ES2338200A1 - Aditivo alimentario obtenido por fermentacion conteniendo la enzima transglutaminasa a partir de hidrolizados acidos de patata. - Google Patents

Abstract

Aditivo alimentario obtenido por fermentación conteniendo la enzima transglutaminasa a partir de hidrolizados ácidos de patata. La obtención comprende la preparación de un medio de cultivo con hidrolizado ácido de patata, glicerol, caseinato sódico, extracto de levadura, fosfato sódico, fosfato potásico y sulfato magnésico diluidos en agua desionizada. La esterilización de los hidrolizados de patata se realiza de forma separada a la esterilización del resto de componentes del medio de cultivo. Ambas esterilizaciones se realizan a 121°C por 20 minutos. Las dos partes del medio de cultivo se mezclan y se utilizan para el cultivo de Streptomyces mobaraensis durante 96 h a 26°C y agitación de 300 rpm. Centrifugación de la biomasa del líquido de cultivo. El líquido se liofiliza obteniendo un aditivo alimentario de uso en la gelificación de productos alimenticios altamente proteicos, tales como productos cárnicos, proteínas vegetales y proteínas de pescado o marisco.

Description

Aditivo alimentario obtenido por fermentación conteniendo la enzima transglutaminasa a partir de hidrolizados ácidos de patata.

Sector de la técnica

La presente invención tiene por objeto un aditivo alimentario, el procedimiento para su obtención conteniendo la enzima transglutaminasa y sus usos.

Antecedentes de la invención

Se conoce como transglutaminasa a un grupo de enzimas (EC: 2.3.2.13) que cataliza una reacción de transferencia de grupos acilo entre proteínas. Los residuos de glutamina actúan como donadores de grupos \gamma-carboxiamida y actúa como aceptor el grupo \varepsilon- de los residuos de lisina. Aunque en ausencia de estos, puede existir reacción con aminas primarias o con el agua. Cuando los residuos de lisina actúan como aceptores, se forman enlaces \varepsilon-(\gamma-glutamil)lisina produciendo la polimerización de proteínas.

La transglutaminasa es un grupo de enzimas ampliamente distribuidas en los organismos vivos. Todas las transglutaminasas existentes son semejantes; sin embargo, las que no se producen por microorganismos comparten la característica de ser dependientes de los iones Ca^{+2}, además de ser más difíciles de extraer de sus medios naturales, lo cual las hace menos rentables económicamente cuando se llevan a procesos de escala industrial. La transglutaminasa producida por microorganismos es independiente de los iones Ca^{+2}, lo que la hace particularmente interesante en Tecnología de Alimentos.

La producción de la transglutaminasa microbiana se realiza mediante fermentaciones en las cuales se obtienen actividades de enzima que se pueden medir de acuerdo al método descrito por Grossowicz et al. (1950, J. Biol Chem. 187: 111-125) en el que una unidad de transglutaminasa microbiana se describe como la formación de 1 \mum de ácido L-glutámico \beta-monohydroxamato durante un minuto a 37ºC.

La vía de producción de la enzima mediante fermentaciones con microorganismos es muy adecuada debido a que los microorganismos la secretan al medio (metabolito extracelular) por lo que se facilita su obtención. La transglutaminasa se puede obtener a partir de muchos microorganismos. La patente US6190879 sobre un método para identificar microorganismos que producen transglutaminasa, describe una amplia lista de microorganismos productores de la enzima transglutaminasa, indicando medios sintéticos para su producción.

Como medios de cultivo para la producción de transglutaminasa se han usado a escala de laboratorio medios sintéticos utilizando reactivos comerciales. La fuente de carbono comúnmente utilizada es glucosa (US6100053 y US6190879, entre otras). Además de glucosa, se ha utilizado sacarosa y almidón, almidón solubilizado y sacarosa, almidón y dextrinas. Pero la producción industrial requiere medios de cultivo que utilicen materias primas más económicas para que la producción industrial pueda ser económicamente interesante. Con esta finalidad solo se han estudiado medios basados en hidrolizados ácidos de paja de sorgo (Tellez et al., 2004. Food Technology and Biotechnology 42, 1-4). Éstos medios tienen el inconveniente de que contienen xilosa como principal fuente de carbono, un monosacárido que no permite obtener elevadas producciones de la enzima.

En el cultivo de patatas se producen grandes pérdidas debido a la existencia de patatas deformes, pequeñas o con defectos, que no son comercializables. Las patatas contienen principalmente glucosa polimerizada en altas concentraciones. Estos polímeros de glucosa pueden ser sometidos a una reacción de hidrólisis liberándose moléculas de glucosa. La reacción de hidrólisis puede ser realizada por dos vías: hidrólisis ácida o hidrólisis enzimática. Existe numerosa literatura sobre la hidrólisis enzimática de patata (Liu, 2002. Journal of Food Science 67, 2113-2117), pero no hay conocimiento publicado sobre la hidrólisis ácida de patata.

La presente invención proporciona una solución basado en el uso de hidrolizados ácidos de patata como componente de medios de cultivo para la producción de la enzima transglutaminasa microbiana.

Descripción de la invención

La presente invención se dirige a un aditivo alimentario en forma de liofilizado en polvo que comprende enzima transglutaminasa, hidrolizado ácido de patata, glicerol, extracto de levadura y sales.

En un aspecto particular, la enzima transglutaminasa de dicho aditivo es independiente de los iones Ca^{+2}. Esto es debido a que esta enzima transglutaminasa se obtiene mediante un procedimiento de fermentación.

En un aspecto particular, las sales minerales que comprende el aditivo alimentario de la invención, se seleccionan preferentemente entre fosfato sódico, fosfato potásico, sulfato magnésico, o una mezcla de las mismas.

En otro aspecto, la invención se dirige a un procedimiento de obtención del aditivo alimentario, que comprende a) la fermentación de la enzima transglutaminasa en un medio de cultivo que comprende al menos cepas microbianas de Streptomyces mobaraensis y hidrolizados ácidos de patata, b) centrifugación del medio de cultivo y separación de la parte líquida, c) liofílización de la parte líquida.

En un aspecto particular, el medio de cultivo comprende además agua desionizada, glicerol, extracto de levadura, caseinto sódico y sales minerales.

En otro aspecto particular, las sales minerales se seleccionan preferentemente entre fosfato sódico, fosfato potásico, sulfato magnésico, o una mezcla de las mismas.

En una realización particular, el medio de cultivo se neutraliza en un rango de pH entre 6 y 7. En una realización aún más particular, la fermentación se lleva a cabo a 26ºC y con una agitación de 300 rpm durante 96 horas.

En otro aspecto, la invención se dirige al uso del aditivo alimentario, descrito anteriormente, como ligante de alimentos proteicos. Dichos alimentos proteicos se seleccionan preferentemente entre productos cárnicos, productos pesqueros y mariscos, productos lácteos y derivados vegetales con alto contenido proteico, tales como elaborados de soja.

Descripción detallada de la invención

Como se comentó con anterioridad, el aditivo alimentario comprende enzima transglutaminasa obtenido por un procedimiento de fermentación. El medio de cultivo después de la fermentación del hidrolizado ácido de patata forma parte del aditivo alimentario, un producto liofilizado en polvo, conteniendo la enzima, con la ventaja sobre otros procedimientos de no necesitar posteriores etapas de purificación del producto obtenido.

El procedimiento de la presente invención consiste primeramente en la preparación del medio de cultivo cuya composición óptima cualitativa y cuantitativa se describe en la tabla 1 (expresada en gramos por litro), siendo ésta un ejemplo que completa la descripción sin que sea limitante a la realización de la presente invención. Contiene como principal fuente de carbono hidrolizado ácido de patata al que, en una realización optimizada, se le ha ajustado el pH a un valor de 6-7 para favorecer el crecimiento de los microorganismos. El medio de cultivo contiene además glicerol y caseinato sódico como inductor de la producción de la enzima, extracto de levadura como fuentes de nitrógeno y las sales minerales fosfato sódico, fosfato potásico y sulfato magnésico como reguladores del pH y cofactores del crecimiento.

El medio de cultivo con los componentes indicados permite el crecimiento de cultivos aislados del suelo y no modificados genéticamente de la especie Streptomyces mobaraensis y la producción de la enzima por el microorganismo. Variaciones en las concentraciones incluidas en la tabla 1 permiten también la producción de la enzima, aunque con menores concentraciones de actividad enzimática.

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TABLA 1 Composición optimizada del medio de cultivo que permite la máxima producción de transglutaminasa por la especie Streptomyces mobaraensis

1

A continuación, para una mayor comprensión de las características y ventajas de la presente invención, se hará referencia a una serie de ejemplos que de forma explicativa completen la descripción anterior, sin suponer en modo alguno que ésta se vea limitada a los mismos.

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Ejemplo 1

La preparación de un litro del medio de cultivo se realiza según el siguiente procedimiento:

1º.

Se pesan en un matraz 10 g de glicerol, 15 g de caseinato sódico, 5 g de extracto de levadura, 5 g de fosfato sódico, 2 g de fosfato potásico y 0.5 g de sulfato magnésico. Se disuelven en 500 mL de agua desionizada. A esta mezcla la llamaremos disolución A.

2º.

La disolución A se esteriliza con calor húmedo a 121ºC durante 20 minutos en un autoclave.

3º.

Tras la esterilización, se deja enfriar hasta que la disolución A llegue a una temperatura igual o inferior a 45ºC. Este enfriamiento puede ser natural o forzado utilizando cualquier método de transmisión de calor indirecto.

4º.

Se pesa en un matraz 100 g de patata deshidratada, 1010 g de agua y 25 g de ácido sulfúrico concentrado (98%).

5º.

La mezcla se hace reaccionar a 120ºC durante 60 minutos en un autoclave. Después se deja enfriar hasta llegar a una temperatura igual o inferior a 45ºC.

6º.

El hidrolizado ácido de patata obtenido en la etapa anterior, se filtra y el líquido filtrado se congela a -5ºC durante 12 h.

7º.

El hidrolizado ácido de patata se descongela de forma natural o forzado utilizando cualquier método de transmisión de calor indirecto y se ajusta el pH con carbonato cálcico hasta llegar a un pH de 6-7. La mezcla se filtra y al líquido obtenido le llamamos disolución B.

8º.

La disolución B se esteriliza con calor húmedo a 121ºC durante 20 minutos en un autoclave.

9º.

Tras la esterilización, se deja enfriar hasta que la disolución B llegue a una temperatura igual o inferior a 45ºC. Este enfriamiento puede ser natural o forzado utilizando cualquier método de transmisión de calor indirecto.

10º.

Se mezclan en condiciones de esterilidad 500 mL de la disolución A con 500 mL de la disolución B y se mantiene en refrigeración a 5ºC hasta su uso.

La producción de la enzima transglutaminasa por el microorganismo en este medio de cultivo se realiza según el siguiente procedimiento:

1.

Se introduce el volumen deseado de medio de cultivo preparado según el procedimiento anterior en un fermentador consistente en un depósito cilíndrico con un sistema de aspas para agitar de forma continua el medio de cultivo y un sistema de calefacción indirecta por serpentines o encamisado. Se calienta hasta alcanzar una temperatura de 26ºC, manteniendo esa temperatura y una agitación de 100 a 500 rpm (revoluciones por minuto), considerándose muy adecuada 300 rpm. En forma opcional puede utilizarse un sistema de aireación u oxigenación, mediante sistemas industriales de inyección por tubería sumergida en el medio.

2.

Se introduce en el fermentador el inoculo conteniendo el microorganismo Streptomyces mobaraensis, en una proporción de 1% de inoculo en relación al volumen total del medio de cultivo en el fermentador. La inoculación se realiza a través de un conducto estéril.

3.

Se mantienen las condiciones de temperatura (26ºC) y agitación (300 rpm) durante 96 h. Durante este tiempo el microorganismo crece y produce la enzima echándola fuera de las células al medio de cultivo.

4.

Terminada la fermentación a las 96 h, se separan los microorganismos por centrifugación del líquido que contiene las moléculas de enzima producida. Las condiciones de centrifugación pueden variar de 2500 a 7500 g de FCR (fuerza centrífuga relativa) durante un tiempo de 5 a 20 min.

5.

Después de centrifugar, el líquido conteniendo la enzima se liofiliza para separar el agua y obtener un producto sólido en forma de polvo. Este liofilizado en polvo está compuesto por la enzima transglutaminasa como componente activo, y los restos de nutrientes del medio de cultivo: hidrolizado ácido de patata, glicerol, caseinato sódico, extracto de levadura, fosfato sódico, fosfato potásico y sulfato magnésico.

Este aditivo alimentario contiene entre 50 y 100 unidades de actividad transglutaminásica por gramo de producto. Las aplicaciones de este producto son como aditivo ligante de alimentos proteicos, tales como productos cárnicos, productos pesqueros o mariscos, productos lácteos y derivados vegetales con alto contenido proteico como elaborados de soja.

Claims (10)

1. Aditivo alimentario en forma de liofilizado en polvo que comprende enzima transglutaminasa, hidrolizado ácido de patata, glicerol, caseinato sódico, extracto de levadura, y sales minerales.

2. Aditivo alimentario según la reivindicación 1, donde la enzima transglutaminasa es independiente de los iones Ca^{+2}.

3. Aditivo alimentario según las reivindicaciones 1 y 2, donde las sales minerales se seleccionan preferentemente entre fosfato sódico, fosfato potásico, sulfato magnésico, o una mezcla de las mismas.

4. Procedimiento de obtención del aditivo alimentario descrito en la reivindicación 1, que comprende a) la fermentación de la enzima transglutaminasa en un medio de cultivo que comprende al menos cepas microbianas de Streptomyces mobaraensis y hidrolizados ácidos de patata, b) centrifugación del medio de cultivo y separación de la parte líquida, c) liofilización de la parte líquida.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, donde el medio de cultivo comprende además agua desionizada, glicerol, caseinato sódico, extracto de levadura y sales minerales.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, donde las sales minerales se seleccionan preferentemente entre fosfato sódico, fosfato potásico, sulfato magnésico, o una mezcla de las mismas.

7. Procedimiento según la reivindicaciones 5 y 6, donde el medio de cultivo se neutraliza en un rango de pH entre 6 y 7.

8. Procedimiento según las reivindicaciones de 4 a 7, donde la fermentación se lleva a cabo a 26ºC y con una agitación de 300 rpm durante 96 horas.

9. Uso del aditivo alimentario, según la reivindicación 1, como ligante de alimentos proteicos.

10. Uso del aditivo alimentario, según la reivindicación 9, donde los alimentos proteicos se seleccionan preferentemente entre productos cárnicos, productos pesqueros y mariscos, productos lácteos y derivados vegetales con alto contenido proteico, tales como elaborados de soja.