ES2348963T3 - Utilizacion cosmetica de micelas de proteinas de suero. - Google Patents

Abstract

Utilización de micelas de proteínas, especialmente micelas de proteína de suero, como medio abrasivo.

Description

Campo de la invención

La presente invención se refiere a la utilización de micelas de proteínas de suero como agentes abrasivos, en particular en composiciones cosméticas y se refiere asimismo a un procedimiento para la obtención de dichas composiciones.

Antecedentes

Se utilizan habitualmente en el sector de los cuidados sanitarios y cosméticos composiciones heterogéneas que contiene agentes abrasivos, tales como pastas granulares o líquidos granulares.

La solicitud de patente WO 03000215 da a conocer, por ejemplo, una composición de pasta para dientes que contiene como agente abrasivo materiales inorgánicos en polvo, a efectos de eliminar la película de proteínas que se forma sobre las superficies de los dientes.

El documento US 6.036.966 se refiere a composiciones tópicas que contienen un componente ligeramente abrasivo en polvo, seleccionado a partir de materiales en polvo inorgánicos, jabones metálicos o materiales en polvo orgánicos, tales como celulosa microcristalina para retexturizar la piel.

El documento DE 1 97 18 848 A1 da a conocer un agente para tratamiento de la celulitis que comprende suero en polvo y sal marina como abrasivo.

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El documento US 5.882.705 se refiere a composiciones alimenticias que comprenden una composición micelar de proteína de suero.

Existen todavía muchas otras áreas sin explorar en el sector de los productos granulares y sus utilizaciones.

Por lo tanto, es un objetivo de la presente invención dar a conocer una alternativa a los medios abrasivos utilizados en la técnica.

Resumen de la invención

De acuerdo con lo anterior, este objetivo es conseguido por medio de las características de las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes desarrollan adicionalmente el concepto central de la presente invención.

Para conseguir este objetivo, se propone, de modo general, la utilización de micelas de proteínas, por ejemplo, la utilización de micelas de proteínas de suero como medio abrasivo. En particular, la presente invención se refiere a la utilización tópica de micelas de proteínas de suero.

En otro aspecto de la invención, se da a conocer una composición cosmética que comprende micelas de proteína de suero.

Un tercer aspecto de la invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una composición cosmética.

Otro aspecto adicional se refiere a un producto que se puede obtener mediante dicho procedimiento.

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Figuras

La presente invención se describe de manera adicional a continuación, haciendo referencia a algunas realizaciones preferentes que se muestran en las figuras adjuntas, en las que:

La figura 1 muestra el resultado de un experimento que demuestra el efecto de pH y tratamiento térmico en la micelicación de β-lactoglobulina.

La figura 2 muestra un medio para determinar el pH de micelicación para un preparado comercial (Bipro®, Batch JE032-1-420) utilizando mediciones de turbidez a 500 nm.

La figura 3 es una micrografía con Microscopio Electrónico de Transmisión de micelas de proteínas de suero (2% en peso, WPI 95, Lactalis) a pH 7,4. La barra de escala es de 200 nm.

La figura 4 muestra el resultado de un experimento de evaluación de la intensidad iónica (Arginina HCl) sobre la formación de micelas de proteína a un pH constante de 7,0.

La figura 5 muestra la estabilidad de volumen (FVS) de una espuma esterilizada mediante 1% en peso de micelas de β-lactoglobulina (Davisco) a pH 7,0 en presencia de Arginina HCl 60 mM en comparación con β-lactoglobulina no micelizada.

La figura 6 muestra el diámetro hidrodinámico equivalente basado en intensidad de la proteína de suero obtenida por tratamiento térmico de una dispersión de 1% en

peso de β-lactoglobulina durante 15 minutos a 85ºC y un pH comprendido entre 2 y 8. Se obtienen las micelas de

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proteína a pH 4,25 (cargadas positivamente con un potencial zeta alrededor de +25 mV) y a pH 6,0 (cargadas negativamente con un potencial zeta aproximadamente de -30 mV). El diámetro hidrodinámico en promedio Z de las micelas era de 229,3 nm a pH 4,25 y 227,2 nm a pH 6,0. Se muestran las micrografías correspondientes de las micelas obtenidas por TEM después de tinción negativa. Las barras

de escala son de 1 µm.

La figura 7 muestra una estructura muy esquemática de una micela de proteína de suero.

La figura 8 muestra una micrografía SEM (Scanning electron microscopy) (“Microscopio electrónico de escaneado”) de una micela de proteína de suero en polvo obtenida después de secar por pulverización una dispersión con un contenido de 20% de proteínas después de microfiltrado.

La figura 9 es una micrografía TEM con tinción negativa de una dispersión de micelas de proteína de suero obtenida con un contenido de 4% de proteína.

La figura 10 es una micrografía TEM con tinción negativa de una dispersión de micela de proteína de suero obtenida con un contenido de proteína del 20% después de microfiltrado.

La figura 11 muestra la estabilidad térmica de una dispersión de micelas de proteína de suero obtenida para 10% de contenido de proteínas después de microfiltrado a pH 7,0 en presencia de NaCl después de calentamiento a 85ºC durante 15 minutos.

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La figura 12 muestra la estabilidad térmica de una dispersión de proteínas de suero obtenida con un contenido de proteína de 4% a pH 7,0 en presencia de NaCl después de calentamiento a 85ºC durante 15 minutos.

La figura 13 es una micrografía TEM después de tinción negativa de una dispersión de micelas de proteína de suero al 4% basada en material en polvo liofilizado de micelas de suero puro después de dispersión a 50ºC en agua desionizada.

La figura 14 es un gráfico que muestra la distribución de tamaño de las micelas obtenidas por el procedimiento de la invención utilizando un aislado de proteína de suero Prolacta 90 al 4% tratado a pH 5,9.

La figura 15 es una micrografía SEM que muestra la estructura interna después de corte de un gránulo de material en polvo liofilizado correspondiente a la figura

8.

La figura 16 es una micrografía TEM con tinción negativa de una dispersión de micelas de proteína de suero al 4% basada en un material en polvo de micelas de proteína de suero liofilizado puro después de permanecer a temperatura ambiente en agua desionizada. La barra de escala es de 0,5 micras.

La figura 17 es una vista esquemática de un recubrimiento WPM por SBO (butil oleato sulfatado) después de incrementar la proporción de mezcla a pH 3,0. Círculo gris: WPM con cargas superficiales positivas. Cabeza negra+cola: cabeza cargada negativamente y cola hidrofóbica de SBO.

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La figura 18 es una fotografía de un concentrado de micelas de proteína de suero al 20% obtenida después de evaporación en el que se añadió 4% de NaCl.

Descripción detallada de la invención

De acuerdo con la presente invención las micelas de proteína, tales como micelas de proteínas de suero, pueden ser utilizadas como medio abrasivo.

Las micelas de proteínas del suero que pueden ser utilizadas en el contexto de la presente invención se han representado en la figura 7, en la que las proteínas del suero están dispuestas de manera tal que las partes hidrofílicas de las proteínas están orientadas hacia la parte externa de la micela y las partes hidrofóbicas de las proteínas están orientadas hacia el “núcleo” interno de la micela. Esta configuración energéticamente favorable ofrece buena estabilidad a estas estructuras en un ambiente hidrofílico.

La estructura de micela específica se puede apreciar de las figuras, en particular las figuras 3, 9, 10 y 13 de manera que las micelas utilizadas en la presente invención consisten esencialmente en aglomerados esféricos de proteína de suero desnaturalizada.

Las micelas de proteína de suero pueden ser producidas por un procedimiento de ajuste inicial del pH y/o intensidad iónica de una solución acuosa de proteína de suero nativa y sometiendo luego dicha solución a la acción del calor. Este procedimiento se describe de manera más detallada más adelante.

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Las micelas de proteína de suero producidas de esta forma tienen un carácter dual (hidrofílicas e hidrofóbicas). Ciertamente, la disposición de las proteínas de suero desnaturalizadas en una estructura de micela parece permitir la interacción con una fase hidrofóbica, por ejemplo, una gotita de grasa o de aire y una fase hidrofílica. Las micelas de proteína de suero tienen, por lo tanto, características perfectas de emulsión y de formación de espuma.

Además, las micelas de proteínas de suero utilizadas en la presente invención son producidas de manera tal que tienen una distribución de tamaños extremadamente estrecha (ver figura 14), de manera que más del 80% de las micelas

producidas

tienen un tamaño menor de 1 micra.

Preferentemente,

las micelas de proteína de suero

utilizadas

en la presente invención tendrán dimensiones

comprendidas entre 100nm y 900nm, más preferentemente entre 100-770nm y de modo más preferente entre 200 y 400nm.

El diámetro medio de las micelas se puede determinar utilizando un microscopio electrónico de transmisión (TEM). Para ello, las muestras líquidas de micelas son encapsuladas en tubos de gel de agar. La fijación es conseguida por inmersión en una solución al 2,5% de glutaroldehido en tampón de cacodilato 0,1M, pH 7,4 y fijación posterior con tetróxido de osmio al 2% en el mismo tampón, conteniendo ambas soluciones 0,04% de rojo de rutenio. Después de deshidratación en una serie de etanol graduada (70, 80, 90, 96, 100% de etanol), las muestras son

embebidas en resina Spurr (Spurr/etanol 1:1, 2:1, 100%).

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Después de polimerización de la resina (70ºC, 48 horas) se cortan secciones semidelgadas y ultra delgadas con un ultra microtomo UCT de ultra corte Leica. Las secciones ultra delgadas con tinción de uranil acetato acuoso y citrato de plomo son examinadas mediante microscopio electrónico de transmisión (Philips CM12, 80 kV).

Sin desear limitación por ninguna teoría, se cree que durante la formación de las micelas, las micelas alcanzan una dimensión “máxima” debido a la carga electrostática global de las micelas que repele cualquier molécula adicional de proteína, de manera tal que la micela no puede crecer ya en cuanto a tamaño. Esto explica la estrecha distribución de tamaños observada (ver figura 14).

Las micelas de proteína de suero utilizadas en la presente invención pueden ser producidas a partir de cualquier aislado o concentrado de proteína de suero de tipo comercial, es decir, proteínas de suero obtenidas por cualquier procedimiento para la preparación de proteínas de suero conocido en la técnica, así como soluciones de proteína de suero preparadas a partir de aquéllos o

proteínas tales como β-lactoglobulina (BLG), α-lactalbúmina y albúmina de suero. En particular, el suero dulce obtenido como subproducto en la fabricación del queso, el suero ácido obtenido como subproducto de la fabricación de la caseína, el suero nativo obtenido por microfiltrado de leche o suero de cuajo obtenido como subproducto en una fabricación de caseína de cuajo, se pueden utilizar como fuentes de proteínas de suero. La proteína de suero puede

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proceder de cualquier fuente individual o de mezclas de cualesquiera de estas fuentes.

Los aislados de suero utilizados para producir las micelas de proteína de suero utilizadas en la presente invención no quedan restringidas a las de origen bovino, sino que incluyen los aislados de suero procedentes de cualquier especie de animal mamífero tal como ovejas, cabras, caballos y camellos. Asimismo, los preparados de suero pueden ser mineralizados, desmineralizados o ligeramente mineralizados. Por “ligeramente mineralizados” se desea indicar cualquier preparado después de eliminación de los minerales libres que son dializables o diafiltrables, pero que mantiene minerales asociados por mineralización natural después de la preparación del concentrado o aislado de proteína de suero, por ejemplo. Estas preparaciones de suero “ligeramente mineralizadas” no han tenido ningún enriquecimiento específico en minerales.

Para la fabricación de micelas de proteína de suero, las proteínas de suero se pueden encontrar presentes en solución acuosa en la cantidad de 0,1% en peso a 12% en peso, preferentemente en una cantidad de 0,1% en peso a 8% en peso, más preferentemente en una cantidad de 0,2% en peso a 7% en peso, incluso más preferentemente en una cantidad de 0,5% en peso a 6% en peso y de modo más preferente en una cantidad de 1% en peso a 4% en peso en base al peso total de la solución.

La solución acuosa de la preparación de proteína de suero que se encuentra presente antes de la etapa de

micelización puede comprender también compuestos

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adicionales tales como subproductos de los procedimientos de producción de suero respectivos, otras proteínas, gomas, carragenanos o carbohidratos. La solución puede contener también otros ingredientes alimenticios (grasas, carbohidratos, extractos de plantas, etc.). La cantidad de dichos compuestos adicionales no supera en general 50% en peso, preferentemente 20% y más preferentemente no supera 10% del peso total de la solución.

La proteína del suero así como las fracciones y/o las proteínas principales de la misma, se pueden utilizar en forma purificada o también en forma de producto en bruto. El contenido de cationes bivalentes en la proteína del suero para la preparación de las micelas de proteínas del suero puede ser menor de 2,5%, preferentemente menor de 0,2%. De manera más preferente, las proteínas de suero son completamente desmineralizadas.

Los valores de pH y la intensidad iónica son factores importantes en la fabricación de micelas de proteína de suero. Por lo tanto, para muestras extensamente dializadas que carecen virtualmente de cationes libres o que están completamente agotadas de ellos, tales como Ca, K, Na, Mg, cuando se lleva a cabo el tratamiento térmico durante un periodo de tiempo comprendido entre 10 segundos y 2 horas a un pH por debajo de 5,4 se obtiene cuajo, mientras que a un pH superior a 6,8, se tienen como resultado proteínas solubles de suero (ver figura 1). Por lo tanto, solamente dentro de estos límites estrechos de pH las micelas de proteínas de suero pueden ser obtenidas con un diámetro

menor de 1µm. Estas micelas tendrán una carga global

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negativa. La misma forma de micelas puede ser también obtenida simétricamente por debajo del pH isoeléctrico, es

decir,

de 3,5 a 5,0, más preferentemente de 3,8 a 4,5,

resultando

en micelas cargadas positivamen te (ver f igura

6).

Por lo tanto, a efectos de obtener micelas cargadas positivamente, se puede realizar la micelización de las proteínas del suero en una solución libre de sales a un valor de pH ajustado entre 3,8 y 4,5 dependiendo del contenido de minerales de la fuente de proteínas.

De manera más específica, para obtener micelas cargadas negativamente, el pH es ajustado a un rango de 5,6 a 6,4 o incluso de 5,8 a 6,0 para un contenido bajo de cationes bivalentes (por ejemplo menos de 0,2% en el polvo de proteína de suero inicial).

Las condiciones de formación de las micelas de proteína de suero pueden ser normalizadas por desmineralización, por cualquiera de las técnicas de desmineralización conocidas (diálisis, ultrafiltración, osmosis inversa, intercambio iónico, cromatografía, etc.) cualquier forma de proteínas de suero de tipo líquido con una concentración de proteína comprendida entre la de suero dulce, permeado por microfiltración de la leche o suero ácido (contenido de 0,9% de proteínas) hasta una concentración de 30% de contenido de proteínas. La diálisis se puede hacer contra agua (destilada, desionizada o blanda) pero dado que esto permitirá solamente la eliminación de los iones débilmente unidos a las proteínas

del suero, es habitual dializar contra un pH ácido por

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debajo de 4,0 (orgánico o inorgánico) para controlar mejor la composición iónica de las proteínas del suero. Al proceder de este modo, la formación de micelas de proteínas del suero se encontrará por debajo de 7,0, usualmente comprendida entre 5,8 y 6,6.

Antes de calentar la solución acuosa de proteína de suero, el pH se ajusta de manera general por la adición de ácido tal como ácido clorhídrico, ácido fosfórico, ácido acético, ácido cítrico, ácido glucónico o ácido láctico. Cuando el contenido mineral es elevado, el pH se ajusta en general por la adición de una solución alcalina tal como hidróxido sódico, hidróxido potásico o hidróxido amónico.

De manera alternativa, si no se desea etapa de ajuste de pH es posible ajustar la intensidad iónica de la preparación de proteína de suero manteniendo constante el pH. Entonces, la intensidad o fuerza iónica puede ser ajustada por iones orgánicos o inorgánicos de manera tal que permite la micelización para un valor constante de pH de 7. La figura 4 muestra las micelas siendo formadas a un pH constante de 7,0 mientras la intensidad iónica varía por la adición de 70-80 mM de arginina HCl.

Se puede añadir además un tampón a la solución acuosa de proteína de suero a efectos de evitar un cambio sustancial del valor del pH durante el tratamiento térmico de la proteína de suero. En principio, el tampón se puede seccionar a partir de cualquier sistema de tampón, es decir, ácido acético y sus sales tales como, por ejemplo, acetato sódico o acetato potásico, ácido fosfórico y sales

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del mismo, por ejemplo NaH2PO4, Na2HPO4, KH2PO4, K2HPO4 o ácido cítrico y sales del mismo, etc.

Ajustando el pH y/o la intensidad iónica de la solución acuosa antes de calentamiento tiene como resultado un proceso controlado que da lugar a micelas con dimensiones comprendidas entre 100nm-900nm, preferentemente 100-700nm y más preferentemente 200-400nm. Preferentemente la distribución de micelas con dimensiones entre 100-700nm es superior a 80% cuando se lleva a cabo el proceso que se describe (ver figura 14).

Después de ajustar el pH y/o la intensidad iónica, la solución acuosa de proteína de suero inicial es sometida a tratamiento térmico. A este respecto, a efectos de obtener micelas de proteína de suero es importante tener la temperatura en el rango de 80 a 98ºC, preferentemente de 82 a unos 89ºC, más preferentemente de 84 a unos 87ºC y más preferentemente a unos 85ºC.

Una vez se ha alcanzado la temperatura deseada, la solución es mantenida a esa temperatura durante un mínimo de 10 segundos y un máximo de 2 horas. El tiempo durante el cual la solución acuosa de proteína de suero es mantenida a la temperatura deseada se ha comprendido entre 12 y 25 minutos, más preferentemente entre 12 y 20 minutos, o más preferentemente unos 15 minutos.

El tratamiento térmico puede ser conseguido también en un horno de microondas o cualquier equipo similar que permite el calentamiento por microondas con una proporción tiempo/cantidad de 10 s/10 mL para una solución de proteína

al 4% en peso calentada en un aparato de 1500 W hasta la

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temperatura de ebullición (98ºC a una altitud de 833 m). También se puede utilizar un procedimiento continuo por adición de 8 o más magnetrones alrededor de un tubo de vidrio potencialmente prolongado por un tubo de soporte para incrementar el tiempo de incubación.

Tal como se ha mostrado en la figura 2, las mediciones de turbidez son una indicación de la formación de las micelas. La turbidez medida por absorbancia a 500 nm es en general de 3 unidades de absorbancia para 1% de solución de proteína, pero puede alcanzar 16 unidades de absorbancia cuando el rendimiento de la micelización es aproximadamente 80% (ver figura 2).

Para ilustrar adicionalmente el efecto de la formación de micelas a partir de un punto de vista fisicoquímico, se ha calentado una dispersión al 1% en peso de Bipro® durante 15 minutos a 85ºC a pH 6,0 y 6,8 en MilliQ de agua. El diámetro hidrodinámico de los agregados obtenidos después de tratamiento térmico ha sido medido por dispersión de luz de tipo mecánico. El peso molecular aparente de los agregados ha sido determinado por dispersión de luz estática utilizando el llamado gráfico Debye. La hidrofobicidad superficial se comprobó utilizando una probeta hidrofóbica ANS y grupos tiol accesibles libremente por el método DTNB utilizando cisteína como aminoácido estándar. Finalmente, la morfología de los agregados fue estudiada por tinción TEM negativa. Los resultados se presentan en la tabla 1.

De la tabla 1 es evidente que las micelas de proteína de suero que se formaron al pH 6,0 permiten que la proteína

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disminuya su hidrofobicidad superficial específica ANS por un factor de 2 en comparación con proteínas de suero no miscelizadas calentadas en las mismas condiciones pero a pH 6,8. La formación de micelas puede ser apreciada también en 5 el peso molecular muy elevado de 27 x 106 g.mol-1 en comparación con 0,64 X 106 g.mol-1 no miscelizada, indicando un estado muy condensado de la materia dentro de las micelas (baja cantidad de agua). De modo interesante, el

potencial ζ de las micelas es incluso más negativo que en

10  las proteínas no miscelizadas aunque estas últimas hayan sido formadas a un pH más básico que las micelas. Este es el resultado de una superficie más hidrofílica de las micelas expuestas al disolvente. Finalmente, se debe observar que la reactividad del tiol de las micelas es

15  mucho menor que la de las proteínas no miscelizadas a causa del distinto pH del tratamiento térmico.

Tabla 1: Propiedades fisico-químicas de los agregados de proteínas de suero solubles obtenidos por tratamiento térmico (85ºC, 15 min) de una dispersión de proteína 1% en peso en presencia o ausencia de NaCl.

Hidrofobicidad Grupos SH

Peso

Diámetro superficial de accesibles

molecular Potencial

pH hidrodinám Morfología la proteína (nmol

MW (x 106 imagen1 (mV)

ico (nm) (imagen2 g.mmol-1 SH.mg-1

g.mol-1)

ANS) prot.)

27,02±8,0

Agregados

6,0 120,3±9,1 -31,8±0,8 105,4 3,5±0,4

9

lineales de micelas 6,8 56,2±4,6 0,64±0,01 esféricas -27,9± 1,2 200,8 6,8±0,5

20 

El rendimiento de conversión de las proteínas de suero nativas en micelas disminuye cuando la concentración inicial de proteínas aumenta antes del ajuste del pH y

25  tratamiento térmico. Por ejemplo, cuando se empieza con un

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aislado de proteína de suero Prolacta 90 (lote 673 de Lactalis), el rendimiento de la formación de micelas de proteína de suero disminuye de 85% (cuando se comienza con 4% de proteínas) a 50% (cuando se empieza con 12% de proteínas). A efectos de hacer máxima la formación de micelas de proteína de suero (>85% del contenido inicial de proteínas) es mejor empezar con una solución de proteínas de suero en solución acuosa que tiene una concentración de proteínas por debajo de 12%, preferentemente por debajo de 4%. Dependiendo del objetivo de aplicación final deseado, la concentración de proteínas se puede ajustar antes del tratamiento térmico para gestionar el rendimiento óptimo de las micelas de proteína de suero.

Dependiendo de la aplicación deseada, el rendimiento de las micelas antes de la concentración es un mínimo del 50%, preferentemente un mínimo de 80% y los agregados solubles residuales o contenido de proteínas solubles es preferentemente inferior a 20%. El tamaño promedio de las micelas se caracteriza por un índice de polidispersibilidad inferior a 0,200. Como consecuencia, la suspensión de color blanco obtenida es estable y tiene un aspecto lechoso en un amplio rango de pH 2-8. Se ha observado que las micelas de proteína de suero pueden formar agregados alrededor de pH 4,5 no existiendo, no obstante, signo de separación de fase macroscópica después de un mínimo de 12 horas a 4ºC.

La pureza de las micelas de proteína de suero se puede obtener determinando la cantidad de proteínas solubles residuales después de la producción. Las micelas son eliminadas por centrifugación a 20ºC y 26900 g durante 15

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minutos. El sobrenadante es utilizado para determinar la cantidad de proteínas en cubetas de cuarzo a 280 nm (1 cm de longitud de trayectoria de luz). Los valores se expresan como porcentaje del valor inicial antes de tratamiento térmico.

Proporción de micelas = (Cantidad inicial de proteínas

– cantidad de proteínas solubles) / Cantidad de proteínas iniciales

Utilizando el procedimiento que se describe, las micelas de proteína de suero no se someten a ningún esfuerzo mecánico que conduzca a la reducción del tamaño de partículas durante la formación, al contrario que en los procedimientos convencionales. El procedimiento induce una micelización espontánea de las proteínas del suero durante el tratamiento térmico en ausencia de cizallamiento.

Las micelas pueden obtenerse como suspensión o una dispersión en un líquido y pueden tener un tamaño comprendido entre 100 y 900 nm, preferentemente 100-770 nm, más preferentemente 200-400 nm.

Las micelas que se pueden obtener por el procedimiento que se describe a continuación son estructuras extremadamente estables, insolubles, que pueden ser utilizadas como medio abrasivo, de acuerdo con la presente invención.

Estas micelas pueden ser utilizadas como tales en la presente invención o pueden sufrir un proceso adicional, tal como concentración, secado por atomización, etc. conservando sus características de abrasión.

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Realmente, la concentración adicional de la dispersión de las micelas que se puede obtener después de tratamiento térmico se puede llevar a cabo, por ejemplo, por evaporación, centrifugación, sedimentación o microfiltrado.

El enriquecimiento de las micelas de proteína de suero para producir concentrados de las mismas ofrece la ventaja de que se puede obtener productos enriquecidos en proteínas a concentraciones que anteriormente no eran accesibles. De este modo, la suspensión de micelas puede ser concentrada a un contenido de proteínas superior a 4%, preferentemente superior a 10%, de manera más preferente superior a 20%.

La evaporación puede ser llevada a cabo alimentando la dispersión de micelas a un evaporador en situación de vacío, teniendo una temperatura comprendida entre 50ºC y 85ºC. El producto resultante tendrá, en general, el aspecto de un gel o una crema, tal como se muestra en la figura 18. Este producto de micelas puede ser utilizado como tal, como medio abrasivo, o como agente cosmético o en las composiciones cosméticas de la presente invención. Además, el 20% de concentrado de proteínas de las micelas de proteínas de suero que se pueden obtener por evaporación se

puede

texturizar en una textura expandible por

acidificación utilizando ácido láctico.

La

centrifugación puede ser llevada a cabo con

elevados

valores de aceleración (más de 2000 g) o una

aceleración

reducida (menos de 500 g) después de

acidificación de la dispersión de micelas de proteínas de suero con un pH menor de 5, preferentemente de 4,5.

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La sedimentación espontánea puede ser llevada a cabo en la dispersión de micelas de proteínas de suero por acidificación. Preferentemente, el pH será de 4,5 y el tiempo de sedimentación superior a 12 horas.

De manera alternativa, la concentración de las micelas de proteínas de suero utilizadas en la presente invención se puede conseguir por microfiltrado de la dispersión de micelas. Esta técnica de enriquecimiento posibilita no solamente concentrar las micelas de proteínas de suero al eliminar el disolvente, sino que posibilita también la eliminación de las proteínas no micelizadas (tal como proteínas nativas o agregados solubles). Por lo tanto, el producto final solamente contiene esencialmente micelas (comprobado por microscopio electrónico de transmisión, ver figuras 9 y 10). En este caso, el factor de concentración que es posible conseguir se obtiene después de que la velocidad de flujo inicial del permeado a través de la membrana ha disminuido a 20% de su valor inicial. Esto permite conseguir micelas con una concentración superior a 80%.

Se puede llevar a cabo un proceso adicional de las micelas de proteína de suero en la dispersión de micelas que se puede conseguir, utilizando el procedimiento que se describe a continuación.

Por ejemplo, las micelas de proteína de suero pueden ser dotadas de un recubrimiento, mediante un emulsionante, tal como fosfolípidos, por ejemplo, u otros agentes de recubrimiento, tal como goma de acacia, a efectos de

modular la funcionalidad de las micelas de proteínas de

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suero. Preferentemente, el recubrimiento es un emulsionante seleccionado entre butil oleato sulfatado, ésteres de ácido diacetiltartárico de mono y diglicéridos, ésteres de ácido cítrico de monoglicéridos, esteroil lactilatos y mezclas de los mismos. La figura 17 es una representación esquemática de dicho recubrimiento con butil oleato sulfatado.

Otros procesos, tales como secado, por ejemplo, por secado por pulverización, liofilización, secado por rodillos, etc. también se pueden llevar a cabo sobre las micelas de proteínas de suero. De este modo, el concentrado de proteínas de suero puede ser secado por pulverización con o sin adición de otros ingredientes, o se puede utilizar como sistema de suministro o elemento constitutivo a utilizar en una amplia gama de procedimiento, por ejemplo, producción de consumibles, aplicaciones cosméticas, etc.

La figura 8 muestra un material en polvo que se puede obtener por secado por pulverización sin la adición de ningún otro ingrediente adicional, teniendo un diámetro promedio de partículas superior a 1 micra debido a la agregación de micelas que tiene lugar durante el secado por pulverización. Un diámetro medio en volumen promedio de (D43) de los materiales en polvo de micelas de proteína de suero se encuentra entre 45 y 55 micras, preferentemente 51 micras. El diámetro medio de superficie (D32) de estos materiales en polvo se encuentra preferentemente entre 3 y 4 micras, más preferentemente es de 3,8 micras.

El contenido de humedad de los materiales en polvo obtenidos después de secado por pulverización es

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preferentemente menor de 10%, más preferentemente menor de 4%.

Este material en polvo de micelas de proteínas de suero se considera que es “puro”, dado que comprende un mínimo de 90% de proteínas de suero, de las que un mínimo de 80% adoptan forma de micelas.

Además, el material en polvo de micelas de proteínas de suero “puro” tiene una elevada capacidad de aglomeración para disolventes tales como agua, glicerol, etanol, aceites, disolventes orgánicos, etc. La capacidad de aglomeración de los materiales en polvo con respecto al agua es, como mínimo, del 50%, preferentemente, como mínimo, 90% y de manera más preferente un mínimo de 100%. Para disolventes tales como glicerol y etanol, la capacidad de aglomeración es de un mínimo de 50%. Esta característica de los materiales en polvo de micelas de proteínas de suero permite que éstos puedan ser pulverizados o rellenados con otros agentes activos seleccionados entre el grupo de péptidos, extractos de plantas, hidrolizados de proteínas, productos bioactivos, vitaminas, minerales, productos farmacéuticos, componentes cosméticos, etc. y mezclas de los mismos.

Los agentes activos pueden estar incluidos en el material en polvo en una cantidad de 0,1-50%. De este modo, el material en polvo puede actuar como portador de estos ingredientes funcionales.

Los ingredientes adicionales que pueden ser mezclados a las micelas de proteína de suero o un concentrado de las

mismas antes de secado por pulverización comprenden sales

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solubles o no solubles, pigmentos, grasas, emulsionantes, aromas, estractos de plantas, ligandos o agentes bioactivos (minerales, vitaminas, medicamentos…) y cualesquiera mezclas de los mismos. Los materiales en polvo de micelas de proteínas de suero de tipo mezclado resultantes comprenden micelas de proteínas de suero e ingredientes adicionales en una relación en peso comprendida entre 1:1 y 1:1000. Esto tiene como resultado aglomerados que comprenden además estos ingredientes adicionales, de manera tal que pueden ser utilizados, de acuerdo con la presente invención, como medios abrasivos que muestran características funcionales adicionales y ventajas desde el punto de vista de la salud dependiendo de los ingredientes adicionales utilizados. El polvo mezclado puede actuar, por ejemplo, como portador de agentes bioactivos.

Los materiales en polvo de micelas de proteínas de suero se caracterizan por una capacidad de flujo muy elevada que ofrece ventajas de utilización y transferencia fáciles. El ángulo de reposo de estos materiales en polvo es preferentemente menor de 35º, más preferentemente menor de 30º. Este ángulo de reposo tan bajo permite que los materiales en polvo sean utilizados como agentes de flujo, por ejemplo, en aplicaciones cosméticas.

Estos materiales en polvo pueden ser utilizados también, de acuerdo con la presente invención, por ejemplo, como medio abrasivo, como agente cosmético o en la fabricación de una composición cosmética.

Las dimensiones de las partículas en polvo, es decir, la dimensión de las propias micelas de proteínas de suero

-23 –

presenta

la ventaja de que las micelas de proteínas de

suero

son fácilmente perceptibles y actúan como agente

abrasivo

sin irritar la piel cuando se utilizan en

aplicaciones tópicas.

Una

característica importante de las micelas de

proteínas de suero con independencia de su forma (concentrado, suspensión, polvo seco, etc.) es que la estructura de micelas básica de las proteínas del suero se conserva. La figura 15 muestra un grado de polvo de proteínas de suero que ha sido seccionado, y en el que se pueden observar las micelas individuales de proteínas del suero. Además, la estructura de la micela se puede reconstituir fácilmente en disolventes. Por ejemplo, se ha demostrado que los materiales en polvo obtenidos a partir de un concentrado de micelas de proteínas de suero se puede redispersar fácilmente en agua a temperatura ambiente o a 50ºC. Las dimensiones y estructura de las micelas de proteínas de suero se conservan por completo en comparación con el concentrado inicial. Por ejemplo, en la figura 13 el concentrado de proteínas de suero secado por pulverización con una concentración de proteínas del 20% ha sido redispersado en agua desionizada a 50ºC con una concentración de proteínas de 50%. La estructura de las micelas ha sido comprobada mediante TEM y se puede comparar a la figura 10. Se obtuvo una forma similar de las micelas. El diámetro de las micelas se observó que era de 315 nm por dispersión de luz dinámica con un índice de polidispersión de 0,2. La figura 16 muestra también la dispersión de

-24 –

material en polvo de micelas de proteínas de suero liofilizadas en el que se han reconstituido las micelas.

El hecho de que las micelas de proteínas de suero y solamente una pequeña fracción agregada se observaron en solución después de reconstitución del material en polvo secado por pulverización o liofilizado confirma que las micelas de proteínas de suero son físicamente estables con respecto al secado por pulverización, liofilización, etc.

También es interesante observar que el concentrado, si se ajusta a un contenido de proteínas del 10%, tiene capacidad para resistir un tratamiento térmico consiguiente a 85ºC durante 15 minutos a pH 7,0 en presencia de, por ejemplo, hasta 0,15 M de cloruro sódico, tal como se muestra en la figura 11. A efectos de comparación, una dispersión de proteína de suero nativa (Prolacta 90, lote 500658 de Lactalis) forma un gel en presencia de 0,1 M de cloruro sódico con una concentración de proteínas de 4% (ver figura 12).

La elevada estabilidad de la estructura de micelas se conserva también durante la etapa de concentración. Esto ofrece la ventaja de que las características abrasivas impartidas por la estructura de micelas no se pierde durante la producción, almacenamiento, etc. de una composición cosmética, según la presente invención.

De acuerdo con la presente invención, las micelas de proteínas de suero pueden ser utilizadas como medio abrasivo. Pueden comprender ingredientes adicionales seleccionados entre el grupo de las sales solubles o no solubles, pigmentos, grasas, emulsionantes, aromas,

-25 –

extractos de plantas, ligandos o bioactivos (minerales, vitaminas, medicamentos…) y cualesquiera mezcla de los mismos.

De acuerdo con la presente invención, las micelas de

proteínas de

suero pueden ser utilizadas como agentes

cosméticos

o para la fabricac ión de una composición

cosmética.

Se pueden combinar con otros agentes activos seleccionados entre el grupo de los péptidos, extractos de plantas, hidrolizados de proteínas, bioactivos, vitaminas, minerales, productos farmacéuticos, componentes cosméticos y mezclas de los mismos.

Preferentemente, las micelas de proteínas de suero están contenidas en la composición en una cantidad mínima de 1%, preferentemente más de 5%, más preferentemente más de 10% e incluso más preferentemente superior a 20%, siendo más preferente hasta 50%.

Las micelas de proteínas de suero pueden encontrarse presentes en forma de una dispersión de líquido, una suspensión, un gel, una crema o un material en polvo. Preferentemente, la concentración de proteína de suero en dicha dispersión en líquido, suspensión, gel, crema o polvo es más de 4%, preferentemente más de 10%.

Las micelas de proteínas de suero utilizadas en la presente invención pueden tener unas dimensiones promedio en una gama de 100 nm hasta 900 nm, preferentemente de 100770 nm, más preferentemente 200-400 nm.

Por otra parte, los agregados de proteínas de suero

utilizados en la presente invención pueden tener un tamaño

-26 –

promedio superior a 1 µm. Dichas micelas de proteínas de suero pueden ser utilizadas en la fabricación de champú, geles de ducha, etc.

También se pueden utilizar en aplicaciones tópicas, de manera que las micelas de proteínas de suero se encuentran en forma de una dispersión de líquido, una suspensión, una crema, un gel o un material en polvo.

Dichas micelas de proteínas de suero pueden ser incorporadas en una composición cosmética para aplicación tópica.

De acuerdo con una realización, la invención da a conocer un método para la abrasión de partículas de la piel, comprendiendo la etapa de aplicar micelas de proteínas de suero a la piel. Las micelas de las proteínas de suero pueden adoptar forma de una dispersión de líquido, una suspensión, una crema, un gel o un material en polvo, o pueden ser incorporadas en una composición antes de aplicación.

Las composiciones de la presente invención pueden comprender micelas en una cantidad mínima de 1%, preferentemente más de 5%, más preferentemente más de 10%, incluso más preferentemente más de 20% y de modo más preferente hasta 50%.

Preferentemente, la concentración de proteína de suero en la composición es más de 1%, preferentemente superior a 10%, más preferentemente superior a 20%, más preferentemente superior a 50%.

La composición puede adoptar formas de solución, crema, gel pasta, espuma, spray, etc.

-27 –

De acuerdo con una realización, la composición es un producto para el cuidado del cabello, tal como un champú. También puede ser un gel para ducha, cuerpo y/o un champú para el cabello.

La presente invención da a conocer también un procedimiento para la fabricación de una composición cosmética que comprende las etapas indicadas en la reivindicación 17.

Las micelas de proteína de suero y los compuestos obtenidos por el procedimiento de la presente invención son los que se han descrito en lo anterior.

La naturaleza abrasiva de las micelas de proteínas de suero permite que éstas puedan ser utilizadas en un procedimiento para la abrasión de partículas de la piel, de acuerdo con la presente invención. Esto se puede llevar a cabo por aplicación tópica de las micelas de proteínas del suero en forma de una suspensión, una dispersión, una crema, un gel, o un material en polvo, que se pueden utilizar como tales o en combinación con otros agentes activos. Estos agentes activos son seleccionados entre péptidos, extractos de plantas, hidrolizados de proteínas, bioactivos, vitaminas, minerales, agentes farmacéuticos, componentes cosméticos, etc. Además, las micelas de proteínas de suero pueden ser incorporadas también en una composición antes de la aplicación. La composición en la que las micelas de proteínas de suero son incorporadas pueden estar comprendidas entre una composición de crema básica para elaborar soluciones de limpieza, jabones, geles

espumas, pastas de dientes, sprays, champús, etc.

-28 –

La ventaja presentada por la utilización de micelas de proteínas de suero como agente cosmético es que no solamente el aspecto abrasivo es de interés para eliminar, por ejemplo, células muertas de la piel, sino que la misma naturaleza de las micelas permite que éstas lleven a cabo otras funciones. Además del comportamiento en abrasión de tipo mecánico, las micelas de proteínas de suero, cargadas negativamente de manera elevada o cargadas positivamente pueden formar complejos electroestáticos con impurezas cargadas de forma opuesta de la piel para favorecer su eliminación específica. De la misma manera, las micelas con hidrofobicidad natural pueden ayudar a barrer las impurezas lipofílicas de la piel sin ser agresivas ni irritantes para la piel.

Además, las micelas de las proteínas del suero han demostrado que son idealmente adecuadas para su utilización como emulsionante, agente blanqueante, sustituto de grasa, sustituto de caseína micelar o agente esponjante, dado que tiene capacidad de estabilizar las grasas y/o el aire en un sistema acuoso durante un periodo prolongado. La estabilidad de la espuma se ha mostrado en la figura 5, que compara la utilización de proteína de suero no micelizada con respecto a las micelas de proteína de suero utilizadas en la presente invención.

Por lo tanto, las micelas de proteínas de suero pueden ser utilizadas como agente emulsionante, para lo cual, el material es igualmente adecuado, dado que tiene sabor neutro y no tiene sabores residuales creados por la utilización de dicho material.

-29 –

Además, las presentes micelas de proteínas del suero se encuentran en condiciones de servir como agente blanqueante, de manera que con un compuesto se pueden cumplir varias funciones o tareas. Dado que el suero es un material del que existe abundante suministro, su utilización reduce el coste de un producto que requiera un agente emulsionante, de carga, blanqueante o esponjante.

Asimismo, en su papel como emulsionantes, las micelas de proteínas de suero pueden ser no solamente útiles como estabilizantes de emulsiones o espumas, por ejemplo, sino que también pueden ayudar en la eliminación de residuos aceitosos proporcionando un efecto completo de limpieza. Además, las micelas de proteínas del suero pueden ser utilizadas en combinación con otros ingredientes activos, tales como lactoferrina, agentes hidratantes, emolientes, analgésicos, astringentes antioxidantes, antimicrobianos, antivíricos, antiinflamatorios, medicamentos, sustancias antibióticas, ácidos, agua de rosas, glicerina, etc. pueden ser utilizados en un agente limpiante o champú, un agente blanqueante o incluso en un agente pigmentante. También se pueden utilizar en geles para ducha.

Las aplicaciones para las micelas de proteínas de suero en cualquier forma incluyen cuidados de la piel, cuidados bucales, tales como pasta dental, enjuagues dentales, agentes de limpieza de las encías y cuidados del cabello. Las micelas de proteínas de suero o concentrados de las mismas pueden ser utilizadas como tales o diluidas, dependiendo de la aplicación.

-30 –

De acuerdo con ello, se da a conocer también un procedimiento para la fabricación de una composición cosmética, según la presente invención, de manera que las micelas de proteína del suero son producidas, de acuerdo con un procedimiento, tal como se ha descrito en lo anterior y en el que dichas micelas son incorporadas adicionalmente en una composición.

La composición en la que las micelas y proteínas del suero son incorporadas puede variar entre una composición de una crema básica hasta soluciones limpiadoras complejas, jabones, geles, compuestos esponjosos, pastas de dientes, sprays, champús, etc. Éstos también pueden comprender otros ingredientes activos, tales como lactoferrina, agentes hidratantes, emolientes, analgésicos, astringentes, antioxidantes, antimicrobianos, antivíricos, antiinflamatorios, medicamentos, sustancias antibióticas, ácidos, agua destilada de rosas, glicerina, sulfosuccinato, alquilsulfonato, betaína de coco, goma xantano, EDTA, sorbato potásico, aceite de soja, aceite de almendras, propiltrimonio, cetearet 20, alcohol cetílico, aceite esencial, aceite vegetal, aceite de ricino hidrogenado, emulsionante, estabilizante, Paraben-DU, fragancias, lauril glucósido, laureth sulfato amónico, laureth sulfato sódico, butilen glicol, lauroil sarcosinato sódico, peg-2 esterato, cetearil alcohol, clet-12, alcohol estearílico, mieticona, alantoína, EDTA disódico, EDTA tetrasódico, etilhexil metoxicinamato, ácido glicirrhetínico, metilcocil sódico, taurato, bht, cloruro sódico, imidazolidinil urea, alfaisometil ionona, benzil salicilato, butilfenil,

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metilpropional,

hidroxiisohexil 3-ciclohexeno

carboxaldehido,

ácido salicílico, polietileno,

trietanolamina,

goma xantano, peg-60, aceite de ricino

hidrogenado, benzofenona-4, imidazolidinil urea, decil glucosido, dimetil mea, cocamidopropil betaína, ácido glicólico, ppg-2 hidroxietil cocamida, glicereth-7, peg-120 metil glucosa dioleato, cocoil sarcosinato sódico, fenoxietanol, metilparaben, propilparaben, butilparaben, etilparaben, isobutilparaben, perfume de mentol, citronellol, geraniol, hexil cinamal, limoneno, etc.

De manera típica, la composición comprenderá micelas de proteínas de suero en una cantidad mínima de 1%, 5%, 10%, 20%, hasta 50% en polvo.

Los siguientes ejemplos ilustran la presente invención sin limitar la misma.

Ejemplos

La invención queda definida además haciendo referencia a los siguientes ejemplos que describen en detalle la preparación de las micelas en la presente invención. La invención descrita y reivindicada no está limitada en su alcance por las realizaciones específicas que se describen, dado que estas realizaciones están destinadas a ilustraciones de varios aspectos de la invención. Cualesquiera realizaciones equivalentes están destinadas a quedar comprendidas dentro del ámbito de esta invención. Ciertamente, diferentes modificaciones de la invención, además de las que se han mostrado y descrito, quedarán evidentes a los técnicos en la materia de la siguiente

descripción. Estas modificaciones están destinadas también

-32 –

a quedar comprendidas dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.

Ejemplo 1: Micelización de imagen3 -lactoglobulina

Se obtuvo β-lactoglobulina (lote JE002-8-922, 13-122000) de Davisco (Le Sueur, MN, USA). La proteína fue purificada a partir de suero dulce por ultrafiltrado y cromatografía de intercambio iónico. La composición del material en polvo es de 89,7% de proteína, 8,85% humedad, 1,36% cenizas (0,079% Ca2+ , 0,013% Mg2+ , 0,097% K+, 0,576% Na+, 0,050% Cl-). Todos los demás reactivos utilizados son de calidad de análisis (Merck Darmstadt, Alemania).

La solución de proteína fue preparada con una concentración de 0,2% de solvatado de β-lactoglobulina en agua MilliQ® (Millipore), y agitación a 20°C durante 2 h. A continuación se ajustó el pH de partes alícuotas a 5,0, 5,2, 5,4, 5,6, 5,8, 6,0, 6,2, 6,4, 6,6, 6,8, 7,0 por añadidura de HCl. Las soluciones fueron llenadas en viales de cristal de 20 ml (Agilent Technologies) y selladas con cápsulas de aluminio que contenían un sellado de silicona/PTFE. Las soluciones fueron calentadas a 85ºC durante 15 min (tiempo para alcanzar la temperatura 2,303,00 min). Después de tratamiento térmico, las muestras fueron enfriadas en agua helada a 20°C.

El aspecto visual de los productos (figura 1) indica que el pH óptimo de micelización es de 5,8.

Ejemplo 2: Micelización de un aislado de proteínas de suero

Un aislado de proteínas de suero (WPI) (Bipro®, lote JE032-1-420) fue obtenido de la firma Davisco (Le Sueur,

-33 –

MN, USA). La composición del material en polvo se indica en la tabla 1.

La solución de proteínas fue preparada con un contenido de 3,4% de proteína por solvatado de material en polvo de proteína de suero en agua MilliQ® (Millipore), y agitada a 20°C durante 2 h. El pH inicial era de 7,2. A continuación se ajustó el pH de partes alícuotas a 5,6, 5,8, 6,0, 6,2, 6,4 y 6,6 por adición de HCl 0,1N.

Las soluciones fueron introducidas en viales de vidrio de 20 ml (Agilent Technologies) y selladas con cápsulas de aluminio que contenían un sellador de siliconas/PTFE. Las soluciones fueron calentadas a 85°C durante 15 min (tiempo para alcanzar la temperatura 2,30-2,50 min). Después de tratamiento térmico las muestras fueron enfriadas en agua helada a 20 °C.

La turbidez de las proteínas de suero caliente ha sido determinada a 500 nm y 25°C, las muestras fueron diluidas para permitir la medición en una gama de 0,1-3 unidades absolutas (espectrofotómetro Uvikon 810, Kontron Instrument). Los valores se calcularon para una concentración inicial de proteínas de 3,4%.

El pH de micelización fue considerado que s había alcanzado después de la estabilidad (menos de 5% de variación del valor inicial de la absorbancia medida a 500 nm dentro de un intervalo de 10 min para la misma muestra, tal como se ha mostrado en la figura 2. Para este producto, el pH óptimo para la micelización era de 6,0 a 6,2. Para este pH ajustado antes de tratamiento térmico, la turbidez

estable era de 21 y las proteínas solubles residuales

-34 –

evaluados por absorbancia a 280 nm después de centrifugación eran de 1,9%. Se puede llegar a la conclusión de que el 45% de las proteínas iniciales fueron transformadas en micelas a pH 6,0.

Tabla 2: composición de WPI y características de la muestra después de micelización

Suministrador

Davisco

Nombre del producto

Bipro

Número del lote

JE 032-1-420

Composición (mg/100 g)

Sodio

650

Potasio

44

Cloruro*10 si ≤ 40

10

Calcio

82

Fósforo

49

Magnesio

6

pH inicial

7,2

pH micelización

6,0

Turbidez (500 nm)para 3,4% de proteínas en la solución

21

Proteínas solubles residuales (%) por absorbancia a 280 nm

1,9

Ejemplo 3: observación microscópica de micelas

Producción de micelas:

10 Se preparó una solución de proteínas al 2% de proteínas por solvatado de material en polvo de proteínas de suero (WPI 90 lote 989/2, Lactalis, Retier, Francia) en agua MilliQ® (Millipore), y se agitó a 20°C durante 2 h. A continuación, se ajustaron los pH de partes alícuotas

15 utilizando HCl 0,1N ó NaOH 0,1N. Las soluciones fueron llenadas en recipientes de vidrio de 20 ml (Agilent Technologies) y selladas con cápsulas de aluminio que contenían un sellador de silicona /PTFE. La soluciones fueron calentadas a 85°C durante 15

-35 –

min (tiempo para alcanzar la temperatura 2,30-2,50 min). Después de tratamiento térmico, las muestras fueron enfriadas en agua helada a 20°C. Para este producto, el pH óptimo de micelización era de 7,4.

Observaciones microscópicas:

Se encapsularon muestras de micelas líquidas en tubos de gel agar. La fijación fue conseguida por inmersión en una solución de 2,5% de glutaraldehido en 0,1M, pH 7,4 tampón cacodilato y post-fijación con 2% tetróxido de Osmio en el mismo tampón, conteniendo ambas soluciones 0,04% de rojo de Rutenio. Después de deshidratación en series de etanol graduado (70, 80, 90, 96, 100% etanol), las muestras fueron embebidas en resina Spurr (Spurr/etanol 1:1, 2:1, 100%). Después de la polimerización de la resina (70°C, 48 horas), se cortaron secciones semidelgadas y ultradelgadas con un ultramicrotomo Leica ultracut UCT. Secciones ultradelgadas con tinción con uranil acetato en solución acuosa y citrato de plomo fueron examinadas en cuanto a transmisión por microscopía electrónica (Philips CM12, 80 kV).

Se muestra una micrografía TEM en la figura 3. Las micelas obtenidas presentan forma esférica con un diámetro de 200 nm.

Distribución de tamaño de partículas

Las distribuciones de tamaños basadas en intensidad de las micelas se midieron para las micelas obtenidas por tratamiento térmico de una dispersión de β-lactoglobulina a 1% en peso durante 15 min a 85°C a pH 4,25 (cargado

positivamente con un potencial zeta alrededor de +25mV) y a

-36 –

pH 6,0 (cargado negativamente con un potencial zeta aproximado de -30mV). El diámetro hidrodinámico promediado Z de las micelas era de 229,3 mm a pH 4,25 y 227,2 a pH 6,0. Se exploraron β-LG y agregaciones de proteína de suero utilizando dispersión dinámica de luz. Se utilizó un aparato Nanosizer ZS (Malvern Instruments, UK) dotado de un láser emitiendo a 633 nm y con una potencia de 4,0 mW. El instrumento fue utilizado en configuración de dispersión posterior (“backscattering”) en la que la detección es realizada con un ángulo de dispersión de 173°. Esto permite una considerable reducción de las señales de dispersión múltiples que se encuentran en muestras turbias. Las muestras fueron colocadas en una célula de cuarzo cuadrada (Hellma, longitud de la trayectoria 1 cm). La longitud de trayectoria del haz de luz se ajusto automáticamente por el aparato, dependiendo de la turbidez de la muestra (atenuación). La función de auto-correlación fue calculada a partir de la fluctuación de la intensidad de dispersión. Los resultados se indican en la figura 6. Se muestra que el tamaño de partículas promedio se caracteriza por un índice de polidispersión muy estrecho (<0,200). Como consecuencia, la suspensión blanca obtenida por la presente invención es estable y tiene una apariencia lechosa en una amplia gama de pH 3-8.

Ejemplo 4: Micelización de una β-lactoglobulina a pH constante

Se repitió el procedimiento descrito en el ejemplo 1

con la condición de utilizar una solución acuosa de 2% β-lactoglobulina. El pH de esta solución se ajustó a un 7,0

-37 –

después de añadir soluciones de Arginina HCl para obtener una concentración final de sal comprendida entre 5 y 200 mM y una concentración final de β-lactoglobulina de 1%. Se llevó a cabo un tratamiento térmico subsiguiente (80°C, 10 min, unos 2 min de calentamiento) para producir las micelas.

Los resultados se muestran en la figura 4, indicando claramente que solamente se puede observar una turbidez sustancial en el rango de intensidad iónica de unos 50-70 mM, indicando la presencia de micelas de proteína de suero.

Ejemplo 5: preparación de un agente blanqueante

Se trataron, de acuerdo con el ejemplo 2, proteínas de suero nativas (WPI 95 lote 848, Lactalis; 8% en peso en solución acuosa). La luminosidad del producto resultante

(L) se midió en modalidad de transreflectancia, utilizando un MacBeth CE-XTH D65 10° SCE dotado de una célula de medición de 2 mm. La luminosidad resultante fue L = 74,8, que se podía comparar con el valor L = 74,5 de una leche entera.

Ejemplo 6: preparación de una espuma acuosa

Se mezcló β-lactoglobulina nativa (Biopure, Davisco, lote JE 002-8-922, 2% en peso de solución acuosa) con 120 mM de solución de Arginina HCl de manera que la concentración final de β-lactoglobulina era de 1% en peso y la de Arginina HC1 60 mM. El pH se ajustó a continuación a 7,0 por adición de 1N HCl. La mezcla se trató térmicamente a 80°C durante 10 minutos de manera que el 90% de la

β-lactoglobulina inicial se convirtió en micelas con un

-38 –

diámetro promediado Z de 130 nm. En este caso, el diámetro de las micelas se determinó utilizando un aparato Nanosizer ZS (Malvern Instruments, UK). La muestra fue vertida en una cubeta de cuarzo y se registraron automáticamente las 5 variaciones de luz dispersada. La función de auto-correlación obtenida fue ajustada utilizando el método de acumulativos, de manera que el coeficiente de difusión de las partículas se pudo calcular y posteriormente el diámetro hidrodinámico promediado Z utilizando la ley de 10 Stokes-Einstein. Para esta medición, el índice de refracción del disolvente se tomó en 1,33 y el de las micelas 1,45. Un volumen de 50 ml de la dispersión resultante de micelas de β-lactoglobulina es esponjada por dispersión de nitrógeno a través de una frita de vidrio 15 generando burbujas de 12-16 nm para producir un volumen de espuma de 180 cm3 utilizando el aparato normalizado Foamscan™ (ITConcept). La estabilidad de volumen de la espuma se siguió a continuación, a lo largo del tiempo a 26ºC utilizando análisis de imagen y comparando la

20  estabilidad de la espuma conseguida con la β-lactoglobulina tratada en las mismas condiciones, pero sin Arginina HCl, en la que no se formaron micelas. La figura 5 muestra que la estabilidad del volumen de espuma mejora notablemente por la presencia de micelas de β-lactoglobulina.

-39 –

Ejemplo

7: micelas de proteína de suero en polvo

obtenidas por sec

ado por pulve rización

Material

Aislado

de proteína de suero (WPI, Prolacta90® de

Lactalis, Rétiers, Francia) con un contenido de proteínas

de 90%

Lactosa comestible

Maltodextrinas DE39

Agua desionizada

Ácido clorhídrico comestible 1M

Procedimiento

Utilizando un depósito de 100 l con doble camisa, el material en polvo Prolacta90® fue dispersado a 50ºC en agua desionizada con una concentración de proteínas del 10% en peso con agitación suave a efectos de evitar la formación de espuma, se dispersaron 11 kg de Prolacta90® en 89 kg de agua desionizada. Después de 1 hora de dispersión se ajustó el pH de la dispersión al pH de micelización (unos 6,3 en este caso) por adición de HCl. La temperatura de la dispersión se aumentó a 85ºC y se mantuvo durante 15 minutos a efectos de generar las micelas de proteína. Después de 15 minutos, la temperatura se disminuyó a 50ºC y se dividió el 10% en peso de la dispersión de micelas de proteína de suero en dos lotes de 50 kg. En una primera prueba se dispersaron 20 kg de lactosa en 50 kg de dispersión de micelas a 50ºC y se agitó durante 30 minutos. De manera similar, 20 kg de maltodextrinas DE39 fueron añadidas a los 50 kg restantes de la dispersión de micela

de proteína de suero.

-40 –

Las dos mezclas fueron secadas por pulverización en una torre NIRO SD6.3N a un flujo de 15 l/h. La entrada de aire tiene lugar a una temperatura de 140ºC y la temperatura de salida del aire es de 80ºC. El contenido de agua de los materiales en polvo obtenidos era inferior a 5%.

Las dimensiones de las micelas de proteína de suero fueron determinadas en presencia de lactosa y de maltodextrina (DE39) en agua utilizando dispersión de luz dinámica antes y después del secado por pulverización. La concentración total de proteínas se ajustó a 0,4% en peso por dilución de la dispersión antes de secado por pulverización o reconstitución del material en polvo a efectos de encontrarse en el régimen diluido de viscosidad para las micelas de proteínas de suero. Se utilizó un aparato Nanosizer ZS (Malvern Instruments) y se hizo el promedio de los diámetros de las micelas a partir de 20 mediciones.

El diámetro de las partículas determinadas para las micelas de la proteína de suero en presencia de lactosa y maltodextrinas (DE39) fue de 310,4 nm y 306,6 respectivamente. Después de reconstitución de los materiales en polvo, los respectivos diámetros fueron de

265,3

nm y 268,5 respectivamente. Estas mediciones

confirman

que las micelas de proteína de suero eran

físicamente

estables en lo que respecta al secado por

pulverización. Los resultados fueron corroborados por microscopio TEM en observaciones de 0,1% en peso de dispersiones de micelas de proteína de suero en agua

-41 –

utilizando tinción negativa en presencia de 1% en ácido fosfotúngstico a pH 7. Se utilizó un microscopio

electrónico de

transmisión Philips CM12 funcionando a 80

kV.

Se observaron las micelas de proteína de suero en

solución

antes de secado por pulverización y después de

reconstitución del material en polvo secado por pulverización. No se pudo detectar diferencia de morfología ni estructura.

Ejemplo 8: Concentración por evaporación

Un aislado de proteína de suero Prolacta 90 de Lactalis (lo 500648) ha sido reconstituida a 15ºC en agua blanda con una concentración de proteína de 4% para alcanzar unas dimensiones finales del lote de 2500 kg. El pH se ajustó por adición de ácido clorhídrico 1M de manera que el valor final del pH era de 5,90. La dispersión de proteína del suero fue bombeada a través de un intercambiador de calor placa-placa APV-mixto con un caudal de 500 l/h. El precalentamiento a 60ºC fue seguido de tratamiento térmico a 85ºC durante 15 minutos. Se comprobó la formación de micelas de proteína de suero por medición de tamaño de partículas utilizando dispersión de luz dinámica así como medición de turbidez a 500 nm. La dispersión de micelas de proteína de suero al 4% obtenida se caracterizó por un radio hidrodinámico de partículas de 250 nm, un índice de polidispersidad de 0,13 y una turbidez de 80. La dispersión de micelas de proteína de suero se utilizó para alimentar un evaporador Scheffers con un caudal de 500 l/h. Se adaptaron la temperatura y el vacío

del evaporador de manera que se produjeron unos 500 kg de

-42 –

concentrado

de micelas de proteínas de suero con una

concentración de proteínas del 20% y se enfrió a 4ºC.

Ejemplo 9: Enriquecimiento por microfiltrado

Un

aislado de proteínas de suero Prolacta 90 de

Lactalis (lo 500648) ha sido reconstituido a 15ºC en agua blanda con una concentración de proteínas de 4% para alcanzar unas dimensiones a través del lote de 2500 kg. El pH fue ajustado por adición de ácido clorhídrico 1M de manera que el valor final del pH fue de 5,90. La dispersión de proteínas del suero fue bombeada a través de un cambiador de calor placa-placa APV-mixto con un caudal de 500 l/h. Un precalentamiento a 60ºC fue seguido de tratamiento térmico a 85ºC durante 15 minutos. Se comprobó la formación de micelas de proteína de suero por medición del tamaño de las partículas utilizando dispersión dinámica de luz así como medición de turbidez a 500 nm. La dispersión de micelas de proteína de suero al 4% obtenida se caracterizaba por un radio hidrodinámico de partículas de 260 nm, un índice de polidispersión de 0,07 y una turbidez de 80. La forma de las micelas de la proteína se comprobó también por TEM y fueron claramente visible estructuras de micelas con un diámetro promedio de 150-200 nm (figura 9). La dispersión de micelas de proteínas de suero se enfrió a 4ºC y se utilizó para alimentar una unidad de filtrado dotada de una membrana de 6,8 m² Carbosep M14 con un caudal de 180 l/h. En este caso, la concentración de las micelas de la proteína de suero fue llevada a cabo a 10ºC hasta que el caudal del permeado alcanzó 70 l/h. En este caso, el concentrado de proteína

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del suero final contenía 20% de proteínas. La estructura de las micelas del concentrado fue comprobada mediante TEM y de manera clara, no fueron visibles cambios significativos en comparación con la dispersión de proteína de suero al 4% antes de microfiltrado (figura 10).

Ejemplo 10: Material en polvo de micelas de proteínas de suero comprendiendo un mínimo de 90% de proteína de suero

200 kg de un concentrado de micelas de proteína de suero obtenido por microfiltrado a 20% de proteínas (ver ejemplo anterior) fueron inyectados en una torre Niro SD6.3N utilizando una tobera de atomización (0= 0,5 mm, ángulo de pulverización=65º, presión=40 bars) con un caudal de producto de 25 kg/h. La temperatura de entrada del producto era de 150ºC y la temperatura de salida de 75ºC. El flujo de aire en la torre era de 150 m³/h. El contenido de humedad en el material en polvo era de menos de 4% y el material en polvo se caracterizaba por una capacidad de flujo muy elevada. La exploración por microscopio electrónico del material en polvo mostró partículas muy esféricas con un diámetro aparente comprendido entre 10 y

100 µm (figura 8).

Ejemplo 11: Material en polvo de micelas de proteína de suero mixto

20 kg de un concentrado de micelas de proteína de suero fueron mezcladas con 1,7 kg de maltodextrinas con un DE de 39, de manera que la relación final de las micelas de proteína de suero con respecto a maltodextrina en polvo es de 70/30. Esta mezcla fue inyectada en una torre Niro

-44 –

SD6,3N utilizando una tobera de atomización (Ø=0,5 mm, ángulo de pulverización= 65º, presión= 40 bars) con un caudal del producto de 25 kg/h. La temperatura de entrada del producto era de 150ºC y la temperatura de salida de

5  75ºC. El flujo de aire en la torre era de 150 m³/h. El contenido de humedad del producto en polvo era menor de 4% y el material en polvo se caracterizaba por una elevada capacidad de flujo.

Los materiales en polvo de los ejemplos 10 y 11, una

10  vez reconstituidos con agua comprenden esencialmente micelas que tienen la misma estructura y morfología que el concentrado de micelas de proteínas de suero.

Ejemplo 12: Fórmula para una composición cosmética que comprende 3,8% de micelas de proteínas de suero. Gel de 15 ducha exfoliante.

Ingredientes

Porcentajes

Agua de rosas destilada

35-40

WPM concentrado al 20%

15-25

Sulfosuccinato

10-20

Alquilsulfonato

10-15

Glicerina

5-10

Betaína de coco

1-10

Goma xantano

0,1-2

EDTA

0,1-1

Sorbato potásico

0,1-1

Fragancia

0,1-1

Procedimiento:

Se calentaron WPM concentrado a 20% y agua de rosas destilada calentada a 40ºC y a continuación se añadieron 20 glicerina y goma xantano. A esta mezcla se añadió alquil sulfonato, betaína de coco, sulfosuccinato y EDTA. Todos

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los ingredientes fueron mezclados por agitación con añadidura de sorbato potásico y fragancias.

Ejemplo 17: Fórmula para una composición cosmética que

comprende 11,8% de micelas de proteína de suero. Loción de

pelado WPM.

Ingredientes

%

WPM concentrado 20%

55-65

Aceite de almendras

15-20

Glicerina

5-10

Fragancia

1-10

Alcohol cetílico

1-5

Ácido esteárico

1-5

Polisorbato 60

1-5

Propil trimonio

1-5

Paraben-DU

0,1-5

Procedimiento: WPM concentrado a 20% fue calentado a 70ºC y a continuación se añadió glicerina. Se añadió fase aceitosa 10 fundida (70ºC) (aceite de almendras, alcohol cetílico, ácido esteárico y polisorbato 60) y se agitó hasta conseguir una dispersión homogénea. La mezcla fue enfriada a temperatura ambiente y a continuación se añadieron Paraben DU y fragancias.

15 

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Ejemplo 18: Fórmula para una composición cosmética que comprende 14% de micelas de proteína de suero. Loción de pelado WPM.

Ingredientes

%

WPM concentrado 20%

60-80

Glicerina

5-10

Aceite de soja

5-10

Propiltrimonio

2-8

Betaína de coco

1-5

Cera para preparación de crema

1-5

Ceteareth-20

1-5

Alcohol cetílico

1-5

Paraben-DU

0,1-2

Fragancia

0,1-1

5 Procedimiento: WPM concentrado a 20% se calentó a 70ºC y a continuación se añadieron glicerina y propiltrimonio. Se añadieron fase aceitosa fundida (70ºC) (aceite de soja, cera para la preparación de crema, ceteareth-20, betaína de 10 coco, alcohol cetílico) y se agitó hasta conseguir la dispersión homogénea. La mezcla fue enfriada a temperatura ambiente y a continuación se añadieron Paraben-DU y fragancias.

-47 –

Claims (23)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Utilización de micelas de proteínas, especialmente micelas de proteína de suero, como medio abrasivo.

2. 2.

   Utilización, según la reivindicación 1, en la que las micelas de proteína de suero son recubiertas con un emulsionante.

3. 3.

   Utilización, según la reivindicaciones 1 y/o 2 , en la que las micelas de proteína de suero actúan como agente cosmético.

4. 4.

   Utilización, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la fabricación de una composición cosmética.

5. 5.

   Utilización, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que las micelas de proteína de suero son combinadas con otros agentes activos.

6. 6.

   Utilización, según la reivindicación 5, en la que los agentes activos son seleccionados entre el grupo de los péptidos, extractos de plantas, hidrolizados de proteínas, bioactivos, vitaminas, minerales, productos farmacéuticos, componentes cosméticos y mezclas de los mismos.

7. 7.

   Utilización, según las reivindicaciones 3 a 5, en la que las micelas de proteínas de suero están contenidas en la composición en una cantidad mínima de 1%, preferentemente un mínimo de 5%, de modo más preferente un mínimo de 10%, aún más preferentemente un mínimo de 20% y de modo más preferente hasta 50%.

8. 8.

   Utilización, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que las micelas de proteína

   -48 –

   de suero se encuentran presentes en forma de una dispersión de líquido, suspensión, gel, crema o polvo.

9. 9.

   Utilización, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que las micelas de proteína de suero tienen un tamaño promedio dentro de un rango de 100 nm y 900 nm.

10. 10.

    Utilización, según la reivindicación 8, en la que las micelas de proteína de suero tienen un tamaño promedio dentro de un rango de 100-770 nm, preferentemente de 200400 nm.

11. 11.

    Utilización, según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 10, en la que la composición cosmética es un champú.

12. 12.

    Utilización, según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 10, en la que la composición cosmética es un gel de baño.

13. 13.

    Procedimiento cosmético para aplicación tópica de micelas de proteína de suero para cuidados de la piel, cuidados de la boca y cuidados del pelo.

14. 14.

    Procedimiento, según la reivindicación 13, en el que las micelas de proteína de suero se encuentran en forma de una dispersión de líquido, una suspensión, una crema, un gel o un polvo.

15. 15.

    Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 13 ó 14, en el que las micelas de proteína de suero son incorporadas en una composición.

16. 16.

    Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, para la abrasión de partículas de la piel.

    -49 –

17. 17.

    Procedimiento para la fabricación de una composición cosmética que comprende las siguientes etapas:

    a. Producir micelas de proteína de suero por calentamiento de muestras extensamente dializadas de proteínas de suero nativas en estado líquido que carecen virtualmente o están agotadas de cationes libres a un pH de 5,4 a 6,8 o una muestra dializada de proteínas de suero nativo en estado líquido, contra un ácido a un pH por debajo de 4,0 a un pH de 5,8 a 6,6 para obtener micelas cargadas negativamente

    o muestras ampliamente dializadas de proteínas de suero nativas en estado líquido que carecen virtualmente o están agotadas de cationes libres a un pH de 3,5 a 5,0 para obtener micelas cargadas positivamente a una temperatura comprendida entre 80 y 98ºC durante un tiempo de 12 a 25 minutos y

    b. Incorporar dichas micelas en una composición.

18. 18.

    Procedimiento, según la reivindicación 17, en el que las micelas de proteína de suero tienen un tamaño promedio comprendido entre 100 y 900 nm.

19. 19.

    Procedimiento, según las reivindicaciones 17 a 18, en el que las micelas de proteína de suero se encuentran en forma de una suspensión, una dispersión, una crema, un gel

    o un polvo seco.
20. 20. Procedimiento, según las reivindicaciones 17 a 19, en el que la composición en la que se han incorporado las micelas de proteína de suero es una solución, una pasta, un gel, una crema, una espuma o un spray, etc.

    -50 –
21. 21. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 20, en el que la composición en la que las micelas de proteína de suero son incorporadas es un champú.

    5  22. Composición cosmética que se puede obtener por el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 17 a
22. 21.
23. 23. Composición cosmética, según la reivindicación 22,

    en la que las micelas de proteína de suero actúan como 10 agente blanqueante.