ES2347093T3 - Procedimiento para la obtencion de fraccciones proteinicas de fruto de tuberculo con un peso molecular medio, fraccion proteinica de fruto de tuberculo, y uso de la misma. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la producción de una fracción proteínica coagulada de fruto de tubérculo con un peso molecular medio comprendido entre 14 kD y 97 kD, caracterizado porque: el jugo de fruto de tubérculo se dispone previamente en una solución acuosa; se precipita una fracción proteínica de fruto de tubérculo de alto peso molecular, cuya cantidad principal posee un peso molecular de más que 100 kD hasta 600 kD, mediante ajuste de un valor del pH ácido de 2-7 y/o de una temperatura de 25-50ºC, y mediante una separación por medios mecánicos de la fracción que ha precipitado de esta manera; se precipita una fracción proteínica coagulada de fruto de tubérculo, de peso molecular mediano, en caliente mediante tratamiento de la solución, que se obtiene después de haber separado la fracción proteínica de fruto de tubérculo de alto peso molecular, a un pH de 2 hasta 7, de manera preferida a un pH de 3 hasta 6, de manera especialmente preferida a un pH 4 hasta 5, y a una temperatura comprendida entre 60 y 90ºC, de manera preferida a 80ºC y se separa por medios mecánicos la fracción proteínica coagulada de fruto de tubérculo, de peso molecular mediano, el cual está comprendido entre 14 kD y 97 kD, estando situado el centro de importancia de la distribución de los pesos moleculares entre 20 kD y 60 kD.

Description

Procedimiento para la obtención de fracciones proteínicas de fruto de tubérculo con un peso molecular medio, fracción proteínica de fruto de tubérculo, y uso de la misma.

El invento se refiere a un procedimiento de acuerdo con el prefacio de la reivindicación 1, a una fracción proteínica de fruto de tubérculo de acuerdo con el prefacio de la reivindicación 5 y a su utilización de acuerdo con la reivindicación 7. Él se refiere, por lo tanto, a la obtención de proteínas vegetales, a las proteínas vegetales propiamente dichas así como a la utilización de estas proteínas.

Las proteínas constituyen unos compuestos químicos de interés vital para todo el mundo viviente, en la mayoría de los casos con una función bioquímica como enzimas, pero también como sustancias almacenadoras (proteínas almacenadoras), por así decirlo como un reservorio de materias primas para ciertos procesos vitales, sobre todo en el caso del crecimiento y de la reproducción. Las proteínas se distinguen por su tamaño molecular, por su composición así como por su estructura secundaria y terciaria. Se habla de proteínas o albúmina cuando la estructura química se compone exclusivamente de aminoácidos y la longitud de cadena es de aproximadamente 30 aminoácidos y más. En el caso de unas cadenas más cortas se habla, por lo general, de péptidos, sin que esta delimitación esté definida exactamente. Ella es más bien arbitraria y es útil para determinadas situaciones. Las proteínas son producidas por seres vivientes unicelulares, p.ej. por bacterias y levaduras, por plantas, pero también por animales. Ellas son irrenunciables para la alimentación y la salud humanas y animales. Junto a sus propiedades químicas, nutritivas y bioquímicas, las proteínas tienen también unas denominadas propiedades funcionales, entre las cuales la capacidad de asimilación de agua, la digestibilidad, la solubilidad en agua, la formación y la estabilización de espuma, así como la emulsionabilidad, constituyen unas características sobresalientes para su aplicabilidad técnica, que son determinadas también por sus estructuras terciaria y secundaria. De esta manera, las proteínas encuentran una amplia aplicación en la técnica, entre otras, como pegamentos, agentes emulsionantes y agentes espesantes. La estructura terciaria es perturbada gravemente, y de manera frecuente de un modo irreversible, por la acción de calor o también por la acción de ácidos o bases. La estructura secundaria es destruida por una disociación de las proteínas, tal como es efectuada por enzimas o por unos medios fuertemente alcalinos o ácidos. Por consiguiente, es esencial mantener conservadas las propiedades funcionales de las proteínas durante su aislamiento.

El aislamiento de proteínas animales así como también vegetales es un estado de la técnica. Ellas ya son aplicadas en muchos y diversos casos, p.ej. en alimentos (tofu), en piensos, en el sector farmacéutico y en ciertos sectores técnicos (pegamentos proteínicos o similares). La importancia de las proteínas para la alimentación, la tecnología alimentaria, p.ej. como agentes espumantes, como agentes emulsionantes, como agentes conferidores de estructura o respectivamente como agentes texturizadores (p.ej. una gelatina para ositos de goma y un glaseado para tartas), como piensos, como agentes cosméticos y como medicamentos, es única y no puede ser reemplazada por ningún otro grupo de sustancias. Unas proteínas funcionales, que tienen una solubilidad en agua y una capacidad de emulsión buenas, se pueden obtener de la manera más sencilla a partir de leche o de huevos por medio de unos procesos poco gravosos (no se presentan ninguna fuerte modificación del valor del pH ni ningún alto calentamiento). Dentro del sector técnico, el caseinato encuentra una utilización muy extensa como cola para etiquetado para etiquetas de botellas, y el colágeno es muy usual como agente cosmético.

Es problemático el hecho de que en particular las proteínas animales provocan frecuentemente reacciones alérgicas.

Las proteínas de leche de vaca, que se emplean muy frecuentemente en la industria, son temidas por muchos consumidores, que tienen una intolerancia frente a la lactosa o una alergia a proteínas de leche de vaca. Además de esto, las proteínas animales tienen siempre la desventaja de que pueden ser vehículos de enfermedades (tales como la EEB (encefalopatía espongiforme bovina), el SIDA o la gripe aviar) o pueden ser patógenas. La utilización de proteínas animales tiene también la desventaja de que ellas no son aceptadas en muchos grupos de poblaciones por motivos éticos. Las cremas para la piel constituidas sobre la base de colágeno, por ejemplo, son mal vistas por este motivo en los entornos culturales asiáticos y musulmanes, pero también en nuestras culturas ellas dan lugar a alergias. Además, las proteínas animales son, por lo general, más caras que las proteínas vegetales, puesto que la aptitud de persistencia de las proteínas vegetales es esencialmente más alta que en el caso de las proteínas animales - ellas se pueden producir de un modo más barato y además son especialmente adecuadas para una dieta vegetariana o de otro tipo, tal como, por ejemplo, una dieta o una alimentación pobre en purinas. Esto hace que sea conveniente investigar más detalladamente a las proteínas vegetales.

Las proteínas vegetales, en particular la proteína de patata de alto valor, evita(n) muchas de las desventajas antes mencionadas de las proteínas animales. Muchas de ellas son desde poco alérgenas hasta no alérgenas - es decir, por ejemplo, que no están indicadas en la lista de sustancias alérgenas de la CE, y, como proteínas vegetales, son aceptadas en todas las culturas, y, debido al cultivo de determinados frutos de tubérculos, tales como las patatas, es posible realizar el aseguramiento de unos productos no obtenidos por tecnología genética (certificados "non GMO") y de unos productos biológicos.

Entre todas las proteínas animales utilizadas industrialmente, tales como, por ejemplo, las proteínas de leche y de suero, la gelatina, la albúmina de gallinas, el colágeno, etc., se emplean técnicamente por lo general - es decir, en la tecnología alimentaria, en la técnica y similares - casi exclusivamente las proteínas de leche, sobre todo la caseína y sus sales, una albúmina de gallina como la clara de huevo completa o la clara de huevo así como la yema de huevo, y unas proteínas aisladas a partir de desechos de matadero, tales como una gelatina, una cola de huesos y un colágeno. Las proteínas vegetales aisladas son habituales en la aplicación diaria hasta hoy solamente a partir de unas pocas plantas.

Las habituales proteínas vegetales aisladas proceden de plantas leguminosas, tales como las de soja, y de un modo restringido también las de guisantes y trigo. En mayor extensión, como materiales aislados, éstas son solamente las proteínas de soja y de trigo, el denominado gluten. El gluten es una proteína problemática, puesto que muchos seres humanos padecen una alergia al gluten (la celiaquía), y existe una considerable necesidad de proteínas vegetales exentas de gluten. La proteína de soja, que está ampliamente extendida en gran medida como sustitutivo de las proteínas animales así como piensos, es controvertida, puesto que contiene ciertas sustancias activas hormonalmente.

Otras proteínas vegetales aisladas, que tienen una importancia subordinada, proceden de colza, altramuz y otras leguminosas, o de patatas. La calidad de muchas proteínas vegetales aisladas, obtenibles comercialmente, en particular de las proteínas de patata, no es satisfactoria, a pesar de que esto sería deseable. Los motivos de ello son diversos.

En lo sucesivo, se ilustra más detalladamente el invento por medio de patatas - pero él no está restringido a esta especie de ninguna de las maneras, sino que, como es evidente para un experto en la especialidad, se puede adaptar fácilmente a otros frutos de tubérculos y a otras plantas.

Para la producción de una proteína vegetal a partir de un líquido de fruto, que se obtiene mediante prensado de las correspondientes partes de plantas, en particular de los frutos, o mediante una extracción desde partes de plantas, en la técnica se emplean en principio dos procedimientos:

1.1

Una coagulación térmica de las proteínas en el líquido de fruto mediando desactivación de las enzimas o

2.2

una precipitacíón de las proteínas desde el líquido de fruto a un valor del pH ácido.

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Por el concepto de "partes de frutos de tubérculos" en relación con el invento se entienden los órganos almacenadores de los tubérculos (p.ej. patatas, tapioca, topinambur, ñame, batatas, taro, mandioca amarga, ñame, papiro, ullucus tuberous C. - cresa capuchina tuberosa, oxalis tuberosa M. etc.).

Por el concepto de "líquido de fruto", en relación tanto con los jugos exprimidos a partir de las partes de plantas así como también con las soluciones de proteínas vegetales, que se obtienen mediante una extracción con medios acuosos a partir de las partes de plantas, que se tiene que llevar a cabo cuando la parte de planta no posee ningún contenido suficiente de líquido, o sino para movilizar a las proteínas remanentes.

Hasta ahora, tales proteínas vegetales se obtuvieron de un modo clásico por medio de un tratamiento por calor o con un ácido del líquido de fruto y mediante separación de la proteína precipitada directamente desde el líquido de fruto.

En el caso de la clásica precipitación térmica de las proteínas desde el líquido de fruto resulta un producto difícilmente soluble que tiene una funcionalidad insuficiente, que es mal digerible, que tiene un fuerte sabor secundario y que además está acompañado por sustancias contaminantes. A una temperatura más alta, la proteína es dañada en exceso y sus propiedades valiosas, que la hacen tan útil para la aplicación en alimentos, son destruidas crecientemente: el sabor neutro, el color claro, la solubilidad, y asimismo, todas las otras funcionalidades, la estructura se queratiniza y la digestibilidad disminuye.

Unas típicas sustancias negativas, que se presentan como sustancias acompañantes en proteínas vegetales precipitadas, son por ejemplo: agentes inhibidores de la tripsina, unas proteínas, que inhiben a la enzima de digestión de proteínas tripsina, y que, por consiguiente, inhiben a la digestión. El agente inhibidor de la tripsina solamente se puede hacer inocuo mediante una desactivación deliberada, p.ej. mediante un tratamiento térmico a 70ºC o más.

Además, pueden presentarse, entre otras/os: taninas/ácidos tánicos, que obstaculizan la digestión, la asimilación de hierro y desactivan a ciertas enzimas de digestión; glicoalcaloides tóxicos, tales como la solanina en solanáceas; inhibidores de proteasas y polifenoles.

Muchas proteínas vegetales, que se obtienen mediante una precipitación térmica de una solución proteínica en un medio alcalino (entre la que se cuenta, por lo demás, eventualmente también la necesaria pasteurización), tienen además de esto un alto contenido de lisino-alanina, un producto de condensación antinutritivo, cuyo contenido se debe de mantener fundamentalmente tan pequeño como sea posible.

En el caso de las proteínas vegetales, que son obtenibles actualmente, el fuerte sabor propio constituye también un problema; como p.ej. en el caso de las proteínas de soja, con lo que muchas aplicaciones no son posibles, o su cantidad empleada está limitada, lo que frecuentemente es desventajoso.

Para finalidades alimenticias se ha de tomar en cuenta que la mayoría de las proteínas vegetales no son de pleno valor, es decir que ellas no contienen todos los aminoácidos, en particular los 8 denominados aminoácidos esenciales, que el cuerpo humano no puede producir por sí mismo, los cuales tienen que ser aportados por lo tanto externamente. El valor de las proteínas vegetales es menor que el de las proteínas animales - como las mejores en el valor entre las proteínas vegetales se distinguen las proteínas de patata.

Por ejemplo, ya es obtenible una proteína de patata que se produce mediante una coagulación aguda a unas altas temperaturas y mediante una desecación, y que tiene una autorización según la Novel Food-VO (nueva ordenanza europea sobre alimentos). Los materiales hidrolizados procedentes de esta proteína de patata están también autorizados según esta Novel Food-VO. Las desventajas de esta conocida proteína son su color relativamente oscuro, su sabor a patata y el sabor desde acerado "a quemado" hasta amargo. Esto se ha de atribuir a una fuerte desnaturalización de las proteínas, a la modificación de la estructura terciaria y a la pérdida de la funcionalidad tecnológica, y además, la capacidad de la mencionada proteína de patata para la fijación de agua y/o aceites. Por ello, mediante una hidrólisis de esta proteína de patata, se ha intentado recuperar la solubilidad y por consiguiente la funcionalidad tecnológica, pero entonces se tienen otra vez unos problemas, que son típicos para los materiales hidrolizados de proteínas de todas las procedencias, a saber la alergenidad así como el sabor amargo debido a los péptidos, y naturalmente el elevado gasto debido al tratamiento múltiple, a los demasiado elevados costes de producción y a los altos precios comerciales que están vinculados con ellos.

Una desventaja adicional de los procedimientos conocidos hasta ahora para el aislamiento de proteínas de patatas, consiste en que los glicoalcaloides, que son tóxicos para los seres humanos y los animales, entre los cuales la solanina es el más conocido, se tienen que separar suplementariamente en unas etapas adicionales del procedimiento. Esto se realiza mediante una deliberada separación por lavado con mucha cantidad de agua de lavado en un medio de carácter ácido con una cantidad solamente pequeña de la sustancia seca, puesto que los glicoalcaloides poseen solamente una escasa solubilidad, o sino, se utilizan unos caros disolventes, que deben de ser recuperados y tratados. Ambos procedimientos son muy costosos. El color pardo de las conocidas proteínas de patata, que es provocado por unos polifenoles, que se oxidan para dar poliquinonas y melaminas, y que al mismo tiempo son responsables del sabor amargo, se ha de mencionar como una adicional y decisiva desventaja, que ha impedido hasta ahora que la proteína de patata, que es en principio de alto valor, sea utilizada en el sector alimenticio.

Estas conocidas proteínas de patata, que se producen por medio de una precipitación térmica, tienen además una pequeña funcionalidad, y, debido a su alto grado de desnaturalización, manifiestan una mala posibilidad de aprovechamiento fisiológico, por lo tanto, son difícilmente digeribles y se adecuan mal, o incluso no se adecuan nada en absoluto, como sustitutivos de las proteínas de leche. Algo similar es válido para las proteínas de otras plantas, tales como el trigo, la colza, la soja, etc., en las que se presentan unas sustancias secundarias nocivas.

Es una misión del invento poner a disposición de un modo técnicamente sencillo unas proteínas de frutos de tubérculos, que tengan una mejor funcionalidad, y eviten las desventajas de las conocidas proteínas de tubérculos.

El problema planteado por esta misión se resuelve conforme al invento mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1. Además, el invento se refiere a una fracción proteínica con las características de la reivindicación 5 así como a la utilización de la fracción proteínica de acuerdo con la reivindicación 7. Unos ventajosos perfeccionamientos se establecen a partir de las reivindicaciones subordinadas.

Conforme al invento, por lo tanto, mediante un fraccionamiento deliberado de la proteína con unos procedimientos, que son respetuosos con las proteínas y sorprendentemente sencillos, se obtiene una fracción proteínica que tiene una calidad apta para alimentos y una funcionalidad suficiente. Es esencial el hecho de que se emplea un fraccionamiento como la técnica de separación para diferentes proteínas. El fraccionamiento mediante un ajuste deliberado del valor del pH y de la temperatura es un procedimiento eficiente y barato, lo que hace posible un fraccionamiento de proteínas, que es sencillo y sorprendentemente deliberado a la gran escala técnica. La fracción conforme al invento se puede obtener también mediante una filtración escalonada a través de membranas o mediante una precipitación escalonada con disolventes, pero éstas son considerablemente más complicadas. Frecuentemente, es favorable llevar a cabo la separación por medios mecánicos con unos decantadores, que pueden separar rápidamente y de manera continua unas cantidades grandes de material en materiales sólidos y en fracciones de rebose.

En el caso de muchas partes de frutos de tubérculos - por ejemplo de patatas - es conveniente llevar a cabo una "conducción anóxica del proceso", por lo menos hasta que los polifenoles (PF) hayan sido separados de la deseada fracción proteínica (esto quiere decir en la práctica, a partir del jugo de tubérculos) y/o las proteínas, que catalizan la oxidación enzimática, se hayan coagulado, y que, por consiguiente, ya no pueda tener lugar ningún proceso oxidativo catalizado enzimáticamente y/o no enzimáticamente. La realización de la conducción anóxica del proceso se puede efectuar mediante exclusión del oxígeno del aire p.ej. mediante incorporación de nitrógeno, gases de humos, entre otros gases, con lo que el aire es desplazado desde el material, los tubos y los equipos, y mediante el empleo de unos equipos estancos al aire, que sólo permiten el contenido natural de oxígeno de las partes de frutos de tubérculos en el proceso, y mediante la captura del oxígeno que está contenido en el proceso, por medio de unos agentes químicos auxiliares tales como antioxidantes (ácido ascórbico, ácido cítrico, SO_{2}, bisulfito de sodio, entre otros) y/o antiespumantes. Naturalmente que todos los 3 principios mencionados se pueden aplicar en una combinación arbitraria.

La fracción proteínica de tubérculos conforme al invento se adecua en particular como un alimento, un aditivo para alimentos, un aditivo para medicamentos, un pienso, en el sector cosmético, como una proteína técnica, y como un pegamento, ya que ella, por una parte, se presenta en una cantidad suficiente, y, por otra parte, tiene una funcionalidad suficiente.

El fraccionamiento deliberado de proteínas de tubérculos, tal como se presenta por ejemplo en el jugo de patata y en el líquido de fruto de patata natural, se efectúa con el doble objetivo de eliminar primeramente unas fracciones indeseadas y perturbadoras desde el jugo de fruto (de antemano) y, a continuación, de aislar la fracción deseada, y exactamente sólo ésta, a partir del jugo de líquido. Conforme al invento, se procede de tal manera que se agudizan las condiciones de precipitación desde una etapa del procedimiento a la otra, con el fin de poder aislar la fracción con las proteínas, que poseen el siguiente peso molecular más bajo.

El procedimiento conforme al invento implica:

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un desmenuzamiento del fruto entero o pelado o dividido y cortado de otro modo, con el fin de liberar el jugo de fruto, que está incluido en las células, eventualmente mediando adición de disolventes (acuosos);

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una separación total o parcial del jugo de fruto o respectivamente de la solución proteínica que se ha liberado/a de esta manera, que contiene la proteína total,

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una separación por medios mecánicos de una primera fracción insoluble de la proteína, después de haber efectuado una primera precipitación. Esto se puede realizar directamente a partir del líquido de fruto, después de haber ajustado un determinado valor del pH, una temperatura determinada, que está situada sólo escasamente por encima de la temperatura ambiente o una combinación de ambas cosas. Por ejemplo, en el caso de las patatas, los glicoalcaloides se adsorben junto a la proteína separada de esta manera, se enriquecen en esta fracción separada y se empobrecen en la fase líquida, permaneciendo en el material sobrenadante las proteínas que tienen un peso molecular más bajo. De esta manera se evita una costosa separación de las indeseadas sustancias contaminantes mediante adsorción en esta fracción.

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una separación por medios mecánicos de la fracción diana (buscada) de la proteína desde el material sobrenadante de la primera precipitación. La precipitación de la fracción diana se puede conseguir mediante ajuste de un adecuado valor del pH y/o de una temperatura aumentada frente a la primera precipitación.

\bullet

eventualmente un lavado y una desecación de la fracción proteínica diana.

Etapa 1

La primera etapa sirve para la separación de las proteínas grandes. En esta fracción están contenidos también los denominados polifenoles, cuya oxidación enzimática y seguidamente no enzimática conduce a la coloración parda y al sabor amargo. En el caso de las patatas, esta fracción es un lodo, que contiene glicoalcaloides, que tiene un color oscuro indeseado y con un sabor a patata, polifenoles, complejos de proteínas, y que se adecua a lo sumo como un pienso. El contenido de proteína en bruto (N*6,25) es pequeño (aproximadamente de 45%).

Esto se puede conseguir mediante:

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una sencilla centrifugación del jugo de fruto puro. En este caso, se separa la cantidad más pequeña de proteínas, pero a cambio "pura en cuanto al tipo", o

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el ajuste de un valor del pH ácido comprendido entre pH 2 y 7, de manera preferida entre 4 y 6, y una precipitación con un ácido de las proteínas grandes, separándose el material precipitado por medios mecánicos, por ejemplo, mediante una centrifugación. Es importante, que no resulte una cantidad demasiado grande de material precipitado (lo que disminuye todavía más el rendimiento, que ya es de por sí pequeño), ni demasiado pequeña (lo que empeoraría la pureza de la proteína de la "fracción deseada" y otros parámetros de calidad) o

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mediante el ajuste de una temperatura ligeramente aumentada con respecto a la temperatura ambiente de 25 a 50ºC

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mediante una combinación adecuada de una temperatura aumentada (25-50ºC) y de un valor del pH ácido de 2 a 7.

Una ventaja especial de esta etapa del procedimiento es su extraordinaria sencillez, también en lo que respecta a las máquinas, los materiales y el consumo de energía.

La variante más segura y más barata para no tener esta indeseada fracción proteínica en la fracción deseada consiste en separarla de antemano desde el jugo de fruto y realizar esto en unas condiciones definidas del proceso, es decir, ajustar y controlar el valor del pH y la temperatura. Esta primera etapa sirve para la separación de los polifenoles y de los glicoalcaloides así como de las fracciones proteínicas de bajo valor, tomando en consideración, consistiéndola, una inevitable pérdida de proteínas.

Etapa 2

Aquí se aísla la fracción proteínica diana mediante ajuste de un valor del pH apropiado para la precipitación en combinación con una precipitación térmica desde el material sobrenadante de la etapa 1. Para ello se escoge un valor del pH situado en la región del punto isoeléctrico de la proteína, en combinación con un aumento de la temperatura por encima de la temperatura ambiente.

Éste corresponde, por su parte, a las condiciones de la precipitación desde un medio ácido a una temperatura elevada - es accesible a un valor del pH comprendido entre 2-6 y a una temperatura de 50 a 85ºC.

Acerca de las características del producto se ha de afirmar complementariamente que:

De manera sorprendente, mediante el procedimiento conforme al invento, que no requiere ningún procedimiento ni ninguna etapa de proceso caro/a o complicado/a, y que es muy rápido, con una combinación de unas sencillas etapas de procedimiento, se puede alcanzar el objetivo solicitado, en particular, los equipos requeridos son además baratos en su adquisición y en su funcionamiento.

Es muy ventajoso el hecho de que en el procedimiento no se tiene que usar ningún aditivo químico, tal como p.ej. enzimas, agentes desinfectantes y blanqueadores ópticos.

Es sorprendente, también en lo que respecta a las características o respectivamente a las propiedades del producto, que mediante el fraccionamiento no sólo se aíslan unas proteínas con un intervalo especial de pesos moleculares, sino también una fracción, que posee todas las propiedades exigidas: ella es altamente nutritiva, de color neutro, no tiene ningún pronunciado sabor a plantas por ejemplo a patatas, tiene unos pequeños contenidos de lisino-alanina, poca cantidad de glicoalcaloides así como unas funcionalidades tecnológicas, tales como la fijación de agua y la fijación de aceites (agente emulsionante). Esto es especialmente sorprendente, ya que la fracción proteínica precipitada es casi insoluble en agua.

Seguidamente, se ilustra más detalladamente el invento con ayuda de unos Ejemplos de realización, a los que éste no está restringido en absoluto.

Las condiciones del proceso para la primera etapa, la primera etapa de fraccionamiento, son: desde la temperatura ambiente hasta 50ºC, a un pH de 2-7, un separador en forma de centrifugadora. Esta fracción proteínica separada de tal manera que tiene un peso molecular (PM) de aproximadamente 100-600 kD, se adecua, por ejemplo, como un pienso habitual, tal como se utiliza actualmente la mayor parte de la proteína de patata, que no ha sido separada. Típicamente, en estas condiciones, conjuntamente con la proteína de patata de alto peso molecular, se separan ciertas proteínas unidas con moléculas no proteicas, tales como glicoproteínas, fosfoproteínas, lipoproteínas, proteínas convertidas en complejos con metales etc., pero también la mayor parte de los glicoalcaloides y los polifenoles.

En la segunda etapa se efectúa la separación de la fracción diana mediante: una precipitación a un pH de 2-6, de manera preferida a un pH desde 3,5 hasta 5,5 y a 50-85ºC, de manera preferida a 75 hasta 85ºC, y una separación de la fracción proteínica de patata precipitada desde el jugo de patata con una centrifugadora decantadora. Una singularidad de la proteína de patata es el hecho de que se precipita tanta más cantidad de proteína cuanto más ácido es el valor del pH que se ajusta. En los casos de todas las otras proteínas, tanto vegetales como también de procedencia animal, la precipitación es máxima junto al punto isoeléctrico y es también óptima en lo que respecta a la "calidad de los copos". En el caso de la proteína de patata en el jugo de patata, esto sucede a pH 5,4, lo que corresponde casi al pH natural del jugo de patata (pH 5,6).

La proteína de patata tiene todavía una segunda singularidad: la coagulación térmica, por encima de 40ºC, es irreversible en el caso de la proteína de patata. Los parámetros garantizan también la pureza microbiológica del producto, por lo tanto no es necesario realizar ninguna pasteurización adicional. No se utiliza ninguna temperatura que sea desde alta hasta muy alta ni ningún medio ácido, y por lo tanto se forma sólo una pequeña cantidad de lisino-alanina.

El producto proteínico obtenido de esta manera poseía un contenido de proteínas de aproximadamente 75% en cuanto a sustancia seca.

Una purificación de esta fracción proteínica en bruto con un PM de 14 a 97 hasta llegar a la calidad de un material aislado, es decir > 80, de manera preferida > 85% de proteína en la sustancia seca, se efectúa mediante lavado con agua corriente, en frío (a la temperatura ambiente) o en caliente (de manera preferida a 60 hasta 85ºC), a un pH neutro o acidificado a un pH desde 4 hasta 7, es decir en unas condiciones que están situadas cerca de las condiciones de precipitación pero que son un poco más moderadas. Una típica realización se efectúa en varias etapas, por ejemplo, en unos decantadores conectados en serie, aportándose delante de cada decantador la mitad del agua de lavado, o en contracorriente, es decir que toda el agua de lavado se aporta delante del segundo decantador y se retira del proceso en la parte superior del primer decantador.

La fracción proteínica de patata producida conforme al invento evita las desventajas antes descritas de las conocidas proteínas de patata (el color, el amargor, la alergenidad, los glicoalcaloides, los productos de disociación antinutritivos, el sabor propio, la carencia de funcionalidad) mediante una separación por lavado o una separación conjunta de estas sustancias con las proteínas de la primera etapa. Podrían ser antinutritivas algunas enzimas, en este contexto destacan, por su parte, los agentes inhibidores de proteasas que, por ejemplo, en el tubérculo de patata tienen unas funciones antibacterianas. De acuerdo con la bibliografía, estas enzimas tienen un bajo PM, de tal manera que se puede suponer con seguridad que éstas no están contenidas en la fracción que se ha descrito aquí. Además de esto, el tratamiento térmico da lugar a una desnaturalización y una desactivación, a lo que apunta también la escasa solubilidad de 2 a 5% de la fracción proteínica.

Sustancias contaminantes: como sustancias contaminantes, en las patatas, aparte naturalmente de los venenos "normales" del medio ambiente tales como metales pesados y plaguicidas, sólo se presentan ciertos glicoalcaloides (solanina, etc.). Su separación se efectúa en la etapa 1, tal como se ha descrito antes. Un potencial alérgeno de tales proteínas de patata es desconocido y esta fracción proteínica de patata se adecua por lo tanto también para la producción de especiales alimentos vegetales exentos de sustancias alérgenas y de productos cosméticos.

De acuerdo con la SDS-PAGE (electroforesis en gel de poliacrilamida), los pesos moleculares de las diferentes proteínas de la fracción proteínica de patata conforme al invento son de 14, 20, 22, 40 y 97 kD. La fracción se compone en lo esencial de patatina (40 kD) y de unas proteínas de 20/22 kD, el resto es esencialmente despreciable.

La fracción proteínica de patata producida de esta manera tenía las siguientes propiedades:

como máximo 150 ppm de glicoalcaloides

como máximo 1% de almidón

como máximo 1% de azúcares

como máximo 1% de fibras en bruto*

punto isoeléctrico: aproximadamente 5,4

valor del pH de 4,0 a 6,0

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como máximo 5% de cenizas:

capacidad de emulsionamiento de 1:4:4 a 1:4:6

solubilidad - de 2% hasta 5% (en agua a la temperatura ambiente y también en agua caliente)

capacidad de fijación de agua: 1:4 hasta 1:5.

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Medición de la capacidad de emulsionamiento

25 g de una proteína se suspenden en 100 g de agua con una Ultraturrax. Después de esto, mediando un dispersamiento adicional, se añade lentamente y en porciones un aceite (p.ej. aceite de pepitas de girasol, aceite de colza, aceite de oliva, etc.) hasta que la emulsión se rompa. Se indica la capacidad de fijación de aceite o la capacidad de emulsión en la relación entre las 3 sustancias que tienen la máxima fijación de aceite. 1 : 4 : 6 significa que una mezcla de 1 parte de proteína y 4 partes de agua puede fijar 6 partes de un aceite, es decir que, después de la adición de más que 150 g del aceite a la suspensión antes mencionada, se rompe la suspensión de ensayo.

Determinación de la capacidad de fijación de agua

5 g de proteína se pesan inicialmente en 95 g de agua y la suspensión se agita durante 1 h. Después de esto se centrifuga (20 min, 3.500 g), el material sobrenadante se trasiega con precaución (en determinadas circunstancias, el último resto se ha de separar por pipeteo) y se pesa finalmente la proteína húmeda.

(peso en húmedo - peso en seco)/peso en seco = capacidad de fijación de agua

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La composición de aminoácidos de la fracción proteínica de patata obtenida de esta manera con un peso molecular comprendido entre 14 y 97 kD fue (con fluctuaciones típicas de los productos naturales):

1

Los aminoácidos esenciales están subrayados. El contenido total de aminoácidos esenciales es de 40,8% hasta 43,1%. La suma de los aminoácidos en la sustancia seca es de 95,6%, en OS de 91,5%, proteína en bruto (N*6,25) 85,4% en la sustancia seca.

En esta fracción proteínica, el alto valor nutritivo de la proteína de patata se hace accesible a los seres humanos, y simultáneamente, a los elaboradores, que producen alimentos confeccionados, se les pone a disposición una proteína, que ofrece las mencionadas ventajas tecnológicas.

A una temperatura más alta, la proteína es dañada en exceso, y sus valiosas propiedades, que la hacen tan útil para su aplicación en alimentos son destruidas crecientemente: el sabor neutro, el color claro, la solubilidad, asimismo todas las otras funcionalidades, la estructura es queratinizada y la digestibilidad disminuye. En el líquido de fruto de patata queda la fracción proteínica, que también permanece soluble en estas condiciones.

Producción de proteínas de patata

Se lavaron 50 kg de patatas de la variedad Saturna, se desmenuzaron en un molino y el líquido de fruto de patata se obtuvo mediante prensado de los fragmentos desmenuzados por frotamiento en una centrifugadora mediando adición de bisulfito de sodio. 25 l de este líquido de fruto de patata se llevaron con ácido clorhídrico a un valor del pH de 4,6, y, por su parte, el material precipitado con el lodo de proteínas, los polifenoles y los glicoalcaloides, se separó por centrifugación. El material sobrenadante, se calentó durante 30 min a 75ºC. Se formó un material precipitado de color blanco, que se separó en una centrifugadora. El material precipitado se lavó con agua en otras dos etapas de lavado a una temperatura de 70ºC y se obtuvieron 0,25 kg de sustancia seca en forma de un polvo de color claro.

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Utilización de la fracción proteínica de patata como agente emulsionante en una crema de ensalada hipoalérgena

43,2% de aceite de nabina se mezclaron agitando con 10% de yema salada, 34,08% de agua, 6,00% de proteína de patata, 1,15% de NaCl, 7,2% de azúcar, 0,5% de fibras de patata, 0,03% de pimentón, 0,01% de carotina, 0,5% de pimienta blanca, 7,14% de vinagre de aguardiente y 0,64% de mostaza picante. Resultó una crema de ensalada hipoalérgena, en la que se pudo evitar la utilización del almidón y de las proteínas que se utilizan usualmente como agentes espesantes y como agentes emulsionantes, la cual tenía una buena estabilidad en emulsión así como una buena durabilidad y a la que no se podía poner reparos en cuanto al sabor.

Utilización de la fracción proteínica de patata como agente emulsionante en un ketchup de tomate hipoalérgeno

30% de una médula de tomate concentrada al doble, 35,4% de agua, 9,5% de vinagre de aguardiente al 10%, 19,00% de azúcar, 2,3% de sal común, 2,5% de proteína de patata, 0,5% de fibras de patata y 0,8% de ácido cítrico se mezclaron agitando. En este caso, se obtuvo un ketchup exento de agentes conservantes mediando cambio del almidón de trigo que se utiliza normalmente, para los alérgicos al gluten.

Masa de fideos reducida de hidratos de carbono

150 g de huevo entero, 400 g de proteína de patata, 5 g de flor de harina de guar, 100 g de agua, 60 g de fibras de patata y 6 g de sal común se amasaron para dar una masa de fideos y se cambiaron de conformación para dar fideos así como se secaron. Se obtuvo un producto con un bajo contenido de hidratos de carbono, en particular con un pequeño contenido de hidratos de carbono que son rápidamente absorbibles, que se adecua para la reducción del peso así como para diabéticos.

Sopa de crema de zanahorias enriquecida con proteínas

300 g de zanahorias, 200 g de patatas, 40 g de cebolletas, 15 g de perejil, 500 g de agua, 100 g de proteínas de patata, 10 g de jugo de limón, 250 g de leche, 100 g de nata ácida, 2 g de pimienta negra y 17 g de sal común se elaboraron para dar una sopa de 1.534 g. Esta sopa se adecua en particular como alimento de reconstitución enriquecido con proteínas.

A pesar de que el invento se ha ilustrado con ayuda de unos ejemplos de realización preferidos, para un experto en la especialidad es evidente que dentro del marco de las reivindicaciones son posibles múltiples y variadas modificaciones de los mismos, que caen asimismo dentro del ámbito de protección.

Claims (8)

1. Procedimiento para la producción de una fracción proteínica coagulada de fruto de tubérculo con un peso molecular medio comprendido entre 14 kD y 97 kD, caracterizado porque:

el jugo de fruto de tubérculo se dispone previamente en una solución acuosa;

se precipita una fracción proteínica de fruto de tubérculo de alto peso molecular, cuya cantidad principal posee un peso molecular de más que 100 kD hasta 600 kD, mediante ajuste de un valor del pH ácido de 2-7 y/o de una temperatura de 25-50ºC, y mediante una separación por medios mecánicos de la fracción que ha precipitado de esta manera;

se precipita una fracción proteínica coagulada de fruto de tubérculo, de peso molecular mediano, en caliente mediante tratamiento de la solución, que se obtiene después de haber separado la fracción proteínica de fruto de tubérculo de alto peso molecular, a un pH de 2 hasta 7, de manera preferida a un pH de 3 hasta 6, de manera especialmente preferida a un pH 4 hasta 5, y a una temperatura comprendida entre 60 y 90ºC, de manera preferida a 80ºC y

se separa por medios mecánicos la fracción proteínica coagulada de fruto de tubérculo, de peso molecular mediano, el cual está comprendido entre 14 kD y 97 kD, estando situado el centro de importancia de la distribución de los pesos moleculares entre 20 kD y 60 kD.

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2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que está además caracterizado porque se lava la fracción proteínica coagulada de fruto de tubérculo, de peso molecular mediano, que se ha obtenido de esta manera, mediante por lo menos un proceso de suspensión con agua a un valor del pH neutro o ácido, que está situado por encima del valor del pH al que tiene lugar la precipitación, a la temperatura ambiente o a una temperatura situada por debajo de la temperatura de precipitación y mediante una separación por medios mecánicos de la fracción proteínica coagulada de fruto de tubérculo de peso molecular mediano.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque se seca la fracción proteínica de fruto de tubérculo que se ha lavado.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la separación por medios mecánicos se efectúa con un decantador.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las etapas de separación se llevan a cabo en condiciones contrarias a una oxidación, así como mediante adición de un agente de reducción, tal como ácido ascórbico o bisulfito de sodio; el trabajo bajo un gas protector y el trabajo en unas instalaciones que son estancas a los gases.

6. Fracción proteínica de fruto de tubérculo de peso molecular mediano, que es producible según un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque tiene un peso molecular comprendido entre 14 kD y 97 kD, estando situado el centro de importancia de la distribución de pesos moleculares entre 20 kD y 60 kD.

7. Fracción proteínica de fruto de tubérculo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque es una fracción proteínica de patata con los siguientes parámetros:

valor del pH: 4,0 hasta 6,0

solubilidad: 2 hasta 8% en agua a la temperatura ambiente.

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8. Utilización de la fracción proteínica de fruto de tubérculo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores como un alimento, un aditivo para alimentos, un aditivo para medicamentos, un pienso, en el sector cosmético, como una proteína técnica y como un pegamento.