salina acuosa que tiene un pH de 5 a
6.8 y contiene un antioxidante.
12. El proceso reivindicado en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, donde dicho sobrenadante es concentrado
efectuando ultrafiltración del sobrenadante para proporcionar un
sobrenadante concentrado y el sobrenadante concentrado es sujeto a
diafiltración.
13. El proceso reivindicado en la reivindicación
12, donde dicha diafiltración es efectuada usando de 2 a 20
volúmenes de la solución de diafiltración, preferiblemente de 5 a
10 volúmenes de agua.
14. El proceso reivindicado en la reivindicación
12 o 13, donde dicha diafiltración es efectuada usando una membrana
que tiene un límite de peso molecular en el rango de 3.000 a 50.000
daltons preferiblemente de 5.000 a 10.000 daltons.
15. El proceso reivindicado en cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 14, donde dicha solución de diafiltración
contiene un antioxidante para por lo menos una porción de dicha
etapa de diafiltración, antioxidante que puede ser sulfito de sodio
o ácido ascórbico, preferiblemente en una cantidad de 0.01 a 1% en
peso.
16. El proceso reivindicado en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, donde dicha solución de proteína
diafiltrada se pone en contacto con un agente adsorbedor del color,
el cual puede ser polivinilpirrolidona, antes de dicha etapa de
dilución.
17. El proceso reivindicado en la reivindicación
16, donde dicha polivinilpirrolidona es usada en una cantidad de
0.5 a 6% en peso, preferiblemente de 2 a 3% en peso.
18. El proceso reivindicado en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 17, donde dicha etapa de pasterización es
efectuada calentando la solución diafiltrada de proteína a una
temperatura de 55º hasta 70ºC durante 10 a15 minutos,
preferiblemente de 60º a 65ºC durante 10 minutos.
19. El proceso reivindicado en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 18 donde dicha solución alcohólica acuosa es
una solución acuosa de etanol que tiene una relación de volumen de
etanol: agua de 2:1 a 1:2 y dicho aislado de proteína de canola es
extraído dispersando el aislado de proteína de canola en la solución
alcohólica acuosa en una cantidad de 5 a 25% en peso, mezclando la
pasta resultante durante 30 a 60 minutos, y separando el aislado de
proteína de canola extraído de la pasta, y dicha etapa de extracción
es preferiblemente repetida hasta que no se retiren fenólicos y/o
colorante invisibles adicionales del aislado de proteína de
canola.
20. El proceso reivindicado en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 19, donde la torta de semilla de canola es
desolventizada con aire a una temperatura por debajo de 50ºC para
remover el solvente de extracción residual antes de dicha etapa de
extracción.
21. El proceso reivindicado en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 19, en donde las semilas de aceite de
canola son desolventadas a una elevada temperatura por debajo de
100ºC para eliminar el solvente de extracción del aceite residual
antes del dicho paso de extracción.
22. El proceso reivindicado en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 21, en donde las semillas de aeite de
canola son tratadas para inactivar mirosinasas contenidas en las
semillas de oleaginosas.
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