ES2374359A1 - Método de obtención de hidrolizados protéicos limitados y extensivos a partir de residuos agroindustriales. - Google Patents
Método de obtención de hidrolizados protéicos limitados y extensivos a partir de residuos agroindustriales. Download PDFInfo
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Abstract
Método de obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos a partir de residuos agroindustriales.La presente invención se refiere a un método de obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos que comprende llevar a cabo una hidrólisis enzimática de residuos agroindustriales proteicos. Dicho método conduce a la obtención, en un solo paso hidrolítico y sin un tratamiento previo del sustrato de partida, de dos hidrolizados proteicos distintos que difieren en su grado de hidrólisis, en lugar de un único producto como en el caso de otros métodos similares. Estos dos productos obtenidos presentan propiedades mejoradas respecto al sustrato de partida, por lo que pueden ser utilizados en distintas aplicaciones a nivel alimentario y cosmético.
Description
Método de obtención de hidrolizados proteicos
limitados y extensivos a partir de residuos agroindustriales.
La presente invención se encuadra en el campo de
la tecnología de alimentos y específicamente se refiere a un método
de obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos que
comprende llevar a cabo una hidrólisis enzimática de residuos
agroindustriales proteicos. Dicho método conduce a la obtención de
dos hidrolizados que difieren en su grado de hidrólisis, por lo que
pueden ser utilizados en distintas aplicaciones a nivel alimentario
y cosmético.
A nivel mundial se genera una gran cantidad de
residuos agroindustriales ricos en proteínas, entre los que se
encuentran los subproductos de origen vegetal generados por las
industrias de transformación agrícolas, como son las harinas
desengrasadas procedentes de la extracción del aceite de las
semillas o aquellas fracciones parte de la cosecha que no cumplen
con los requisitos de calidad mínima para ser comercializadas, como
es el caso de las semillas fracturadas o de alta dureza para su
consumo.
En este sentido, el interés en el
aprovechamiento de las proteínas vegetales provenientes de residuos
agroindustriales ha promovido el desarrollo de los procesos de
obtención y mejora de las mismas mediante la generación de
concentrados y aislados proteicos. Sin embargo, estos aislados
presentan dos grandes limitaciones para su aplicación en la
industria alimentaria, a saber, su baja solubilidad y su potencial
alergenicidad. Estas razones, junto con la demanda de nuevos
alimentos, han conducido en los últimos años al desarrollo de
procesos de hidrólisis proteica a partir de aislados proteicos
vegetales como la soja, colza, girasol, arroz o guisante entre
otros.
El grado y tipo de hidrólisis del hidrolizado
obtenido van a determinar el resto de las propiedades del mismo y
estas propiedades, a su vez, condicionarán la aplicabilidad de este.
Hoy día, los hidrolizados proteicos vegetales que se producen para
su uso en alimentación, farmacia y cosmética se pueden dividir en
tres grandes grupos:
- a)
- Hidrolizados con bajo grado de hidrólisis, entre el 1 y el 10%, los llamados hidrolizados proteicos limitados, que mejoran las propiedades funcionales, tales como la solubilidad, absorción de agua o aceite, poder emulsificante o capacidad espumante, de la proteína original. Por ello, los hidrolizados con mejor poder espumante están indicados para la producción de pasteles, pan, helados y postres elaborados (Chaplin, L. C. y Andrew, A. T., 1989, J. Dairy Res., 56: 544-552). Los hidrolizados con un buen poder emulsificante son usados en la fabricación de mayonesas, carne picada, salchichas o helados (Süle, E., Tömösközi, S. y Hajós, G., 1998, Nahrung, 42: 242-244). Y por último, los hidrolizados con una buena absorción de aceite o agua son usados para la elaboración de derivados cárnicos y de productos bajos en grasas (Mannheim, A. y Cheryan, M., 1992, J. Am. Oil Chem. Soc., 69: 1163-1169).
- b)
- Hidrolizados con grado de hidrólisis variable, que pueden ser usados como flavorizantes, especialmente mediante reacciones de Maillard, generando compuestos secundarios responsables del olor y el sabor del producto.
- c)
- Hidrolizados extensivos, con grados de hidrólisis superiores al 10%, que pueden ser utilizados como suplemento proteico en la dieta o en alimentación especializada (Frokjaer, S., 1994, Food Technol., 48: 86-88) y para el tratamiento complementario de enfermedades o síndromes específicos. Desde un punto de vista funcional su elevada solubilidad permite su utilización en alimentos líquidos, y desde un punto de vista nutricional posibilitan una elevada absorción gastrointestinal de los pequeños péptidos que componen el hidrolizado, principalmente di y tripéptidos, la cual es más efectiva en comparación con las proteínas intactas o incluso con los aminoácidos libres. Los sectores de la población a los que van dirigidos estos alimentos son diversos aunque, por diferentes razones, preferiblemente van dirigidos a aquellos que presentan la necesidad de un sobreaporte proteico. Por ejemplo, se puede citar su uso en la alimentación de la tercera edad, ya que en las personas ancianas se produce una pérdida de apetito, causada por diversas razones, la cual genera una malnutrición que está correlacionada directamente con un incremento de enfermedades y mortalidad; para estas personas comer más cantidad no es la solución idónea pero la demanda de proteínas necesarias podría cubrirse con bebidas enriquecidas con hidrolizados proteicos, ya que su ingesta es más atractiva que la de los alimentos sólidos. En este apartado también puede incluirse la alimentación enteral y parenteral en casos de hospitalización. Otro campo de aplicación es la nutrición deportiva, sobre todo, en ejercicios de resistencia o en aquellos que requieren un desarrollo muscular importante. Por último, estos hidrolizados también tienen aplicación para personas que estén a dieta ya que proporcionan al cuerpo las cantidades adecuadas de proteínas con un mínimo de otras fuentes de calorías, de manera que se mantiene el balance de nitrógeno y se reduce peso con la pérdida de grasas. Respecto a las aplicaciones clínicas de los hidrolizados proteicos extensivos, debido a su buena solubilidad, digestibilidad y absorción intestinal, estos también son útiles para enfermos con una actividad gastrointestinal deficiente, como en los casos en los que existe una reducida superficie de absorción (enfermedad de Crohn) (Kushner, R. F., 1992, Nutr. Rev., 50: 166-178) o cuando la capacidad digestiva está reducida como en la fibrosis quística o en la pancreatitis (Farrell, P. M., et al., 1987, J. Am. Diet. Assoc., 87: 1353-1356).
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Una aplicación común de los hidrolizados
proteicos es la obtención de péptidos bioactivos. Estos péptidos son
pequeñas secuencias aminoacídicas inactivas dentro de la proteína,
pero que pueden ser liberados tras una hidrólisis proteica y ejercer
diversas funciones biológicas. Entre los más abundantes destacan los
péptidos con actividad opioide, opioide antagonista, antitrombótica,
inmunomoduladora, antioxidante, transportadora de iones o
antihipertensiva. Dichos péptidos pueden consumirse como tales,
formando parte de los hidrolizados crudos, de concentrados de bajo
peso molecular o de otras subfracciones activas obtenidas mediante
métodos de separación por tamaño o métodos cromatográficos. Además
de constituir productos alimenticios, tales hidrolizados, sus
fracciones o los péptidos también podrían formar parte de
composiciones útiles como complemento en el tratamiento y prevención
de enfermedades.
En cuanto a los procedimientos para la obtención
de este tipo de hidrolizados, en la mayoría de ellos se lleva a cabo
un paso de tratamiento químico o físico de las harinas vegetales de
partida de manera previa a la hidrólisis enzimática, o bien se
realizan lavados con agua acidulada o etanol o se obtiene un
concentrado proteico previo por un proceso de
flotación-sedimentación (ES2173036B1, ES2209645B1 y
ES2116937B1). Además, mediante todos estos procedimientos el
producto final conseguido es un único producto (Yust, M.M., et
al., 2003, Grasas y Aceites, 54(4):
419-423; Vioque, J., et al., 2006,
Brazilian Journal of Food Technology, III JIPCA, Janeiro, pp.
99-102; US4100024A).
Por tanto, es necesario desarrollar métodos
optimizados de obtención de hidrolizados proteicos que proporcionen
más de un producto a partir de un único proceso hidrolítico, de
manera que se obtengan varios hidrolizados con diferente grado de
hidrólisis y, por tanto, con diferentes características químicas y
funcionales, que tengan diferente aplicabilidad industrial. Estos
métodos, además, deberían evitar la necesidad de realizar un
tratamiento químico o físico previo de las harinas vegetales de
partida previamente a la hidrólisis enzimática, lo que supondría un
ahorro de equipamientos, solventes, vertidos y, por consiguiente, de
tiempo y dinero.
La presente invención proporciona un método de
obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos que
comprende llevar a cabo una hidrólisis enzimática de residuos
agroindustriales proteicos. Dicho método conduce a la obtención de
dos hidrolizados que difieren en su grado de hidrólisis, por lo que
pueden ser utilizados en distintas aplicaciones a nivel alimentario
y cosmético.
El método de la invención permite obtener, en un
solo paso hidrolítico y sin un tratamiento previo del sustrato de
partida, dos productos proteicos distintos, en lugar de un único
producto como en el caso de otros métodos similares de obtención de
hidrolizados proteicos. Estos dos productos obtenidos difieren en su
grado de hidrólisis y, por tanto, en sus características químicas y
funcionales, ampliando así el campo de aplicación industrial y
comercial y otorgándole a un subproducto agroalimentario, como son,
por ejemplo aunque sin limitarnos, las harinas vegetales, un valor
añadido.
Uno de los hidrolizados obtenibles mediante el
método de la invención presenta un grado de hidrólisis inferior al
10% (hidrolizado proteico limitado, aquí denominado como HIPROLI),
lo cual lo convierte en un producto muy interesante para su
utilización en cosmética así como en el procesado de alimentos,
repostería, panadería o en la elaboración de productos elaborados
(mayonesas, salchichas, helados o postres), debido a que posee
propiedades reológicas mejoradas con respecto a la proteína original
de partida en términos de solubilidad, absorción de agua y aceite,
poder emulsificante y capacidad espumante. El otro hidrolizado
obtenido presenta un grado de hidrólisis superior al 10%
(hidrolizado proteico extensivo, aquí denominado como HIPROEX), lo
que le confiere unas cualidades ideales para su uso en suplementos
proteicos dirigidos bien a poblaciones con necesidades de un aporte
proteico extra, como pueden ser personas de la tercera edad,
deportistas o personas que siguen regímenes alimenticios
determinados, bien como suplementos proteicos nutricionales en el
tratamiento de enfermedades o síndromes específicos, como son
pacientes que ven reducida su capacidad de absorción
gastrointestinal de alimentos (enfermedad de Crohn), pacientes con
reducida capacidad digestiva (fibrosis quística o pancreatitis) o
pacientes con alergenicidad específica alimentaria. De igual modo,
debido a su alto grado de hidrólisis, este producto es una fuente de
significativo interés para la elaboración de alimentos funcionales
debido a la presencia de péptidos con un número no elevado de
residuos (2 a 15 aminoácidos) los cuales, una vez liberados de la
proteína de partida por hidrólisis, pueden presentar una diversidad
de beneficios para la salud humana (antioxidante,
hipocolesterolémica, antihipertensiva, opioide, etc.).
Además, mediante el método de la invención no es
necesario realizar un tratamiento previo (químico o físico) de
mejora o purificación de los componentes de los materiales vegetales
de partida, lo que además de simplificar el proceso, evita los
problemas generados con la depuración y evacuación de las aguas
residuales generadas habitualmente en dichas etapas. Esta ventaja,
junto con la optimización de los parámetros del método aquí
descrito, conlleva un ahorro de equipamientos, solventes, reactivos
(ya que la relación enzima/sustrato utilizada en el proceso de
hidrólisis del método de la invención es baja y además las enzimas
empleadas, preferiblemente endoproteasas, más preferiblemente
alcalasa, son enzimas comerciales con un ámbito de acción
inespecífico), vertidos, tiempo, dinero y energía (ya que la
reacción de hidrólisis enzimática del método de la invención se
lleva a cabo, preferiblemente, a temperatura ambiente).
Por ello, un aspecto de la invención se refiere
a un método de obtención de un hidrolizado proteico limitado y un
hidrolizado proteico extensivo, de ahora en adelante "método de la
invención", que comprende:
- a.
- hidrolizar enzimáticamente un residuo agroindustrial proteico,
- b.
- centrifugar el hidrolizado obtenido en el paso (a),
- c.
- disminuir el pH del sobrenadante obtenido en la centrifugación del paso (b) hasta un valor de entre 3 y 5,
- d.
- centrifugar el sobrenadante del paso (c),
- e.
- separar el sobrenadante del precipitado obtenidos en la centrifugación del paso (d), y
- f.
- secar el sobrenadante y el precipitado separados en el paso (e).
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Ejemplos de "residuo agroindustrial
proteico" que podrían emplearse en el método de la invención son,
aunque sin limitarnos, harinas desengrasadas provenientes de la
extracción oleica de semillas oleaginosas de, por ejemplo, aunque
sin limitarnos, girasol, colza, soja o pepita de uva; harinas de
semillas que no cumplen los requisitos de calidad mínima para ser
comercializadas debido, por ejemplo, aunque sin limitarnos, a su
fraccionamiento durante la recogida o a su excesiva dureza,
procedentes de, por ejemplo, aunque sin limitarnos, garbanzo,
altramuz o lenteja; u otros subproductos agrícolas vegetales
procedentes de, por ejemplo, aunque sin limitarnos, germen de
algarroba. Todos estos residuos agroindustriales proteicos presentan
una composición química variable como se muestra, a modo de ejemplo
y sin que limite el alcance de la invención, en la tabla 1.
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Por ello, en una realización preferida de este
aspecto de la invención, el residuo agroindustrial proteico del paso
(a) comprende menos de un 6% (p/p) de grasas. En una realización más
preferida, el residuo agroindustrial proteico del paso (a) comprende
entre un 15% y un 50% del peso total (p/p) de proteínas. En una
realización aun más preferida, el residuo agroindustrial proteico
del paso (a) se encuentra a una concentración de entre un 5% y un
10% (p/v), dependiendo especialmente del contenido y composición en
fibra de dicho residuo, el cual, debido a su alta capacidad de
absorción de agua, produce una viscosidad demasiado alta a
concentraciones más elevadas, lo que dificulta una óptima agitación
de la solución.
En otra realización preferida, el residuo
agroindustrial proteico del paso (a) es una harina proteica vegetal.
En una realización más preferida, la harina proteica vegetal procede
de un vegetal seleccionado de la lista que comprende: girasol,
colza, soja, pepita de uva, garbanzo, altramuz, lenteja o germen de
algarroba.
Las enzimas que pueden ser efectivas en el
proceso de hidrólisis del paso (a) del método de la presente
invención son las enzimas proteolíticas, preferiblemente de acción
endoproteasa, comúnmente utilizadas para la hidrólisis de proteínas
y que pueden obtenerse de fuentes animales, vegetales o microbianas.
Éstas incluyen, pero sin limitarse, tripsina, quimotripsina,
pancreatina, pepsina, papaína o una diversidad de proteasas
bacterianas y fúngicas como pueden ser la alcalasa, a la que también
se hará referencia en la presente descripción como "alcalase",
así como la subtilisina, o "subtilisin", o la flavorzima. Más
preferiblemente, la enzima proteolítica empleada en la hidrólisis
del paso (a) del método de la invención es estable y no se inactiva
por el pH utilizado en el método de la invención. Por ello, en otra
realización preferida, la enzima empleada en la hidrólisis
enzimática del paso (a) es una endoproteasa. En una realización más
preferida, la endoproteasa se selecciona de la lista que comprende:
tripsina, quimotripsina, pancreatina, pepsina, papaína, alcalasa,
subtilisina o flavorzima. En una realización aun más preferida, la
endoproteasa es la alcalasa. Esta enzima es una endoproteasa de
origen microbiano, comercial e inespecífica y bien conocida y
caracterizada desde un punto de vista científico para los parámetros
óptimos de pH y temperatura.
En otra realización preferida, la relación
enzima/residuo agroindustrial proteico del paso (a) se encuentra en
un rango de entre 0,001 y 0,01 UA/g proteína de residuo
agroindustrial proteico, siendo definida la "Unidad Anson (UA)"
como la cantidad de enzima necesaria para digerir hemoglobina en
condiciones estándar produciendo una cantidad de productos solubles
en ácido tricloroacético que dan el mismo color con reactivo de
Folin que un miliequivalente de tirosina.
El pH al que se realiza el proceso hidrolítico
del paso (a) es, preferiblemente, un pH alcalino con el objetivo de,
por un lado, facilitar la solubilización de la proteína del material
de partida o residuo agroindustrial proteico, la cual se incrementa
conforme el pH es más básico, y por otro, mantener una actividad
proteolítica perceptible en la enzima elegida, preferiblemente
endoproteasa, las cuales suelen tener un pH óptimo de actividad en
torno a 7-8. Por ello, en otra realización
preferida, la hidrólisis enzimática del paso (a) del método de la
invención se realiza a un pH de entre 8 y 11.
El proceso de hidrólisis enzimática del paso (a)
del método de la invención se realiza preferiblemente a temperatura
ambiente, es decir entre 18 y 25ºC, más preferiblemente durante un
tiempo máximo de una hora y aun más preferiblemente durante un
tiempo mínimo de 45 minutos. Este proceso se lleva a cabo,
preferiblemente, en agitación continua, manteniendo el pH elegido
para el proceso hidrolítico con, por ejemplo, aunque sin limitarnos,
la adición de NaOH o NH_{4}HCO_{3}, este último con el objetivo
de ser eliminado durante el secado de los productos hidrolizados
finales y de reducir el contenido en cenizas de los mismos. Por todo
ello, en otra realización preferida, la hidrólisis enzimática del
paso (a) del método de la invención se realiza a una temperatura de
entre 18 y 25ºC. En una realización más preferida, la hidrólisis
enzimática del paso (a) se realiza durante un período de tiempo
inferior o igual a 1 hora. En una realización aun más preferida, la
hidrólisis enzimática del paso (a) se realiza en agitación
continua.
Preferiblemente, al residuo agroindustrial
proteico que está sufriendo el proceso de hidrólisis enzimática en
el paso (a) del método de la invención se le añade sulfito sódico
para prevenir la oxidación de los polifenoles presentes en el mismo
y para evitar, en la medida de lo posible, un excesivo
oscurecimiento de los productos.
Una vez que la hidrólisis enzimática del paso
(a) del método de la invención ha procedido durante un período
suficiente de tiempo, preferiblemente durante un tiempo inferior o
igual a una hora, se procede a la centrifugación del hidrolizado
obtenido en dicho paso. Tras esta fase de centrifugación en el paso
(b) del método de la invención, se obtiene por una parte un
precipitado formado por los restos del material de partida o residuo
agroindustrial proteico que permanecen insolubles, principalmente
fibras insolubles y parte de proteína sin digerir, y por otra un
sobrenadante que comprende fundamentalmente proteínas, péptidos y
aminoácidos así como otros compuestos minoritarios y solubilizados
durante el proceso hidrolítico como pueden ser polifenoles y
azúcares. La fase precipitada puede ser utilizada en diferentes
aplicaciones tales como, por ejemplo, aunque sin limitarnos,
alimentación animal y/o substrato orgánico-abono en
agricultura.
La fracción del sobrenadante es sometida a un
descenso a pH ácido (3-5) mediante, por ejemplo,
aunque sin limitarnos, la adición de HCl. Por ello, en otra
realización preferida, la disminución del pH del paso (c) del método
de la invención se realiza mediante la adición de HCl a dicho
sobrenadante. Esto servirá para inactivar la actividad proteolítica
de la enzima añadida para el proceso hidrolítico del paso (a) del
método de la invención y por otro lado, dará lugar a dos productos
bien diferenciados mediante una centrifugación posterior. Por ello,
tras la disminución del pH del sobrenadante en el paso (c) del
método de la invención se procede a una centrifugación del mismo y,
posteriormente, a la separación del sobrenadante y el precipitado
obtenidos. Ambos, precipitado y sobrenadante, son secados, en el
paso (f) del método de la invención. Los procedimientos de secado
que podrían emplearse en este paso del método son, por ejemplo,
aunque sin limitarse, ring-dryer, liofilización,
atomización o secado por estufa. Preferiblemente, dicho secado se
realiza mediante atomización, obteniéndose los productos finales en
forma de polvo para facilitar su almacenamiento, conservación y
transporte. Por ello, en otra realización preferida, el secado del
paso (f) del método de la invención se realiza mediante
atomización.
El término "secado por atomización",
"spray dryer" o "secado por aspersión" se refiere al
método de secado en el que se transforma un producto en estado
líquido en un producto en estado pulverizado, siendo un proceso
instantáneo en el que el aire caliente es el medio que suministra el
calor necesario para la evaporación y al mismo tiempo el aceptor del
agua eliminada.
Al producto obtenible tras el secado del
sobrenadante en el paso (f) del método de la invención se hará
referencia en la presente invención como "hidrolizado proteico
extensivo" o "HIPROEX" y estará constituido por aquella fase
soluble, sin precipitar, totalmente líquida y que presenta una
fracción proteica con un grado de hidrólisis superior al 10%. Al
producto obtenible tras el secado del precipitado en el paso (f) del
método de la invención se hará referencia en la presente invención
como "hidrolizado proteico limitado" o "HIPROLI" y estará
constituido por aquella fracción proteica precipitada, de
consistencia pastosa, con un grado de hidrólisis inferior al
10%.
\newpage
Por ello, otro aspecto de la invención se
refiere al hidrolizado proteico extensivo obtenible mediante el
secado del sobrenadante en el paso (f) del método de la invención,
de ahora en adelante "hidrolizado proteico extensivo de la
invención". Otro aspecto de la invención se refiere al
hidrolizado proteico limitado obtenible mediante el secado del
precipitado en el paso (f) del método de la invención, de ahora en
adelante "hidrolizado proteico limitado de la invención". Los
hidrolizados proteicos extensivos y limitados obtenibles mediante el
método de la invención presentan, como muestran los ejemplos de la
presente invención, una composición variable en cuanto a proteínas,
humedad, cenizas, grasas, polifenoles, azúcares, fibra y/o grado de
hidrólisis, que vendrá determinada por ciertos factores del método
de la invención, como por ejemplo, aunque sin limitarnos, el tipo de
enzima endoproteasa empleada, la composición y procedencia del
material de partida o residuo agroindustrial proteico empleado en el
paso (a), etc.
Los hidrolizados proteicos obtenibles mediante
el método de la invención poseen propiedades reológicas y biológicas
mejoradas con respecto al material de partida, por lo que son
aplicables a diversos ámbitos industriales. Por ello, otro aspecto
de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico extensivo
o del hidrolizado proteico limitado de la invención para la
elaboración de un cosmético, ya que el hidrolizado proteico
extensivo de la invención presenta propiedades bioactivas y el
hidrolizado proteico limitado de la invención presenta una elevada
capacidad emulsionante y espumante, características todas ellas
favorables para la elaboración de este tipo de productos. Se
entiende por "cosmético" cualquier producto empleado para la
higiene corporal o cuya finalidad sea la de mejorar la belleza.
Otro aspecto de la invención se refiere al uso
del hidrolizado proteico extensivo de la invención para la
elaboración de un suplemento alimenticio. Se entiende por
"suplemento alimenticio", "suplemento dietético" o
"suplemento nutricional", cualquier alimento, ingrediente o
sustancia destinada a complementar la alimentación humana o animal,
pudiéndose presentar, por ejemplo, aunque sin limitarnos, como
pastillas, cápsulas, cápsulas suaves de gelatina, cápsulas de
gelatina, líquidos o polvos. Preferiblemente, el suplemento
alimenticio que comprende el hidrolizado proteico extensivo de la
invención se presenta en forma líquida, ya que la elevada
solubilidad de dicho hidrolizado permite su utilización en alimentos
líquidos. La ingesta de estos suplementos alimenticios que
comprenden el hidrolizado proteico extensivo de la invención puede
ser beneficiosa en aquellas situaciones en que la situación
metabólica requiera un aporte nutricional extra, como por ejemplo,
aunque sin limitarnos, en individuos sometidos a dieta, en la
tercera edad, en casos de hospitalización, donde podrían
administrarse, por ejemplo, aunque sin limitarse, por vía enteral o
parenteral, en deportistas, en individuos que presentan enfermedades
o síndromes que cursan con una actividad gastrointestinal deficiente
como, por ejemplo, aunque sin limitarnos, en los casos en los que
existe una reducida superficie de absorción, como por ejemplo,
aunque sin limitarnos, en la enfermedad de Crohn, o cuando la
capacidad digestiva está reducida como por ejemplo, aunque sin
limitarnos, en la fibrosis quística o en la pancreatitis.
Otro aspecto de la invención se refiere al uso
del hidrolizado proteico extensivo o del hidrolizado proteico
limitado de la invención para la elaboración de un alimento, de
ahora en adelante "alimento de la invención". Este alimento
puede ser sólido o líquido y para consumo humano o de cualquier otro
ser vivo.
El hidrolizado proteico limitado de la invención
presenta un elevado poder emulsionante y espumante. Por ello, una
realización preferida de este aspecto de la invención se refiere al
uso del hidrolizado proteico limitado de la invención para la
elaboración de un alimento de repostería. Se entiende por
"alimento de repostería" cualquier alimento de confitería o
pastelería, como por ejemplo, aunque sin limitarnos, pasteles,
helados, bizcochos, tartas o tortas. Otra realización preferida de
este aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado
proteico limitado de la invención para la elaboración de un alimento
de panadería. Otra realización preferida de este aspecto de la
invención se refiere al uso del hidrolizado proteico limitado de la
invención para la elaboración de un alimento elaborado. Se entiende
por "alimento elaborado" cualquier alimento que haya sufrido un
proceso de modificación del estado originario de sus componentes
para hacerlos más apetitosos, sabrosos, fáciles de ingerir o de
conservar. Ejemplos de alimentos elaborados son, aunque sin
limitarnos, mayonesas, carne picada, salchichas, helados, derivados
cárnicos o productos bajos en grasas.
El hidrolizado proteico extensivo de la
invención presenta, además, propiedades bioactivas como, por
ejemplo, aunque sin limitarnos, actividad antioxidante y/o
reguladora de la tensión arterial, preferiblemente actividad
antihipertensiva, por lo que es útil para la elaboración de
alimentos funcionales o como aditivo de los mismos. Por ello, otra
realización preferida de este aspecto de la invención se refiere al
uso del hidrolizado proteico extensivo de la invención para la
elaboración de un alimento funcional. Se entiende por "alimento
funcional" cualquier alimento que proporcione beneficios para la
salud humana o de cualquier otro ser vivo más allá de la nutrición
básica, como podría ser mejorar la salud mediante una reducción del
riesgo de padecer enfermedades. Estos alimentos funcionales que
comprenden el hidrolizado proteico extensivo de la invención o
"alimentos funcionales de la invención" podrían ser, aunque sin
limitarnos, inmunomoduladores, antihipertensivos preferiblemente
inhibidores de la ECA (enzima convertidora de angiotensina),
hipocolesterolémicos, antioxidantes, reguladores del tránsito
intestinal, antimicrobianos o quelantes de calcio. En una
realización más preferida, el alimento funcional de la invención es
para la prevención o el tratamiento complementario de la
hipertensión. En otra realización preferida, el alimento funcional
de la invención es para la prevención o el tratamiento
complementario de los procesos oxidativos en, por ejemplo, aunque
sin limitarnos, enfermedades degenerativas.
Debido a estas propiedades bioactivas, otro
aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico
extensivo de la invención para la elaboración de un medicamento. El
término "medicamento", tal y como se emplea en la presente
invención, se refiere a cualquier sustancia usada para la
prevención, el alivio o el tratamiento complementario de
enfermedades en el hombre y los animales. En el contexto de la
presente invención se refiere a una preparación que comprenda, al
menos, el hidrolizado proteico extensivo de la invención. En una
realización preferida, el medicamento es para su uso en la
prevención, alivio o tratamiento complementario de enfermedades que
cursen con procesos oxidativos, como por ejemplo, aunque sin
limitarnos, enfermedades degenerativas, o con hipertensión, o con
deficiencia en la absorción intestinal o capacidad digestiva, como
por ejemplo, aunque sin limitarnos, enfermedad de Crohn, fibrosis
quística o pancreatitis.
Otro aspecto de la invención se refiere a un
alimento que comprende el hidrolizado proteico extensivo y/o el
hidrolizado proteico limitado de la invención.
Otro aspecto de la invención se refiere a un
cosmético que comprende el hidrolizado proteico extensivo y/o el
hidrolizado proteico limitado de la invención.
Otro aspecto de la invención se refiere a una
composición que comprende el hidrolizado proteico extensivo y/o el
hidrolizado proteico limitado de la invención.
A lo largo de la descripción y las
reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no
pretenden excluir otras características técnicas, aditivos,
componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos,
ventajas y características de la invención se desprenderán en parte
de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los
siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración,
y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.
Fig. 1. Muestra el nivel de solubilidad (eje
de ordenadas, en %) frente al pH (eje de abscisas) de la harina de
colza y del HIPROLI e HIPROEX de la harina de colza obtenidos
mediante el método de la invención. Línea continua: harina de
colza. Línea discontinua: HIPROLI. Línea-cuadrados:
HIPROEX.
Fig. 2. Muestra el índice de protección
antioxidante (eje de ordenadas, en %) frente al tiempo (eje de
abscisas, en minutos) de la harina de colza (triángulos), del
HIPROLI (cuadrados) e HIPROEX (círculos) de la harina de colza
obtenidos mediante el método de la invención. Se tomó como
control positivo el antioxidante sintético Butil hidroxitolueno (BHT
o E-321) (asteriscos) y un control con agua
destilada como Blanco (rombos). Las concentraciones de muestra
ensayadas fueron de 100.000 ppm en el caso de los productos
derivados de colza y 800 ppm en el caso de BHT.
Fig. 3. Muestra el nivel de solubilidad (eje
de ordenadas, en %) frente al pH (eje de abscisas) de la harina de
girasol y del HIPROLI e HIPROEX de la harina de girasol obtenidos
mediante el método de la invención. Línea continua: harina de
girasol. Línea discontinua: HIPROLI.
Línea-cuadrados: HIPROEX.
Fig. 4. Muestra el índice de protección
antioxidante (eje de ordenadas, en %) frente al tiempo (eje de
abscisas, en minutos) de la harina de girasol (triángulos), del
HIPROLI (cuadrados) e HIPROEX (círculos) de la harina de girasol
obtenidos mediante el método de la invención. Se tomó como
control positivo el antioxidante sintético Butil hidroxitolueno (BHT
o E-321) (asteriscos) y un control con agua
destilada como Blanco (rombos). Las concentraciones de muestra
ensayadas fueron de 100.000 ppm en el caso de los productos
derivados de girasol y 800 ppm en el caso de BHT.
A continuación se ilustrará la invención
mediante unos ensayos realizados por los inventores, que ponen de
manifiesto la efectividad del método de la invención en la obtención
de un hidrolizado proteico limitado y de un hidrolizado proteico
extensivo, cuyas propiedades reológicas y biológicas permiten su uso
en la elaboración de cosméticos, medicamentos y/o alimentos. Estos
ejemplos específicos que se proporcionan sirven para ilustrar la
naturaleza de la presente invención y se incluyen solamente con
fines ilustrativos, por lo que no han de ser interpretados como
limitaciones a la invención que aquí se reivindica. Por tanto, los
ejemplos descritos más adelante ilustran la invención sin limitar el
campo de aplicación de la misma.
El proceso hidrolítico para la obtención de
hidrolizados proteicos limitados y extensivos a partir de harina de
colza se llevó a cabo bajo las siguientes condiciones:
- -
- [Sustrato]: 10% (p/v); 0,25% Na_{2}SO_{3} (p/p),
- -
- Enzima: Alcalase® 2.4 L,
- -
- Relación Enzima/Sustrato: 0,005 UA/g proteína,
- -
- Temperatura: Temperatura ambiente (20ºC),
- -
- pH: 9,
- -
- Tiempo de reacción: 1 hora.
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El rendimiento de dicho proceso hidrolítico fue
el que se muestra en la tabla 2.
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\vskip1.000000\baselineskip
La caracterización química de los productos o
hidrolizados obtenidos al final del proceso fue la que se muestra en
la tabla 3.
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
\vskip1.000000\baselineskip
La distribución de pesos moleculares de la
harina de colza y de los dos hidrolizados obtenidos mediante el
método de la invención fue la que se muestra en la tabla 4.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Las propiedades reológicas de la harina de colza
y de los hidrolizados obtenidos a partir de la misma mediante el
método de la invención fueron las que se muestran en la tabla 5 y en
la figura 1.
- a:
- expresada como gramos de agua absorbida/100 g de muestra.
- b:
- expresada como gramos de agua absorbida/100 g de muestra.
- c:
- porcentaje (%) del volumen de la capa emulsificada.
- d:
- porcentaje (%) del volumen de emulsión inicial.
- e:
- porcentaje (%) del incremento de volumen respecto del volumen inicial.
- f:
- porcentaje (%) respecto del volumen de espuma inicial.
\vskip1.000000\baselineskip
En cuanto a las propiedades biológicas de los
hidrolizados de colza obtenidos mediante el método de la invención,
éstos presentaron actividad antihipertensiva y actividad
antioxidante.
\vskip1.000000\baselineskip
Se determinó a partir de la actividad inhibidora
de las muestras ensayadas hacia la enzima convertidora de
angiotensina (ECA) implicada en la regulación de la presión arterial
(Hayakari et al., 1978, Anal. Biochem., 84:
361-369). Se expresaron los resultados en IC_{50},
definida ésta como la concentración necesaria de muestra para
inhibir el 50% de la actividad de la enzima (tabla 6).
\vskip1.000000\baselineskip
Se determinó según el método descrito por Miller
(Miller, 1971, Journal of the American Oil Chemists' Society,
48:2) a partir del cual se mide espectrofotométricamente la
decoloración del \beta-caroteno en presencia de
los productos de oxidación del ácido linoleico (figura 2).
\vskip1.000000\baselineskip
El proceso hidrolítico para la obtención de
hidrolizados proteicos limitados y extensivos a partir de harina de
girasol se llevó a cabo bajo las siguientes condiciones:
- -
- [Sustrato]: 10% (p/v); 0,25% Na_{2}SO_{3} (p/p),
- -
- Enzima: Alcalase® 2.4 L,
- -
- Relación Enzima/Sustrato: 0,001 UA/g proteína,
- -
- Temperatura: Temperatura ambiente (20ºC),
- -
- pH: 11,
- -
- Tiempo de reacción: 1 hora.
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El rendimiento del proceso hidrolítico fue el
que se muestra en la tabla 7.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
La caracterización química de los productos o
hidrolizados obtenidos al final del proceso fue la que se muestra en
la tabla 8.
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\vskip1.000000\baselineskip
La distribución de pesos moleculares de la
harina de girasol y de los dos hidrolizados obtenidos mediante el
método de la invención fue la que se muestra en la tabla 9.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Las propiedades reológicas de la harina de
girasol y de los hidrolizados obtenidos a partir de la misma
mediante el método de la invención fueron las que se muestran en la
tabla 10 y en la figura 3.
\vskip1.000000\baselineskip
- a:
- expresada como gramos de agua absorbida/100 g de muestra.
- b:
- expresada como gramos de agua absorbida/100 g de muestra.
- c:
- porcentaje (%) del volumen de la capa emulsificada.
- d:
- porcentaje (%) del volumen de emulsión inicial.
- e:
- porcentaje (%) del incremento de volumen respecto del volumen inicial.
- f:
- porcentaje (%) respecto del volumen de espuma inicial.
\vskip1.000000\baselineskip
En cuanto a las propiedades biológicas de los
hidrolizados de girasol obtenidos mediante el método de la
invención, éstos presentaron actividad antihipertensiva (tabla 11) y
actividad antioxidante (figura 4).
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\newpage
Como puede observarse en estos ejemplos, el
hecho de añadir una enzima proteolítica a la solución sustrato de
harinas vegetales conllevó un aumento de los rendimientos tanto en
el balance de materia como en el de proteína, siendo esto más
evidente en el ejemplo realizado con la harina desengrasada de
colza.
En ambos ejemplos aquí mostrados, los
sobrenadantes obtenidos tras precipitar a pH 4 (HIPROEX) presentaron
un contenido proteico mucho más elevado que los observados en los
controles sin proteasas como consecuencia del desplazamiento hacia
esta fracción de aquellas proteínas que, debido a las hidrólisis
enzimáticas, habían perdido o modificado su punto isoeléctrico y,
por consiguiente, su facultad de precipitar a este pH. También fue
notable el alto contenido en cenizas de esta fracción lo cual, sin
embargo, no supondría ningún problema a la hora de ser utilizada en
preparaciones alimenticias tras ser sometida a un proceso de
filtración o ultrafiltración previo a su incorporación a cualquier
alimento, proceso éste de ámbito obligatorio en el campo de la
industria alimentaria. Destacó igualmente su alta solubilidad en el
amplio rango de pH estudiado (2-12) así como unas
propiedades reológicas aceptables. De igual modo, este hidrolizado
presentó mejores actividades antioxidativas y reguladoras de la
tensión arterial que el hidrolizado limitado y que las proteínas
intactas de las que procedía. En este sentido, dicho producto
resultó de gran valor añadido debido a su potencial uso como aditivo
en la formulación de alimentos funcionales.
Por otra parte, la fracción precipitada
(HIPROLI) presentó valores proteicos importantes superiores al 60%
en cualquier caso, mostró una composición química similar a las
obtenidas en los controles sin tratamiento enzimático y una ligera
mejora en cuanto a solubilidad proteica frente al pH, debido al
suave incremento en el grado de hidrólisis de la partida proteica de
este producto. Este grado de hidrólisis limitado, inferior al 10%,
le confirió unas notables propiedades reológicas otorgándole así
unas características valiosas para ser usado en repostería,
pastelería o elaboración de derivados cárnicos. Igualmente, y en
menor medida que el hidrolizado proteico extensivo, presentó unos
valores de actividades biológicas apreciables, por lo que aportaría
un beneficio mayor a los productos a los que fuera añadido.
Claims (29)
1. Método de obtención de un hidrolizado
proteico limitado y un hidrolizado proteico extensivo que
comprende:
- a.
- hidrolizar enzimáticamente un residuo agroindustrial proteico,
- b.
- centrifugar el hidrolizado obtenido en el paso (a),
- c.
- disminuir el pH del sobrenadante obtenido en la centrifugación del paso (b) hasta un valor de entre 3 y 5,
- d.
- centrifugar el sobrenadante del paso (c),
- e.
- separar el sobrenadante del precipitado obtenidos en la centrifugación del paso (d), y
- f.
- secar el sobrenadante y el precipitado separados en el paso (e).
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2. Método según la reivindicación 1 donde el
residuo agroindustrial proteico del paso (a) comprende menos de un
6% (p/p) de grasas.
3. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 ó 2 donde el residuo agroindustrial proteico del
paso (a) comprende entre un 15% y un 50% (p/p) de proteínas.
4. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3 donde el residuo agroindustrial proteico del
paso (a) se encuentra a una concentración de entre un 5% y un 10%
(p/v).
5. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4 donde el residuo agroindustrial proteico del
paso (a) es una harina proteica vegetal.
6. Método según la reivindicación 5 donde la
harina proteica vegetal procede de un vegetal seleccionado de la
lista que comprende: girasol, colza, soja, pepita de uva, garbanzo,
altramuz, lenteja o germen de algarroba.
7. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6 donde la enzima empleada en la hidrólisis
enzimática del paso (a) es una endoproteasa.
8. Método según la reivindicación 7 donde la
endoproteasa se selecciona de la lista que comprende: tripsina,
quimotripsina, pancreatina, pepsina, papaína, alcalasa, subtilisina
o flavorzima.
9. Método según la reivindicación 8 donde la
endoproteasa es la alcalasa.
10. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9 donde la relación enzima/residuo
agroindustrial proteico del paso (a) se encuentra en un rango de
entre 0,001 y 0,01 UA/g.
11. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10 donde la hidrólisis enzimática del paso (a)
se realiza a un pH de entre 8 y 11.
12. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11 donde la hidrólisis enzimática del paso (a)
se realiza a una temperatura de entre 18 y 25ºC.
13. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12 donde la hidrólisis enzimática del paso (a)
se realiza durante un período de tiempo inferior o igual a 1
hora.
14. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 13 donde la hidrólisis enzimática del paso (a)
se realiza en agitación continua.
15. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14 donde la disminución del pH del paso (c) se
realiza mediante la adición de HCl.
16. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15 donde el secado del paso (f) se realiza
mediante atomización.
17. Hidrolizado proteico extensivo obtenible
mediante el secado del sobrenadante en el paso (f) del método según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.
18. Hidrolizado proteico limitado obtenible
mediante el secado del precipitado en el paso (f) del método según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.
19. Uso del hidrolizado proteico extensivo según
la reivindicación 17 para la elaboración de un medicamento.
20. Uso del hidrolizado proteico extensivo según
la reivindicación 17 para la elaboración de un suplemento
alimenticio.
21. Uso del hidrolizado proteico extensivo según
la reivindicación 17 o del hidrolizado proteico limitado según la
reivindicación 18 para la elaboración de un cosmético.
22. Uso del hidrolizado proteico extensivo según
la reivindicación 17 o del hidrolizado proteico limitado según la
reivindicación 18 para la elaboración de un alimento.
23. Uso del hidrolizado proteico extensivo según
la reivindicación 22 donde el alimento es un alimento funcional.
24. Uso del hidrolizado proteico limitado según
la reivindicación 22 donde el alimento es un alimento de
repostería.
25. Uso del hidrolizado proteico limitado según
la reivindicación 22 donde el alimento es un alimento de
panadería.
26. Uso del hidrolizado proteico limitado según
la reivindicación 22 donde el alimento es un alimento elaborado.
27. Alimento que comprende el hidrolizado
proteico extensivo según la reivindicación 17 y/o el hidrolizado
proteico limitado según la reivindicación 18.
28. Cosmético que comprende el hidrolizado
proteico extensivo según la reivindicación 17 y/o el hidrolizado
proteico limitado según la reivindicación 18.
29. Composición que comprende el hidrolizado
proteico extensivo según la reivindicación 17 y/o el hidrolizado
proteico limitado según la reivindicación 18.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201031228A ES2374359B1 (es) | 2010-08-05 | 2010-08-05 | Método de obtención de hidrolizados protéicos limitados y extensivos a partir de residuos agroindustriales. |
| PCT/ES2011/070571 WO2012017123A1 (es) | 2010-08-05 | 2011-08-03 | Método de obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos a partir de residuos agroindustriales |
Applications Claiming Priority (1)
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Citations (7)
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Patent Citations (7)
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