ES2378102A1 - Metodo de preparacion de un producto untable a base de microalgas y producto obtenido por dicho metodo. - Google Patents
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Abstract
La presente invención describe un método para la recolección y el procesamiento de algas cultivadas cuyo producto final es rico en elementos de alto valor nutritivo y directamente apto para el consumo humano. Dicho método comprende los pasos de centrifugación, pasteurización y lavado de las algas cultivadas.
Description
Método de preparación de un producto untable a
base de microalgas y producto obtenido por dicho método.
La presente invención se encuadra en el campo de
la ingeniería de los alimentos. En concreto, la presente invención
se refiere a un método para la preparación de un producto
alimenticio untable a base de microalgas, así como al producto
obtenido por dicho método y a su uso en alimentación humana y
animal.
\vskip1.000000\baselineskip
A partir de las microalgas se obtienen
ingredientes funcionales de primera calidad destinados al
enriquecimiento de alimentos básicos, la elaboración de alimentos de
diseño e, incluso, la fabricación de nutracéuticos. Los estudios de
caracterización nutricional de diferentes especies de microalgas
demuestran que estos organismos poseen una composición bioquímica
óptima para ser empleados en alimentación humana. Su perfil
nutritivo presenta: altos porcentajes de aminoácidos esenciales,
hidratos de carbono de alta digestibilidad y contenidos lipídicos
que varían entre el 1 y el 70% según la especie, con elevados
contenidos en ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga en
algunas ocasiones. Además de macronutrientes, las microalgas también
aportan micronutrientes (vitaminas y minerales) que son capaces de
mejorar el funcionamiento del organismo, proporcionar bienestar y
disminuir el riesgo de enfermedad. Asimismo, existen otras
sustancias presentes en las microalgas que, a pesar de no poseer
carácter nutricional, resultan beneficiosas para la salud, tal es el
caso de los pigmentos fotosintéticos, compuestos
antioxidantes...
Sin embargo, a pesar del enorme potencial
biotecnológico que las microalgas suponen para la industria, existen
varios cuellos de botella a la hora de establecer y rentabilizar la
comercialización de productos elaborados a partir de microalgas. Uno
de ellos está relacionado intimamente con los sistemas de producción
empleados en la actualidad. Teniendo en cuenta que la mayoría de las
especies algales son fotótrofas estrictas y requieren luz para su
crecimiento, los diseños de dichos sistemas deben garantizar la
máxima penetración de luz en el cultivo. En la actualidad se emplean
tanto sistemas abiertos como sistemas cerrados. Ambos presentan una
serie de ventajas e inconvenientes que necesariamente se deben
valorar cuando se plantea una planta de producción a escala
industrial. Los sistemas abiertos permiten disminuir en gran medida
los costes de producción; sin embargo, tienen la desventaja de
presentar, por regla general una peor calidad desde el punto de
vista microbiológico por estar expuestos a la contaminación que se
vehiculiza a través del aire. Alternativamente, los sistemas
cerrados se caracterizan por aumentar las productividades y
disminuir el riesgo de contaminación con otras especies pero tienen
la desventaja del aumento de los requerimientos tecnológicos y los
costes de producción.
Otras etapas claves en la producción de
microalgas son el cosechado y procesado de la biomasa. Ambos son
procesos sumamente importantes que determinan la calidad del
producto final casi en mayor medida que el propio cultivo. De ahí el
enorme interés que despiertan que se traduce en numerosas
publicaciones y patentes en este campo. No obstante, la mayoría de
los métodos desarrollados para el cosechado no están orientados a
los cultivos destinados al uso alimentario. El documento WO
2009082696, por ejemplo, describe un método para la recuperación y
concentración de microalgas destinadas la obtención de biofuel,
fertilizantes, piensos de acuacultura y agricultura, suplementos
nutricionales y productos cosméticos y farmacéuticos. Dicho método
utiliza un floculante para facilitar la agregación de las algas
unicelulares, optimizando así el rendimiento y maximizando la
producción. Sin embargo, las algas directamente obtenidas del método
no son aptas para el consumo humano o animal ya que el uso de
floculantes es incompatible con el uso alimentario. De igual manera,
los métodos de cosechado basados en el empleo de otros aditivos
químicos, como por ejemplo, polímeros, son también incompatibles con
el consumo humano del producto directamente obtenido por el
método.
El documento WO 2008156819 describe un método
para la recolección de biomasa de algas que incluye el molido y la
ruptura de la célula del alga mediante ultrasonidos. Este método
acarrea la consiguiente degradación inmediata de los productos de
interés alimenticio tales como los ácidos grasos y triglicéridos.
Por ello, la pasta de algas recuperada mediante los métodos
existentes en el campo de la técnica presenta un reducido valor
nutricional.
El documento US 20080213868 describe un método
para la recolección de algas unicelulares destinadas a la
elaboración de piensos para acuicultura, que reduce la ruptura
celular y la degradación de los elementos nutritivos. Sin embargo,
el producto obtenido por dicho método es muy líquido y no es apto
para el consumo humano por presentar además alto contenido
bacteriano.
Es notorio que en la actualidad no existe un
método para la recolección de microalgas que resulte en la
producción de un alimento listo para el consumo humano y rico en
elementos de alto valor nutritivo. Y este es el motivo de la
presente invención, el de proporcionar un método que resuelva los
problemas anteriormente descritos y que resulte en un producto a
base de microalgas directamente apto para el consumo humano y con un
alto valor nutritivo.
\vskip1.000000\baselineskip
Un primer objeto de la presente invención es un
método para la preparación de un producto alimenticio untable a base
de microalgas que comprende:
- a)
- Cultivo de las microalgas en un sistema abierto o cerrado;
- b)
- Recuperación de la biomasa de microalgas mediante centrifugación;
- c)
- Esterilización de la biomasa recuperada en la etapa b);
- d)
- Concentración mediante centrifugación y lavado de la biomasa esterilizada en la etapa c);
- e)
- eliminación de la película superficial resultante de la etapa d).
\vskip1.000000\baselineskip
El método de la presente invención tiene la
ventaja de que se puede llevar a cabo tanto en sistemas de cultivo
abiertos o cerrados, es decir, no tiene ninguna limitación o
restricción en cuanto al tipo de sistema de cultivo que ha de ser
usado.
En principio, el método se puede aplicar para la
recuperación de biomasa de cualquier tipo de microalga, pero
teniendo en cuenta que la finalidad del método es para la
preparación de un producto dirigido a la alimentación es preferible
el uso de especie de microalgas ricas en elementos de alto valor
nutritivo. En particular, el método es especialmente apropiado para
su aplicación en la recuperación y preparación de un producto
alimenticio a partir de microalgas seleccionadas de entre las
siguientes clases:
Eustigmatophyceae, Bacillariophyceae,
Dynophyceae, Rodophyceae, Phaeohyceae, Chlorophyceae,
Prasinophyceae, Cryptophyceae y combinaciones de ellas. En
particular, el método es especialmente apropiado para su aplicación
en la recuperación y preparación de un producto alimenticio a partir
de microalgas que presentan pared celular como las distintas
especies de los géneros Chlorella, Scenedesmus, Tetraselmis,
Nannochloropsis, Haematococcus o sus mezclas. En una realización
particular y preferida de la invención el producto alimenticio se
obtiene mediante el uso del alga unicelular Chlorella
pyrenoidosa, Tetraselmis suecica, Nannochloropsis gaditana o sus
mezclas.
La recuperación de la biomasa del sistema de
cultivo se realiza mediante centrifugado (etapa b) del método). Las
condiciones óptimas de centrifugación para cada especie de microalga
pueden variar ligeramente en función de la concentración del cultivo
y la presencia o ausencia de pared celular pero de manera general la
recuperación de la biomasa de microalgas en etapa b) comprende una
centrifugación entre 6.000-10.000 x g y más
preferiblemente a 7000-9000 x g.
Todo el material en contacto directo con la
biomasa deberá haber sido esterilizado previamente.
Una vez recuperada la biomasa, se procede a su
esterilización total o parcial con el objeto de reducir al máximo el
número de microorganismos presentes que puedan afectar a la duración
y calidad del producto final (etapa c). La esterilización se puede
llevar a cabo por cualquier método de esterilización químico o
físico siempre y cuando no afecte a las propiedades nutritivas y
organolépticas del producto. De manera preferente la esterilización
se lleva a cabo por calor. La realización preferida de la invención
comprende la esterilización por calor y más concretamente la
pasteurización. Dentro de los métodos de pasteurización se ha
comprobado que la pasteurización HTST (100-130ºC y
8-15 segundos de tiempo de residencia) es la más
apropiada ya que es la que afecta en menor medida a la calidad
nutricional del producto final. Por tanto la pasteurización HTST es
el modo de esterilización preferido en el contexto de la presente
invención.
Tras la esterilización, se procederá a la
eliminación de la biomasa bacteriana mediante una serie de lavados
en condiciones de esterilidad. El lavado requiere de una
centrifugación previa que concentre de nuevo la biomasa esterilizada
en la etapa c). Como en el caso de la centrifugación de la etapa b)
las condiciones óptimas de centrifugación para cada especie de
microalga pueden variar ligeramente pero de manera general la
recuperación de la biomasa de microalgas en etapa b) comprende una
centrifugación entre 10.000-17.000 x g y más
preferiblemente a 12.000-15.000 x g.
La etapa d) de centrifugación y lavado puede
llevarse a cabo una o varias veces para una mayor eliminación de la
carga bacteriana.
Después de la centrifugación de la biomasa
pasteurizada se observa una capa superficial de aspecto lechoso que
está formada fundamentalmente por bacterias. Esta capa se retira
mediante una serie de lavados con agua destilada a alrededor de
90ºC. La reducción de la carga bacteriana de este paso es de,
aproximadamente, el 99%. El producto resultante, por lo tanto, posee
una elevada calidad desde el punto de vista microbiológico siendo
apto para el consumo humano.
Este es precisamente el segundo objeto de la
presente invención, un producto alimenticio untable a base de
microalgas obtenible de acuerdo con el método de la invención.
El producto obtenido tiene una consistencia de
pasta y es untable, por ejemplo sobre tostadas u otros alimentos
pudiéndose utilizar también como aderezo o condimento por ejemplo en
pastas y ensaladas.
El producto obtenido es preferiblemente viscoso;
en una realización preferida el contenido en peso seco de algas
comprende el 20% del producto, siendo el restante 80% agua.
La presente invención contempla también la
adición de condimentos y aditivos alimentarios a la pasta untable
para mejorar su aspecto y/o propiedades organolépticas. Por ejemplo,
el producto untable puede incorporar ácido cítrico (E330), sal
común, hierbas aromáticas, endulzantes, diferentes pastas vegetales
(sésamo, wasabi etc.), diferentes aceites vegetales.
El producto untable obtenido es de utilidad no
solo en alimentación humana sino también en alimentación animal.
\vskip1.000000\baselineskip
La biomasa de Chlorella pyrenoidosa
utilizada para la elaboración del untable proviene de un cultivo en
sistema abierto en fase exponencial tardía. El medio de cultivo
empleado es el minimal médium (Sueoka, N. 1960 Mitotic replication
of dexsyribonucleic acid in Chlamydomonas reingardi. Proc.
Nat. Acad. Sci. U.S.A. 46: 83-91). El aporte de
carbono se realiza mediante el enriquecimiento del aire con un 3% de
CO2, la temperatura y la irradiación dependerán de las condiciones
ambientales ya que es un sistema de cultivo en exterior.
Una vez que el cultivo alcanza una fase
exponencial tardía se toma un volumen de cultivo de Chlorella
pyrenoidosa y se centrifuga a 8.000 x g durante 5 minutos.
El concentrado obtenido se pasteuriza a 130ºC
con un tiempo de residencia de 15 segundos, se le añade ácido
cítrico hasta obtener un pH de 4.
La biomasa pasteurizada se centrifugó a 15.000 x
g durante 5 minutos, se descartó el sobrenadante y el pellet se lavó
con agua destilada a 90ºC de la siguiente manera: después de añadir
un volumen de agua destilada en la superficie del centrifugado de
microalgas se realizaron movimientos circulares de intensidad
moderada de forma que la película superficial de aspecto lechoso que
está formada casi íntegramente por bacterias se fue desprendiendo
poco a poco. Después de cada lavado se verificó que la capa
superficial desapareció con el agua de lavado. La disminución de la
biomasa bacteriana fue del 99%.
Esta biomasa final obtenida se mezcló con sal
común y pasta de wasabi hasta obtener un untable agradable al
paladar con un ligero toque picante, se distribuyó en recipientes de
250 gramos que se cerraron herméticamente y se almacenaron a 4ºC
hasta su uso posterior.
Un untable de estas características elaborado
con Chlorella pyrenoidosa comprende una humedad del 80% y un
peso seco del 20% del porcentaje total del producto. Además de las
siguientes características nutricionales (tabla 1).
\vskip1.000000\baselineskip
En este caso la biomasa de Tetraselmis
suecica empleada proviene de un cultivo en sistema cerrado,
fotobioreactores de PVC, en fase estacionaria temprana. El medio de
cultivo empleado es el f/2 (Guillará, R.R.L. 1975. Culture of
phytoplankton for feeding marine invertebrates. pp
26-60. In Smith W.L. and Chanley M.H (Eds.) Culture
of Marine Invertebrate Animals. Plenum Press, New York, USA). El
aporte de carbono se realizó mediante el enriquecimiento del aire
con un 3% de CO2. El cultivo se mantuvo a 25ºC y la irradiación a
200 \mumol photon m^{-2} s^{-1} durante todas las fases del
cultivo.
Una vez que el cultivo alcanzó el punto de
cosechado se centrifugó a 8.000 x g durante el tiempo indicado para
la concentración del cultivo. Al concentrado se le añadió ácido
cítrico hasta obtener un pH de 4.
Posteriormente se pasteurizó a 120ºC durante 15
segundos. La biomasa pasteurizada se centrifuga a 12.000 x g durante
5 minutos, se descarta el sobrenadante y el pellet se lava con agua
destilada a 90ºC. La disminución de la biomasa bacteriana es del
98%.
La biomasa obtenida se distribuyó en recipientes
individuales que se cerraron herméticamente y se almacenaron a
4-20ºC hasta su posterior uso.
El untable de Tetraselmis suecica se
caracteriza por poseer un perfil de ácidos grasos poliinsaturados
que incluye una elevada concentración de ác. eicosapentaenoico
(EPA). El porcentaje de peso seco de este paté es del 20%.
\vskip1.000000\baselineskip
La biomasa de Nannochloropsis gaditana la
elaboración del untable proviene de un cultivo en sistema abierto en
fase exponencial tardía. El medio de cultivo empleado es el f/2
(Guillard, R.R.L. 1975. Culture of phytoplankton for feeding marine
invertebrates. pp 2 6-60. In Smith W.L. and Chanley
M.H (Eds.) Culture of Marine Invertebrate Animals. Plenum Press, New
York, USA). La temperatura y la irradiación dependerán de las
condiciones ambientales ya que es un sistema de cultivo en
exterior.
El cosechado del cultivo se realizó por
centrifugación a 8.000 x g. El concentrado obtenido se pasteurizó a
120ºC durante 15 segundos. Previamente se le añadió ácido cítrico
hasta obtener un pH de 4.
La biomasa pasteurizada se centrifugó a 12.000 x
g durante 10 minutos, se descartó el sobrenadante y el pellet se
lavó con agua destilada a 90ºC. La disminución de la carga
bacteriana fue del 95%. Esta pasta de microalgas se distribuyó en
bolsas de 500 gramos que se cerraron herméticamente y se almacenaron
hasta su posterior uso.
Al igual que en el caso anterior, la pasta de
Nannochloropsis gaditana se caracteriza por poseer un perfil
de ácidos grasos poliinsaturados que incluye una elevada
concentración de ác. eicosapentaenoico (EPA). En este caso el
contenido en carotenoides también aporta un interesante valor al
producto. El porcentaje de peso seco de este paté es, como en los
casos anteriores, del 20%.
Claims (15)
1. Método para la preparación de un producto
alimenticio untable a base de microalgas que comprende:
- a)
- Cultivo de las microalgas en un sistema abierto o cerrado
- b)
- Recuperación de la biomasa de microalgas mediante centrifugación;
- c)
- Esterilización de la biomasa recuperada en la etapa b);
- d)
- Concentración mediante centrifugación y lavado de la biomasa esterilizada en la etapa c);
- e)
- eliminación de la película superficial resultante de la etapa d).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1
donde las microalgas cultivadas pertenecen a las clases:
Eustig- matophyceae, Bacillariophyceae, Dynophyceae,
Rodophyceae, Phaeohyceae, Chlorophyceae, Prasinophyceae,
Cryptophyceae y combinaciones de ellas.
3. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 o 2 donde las microalgas cultivadas pertenecen a
especies de los géneros Chlorella, Scenedesmus, Tetraselmis,
Nannochloropsis, Haematococcus o combinaciones de las
mismas.
4. Método de acuerdo con las reivindicación 3
donde la especie de microalga es Chlorella pyrenoidosa,
Tetraselmis suecica, Nannochloropsis gaditana, Dunaliella salina
o combinaciones de las mismas.
5. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores donde la recuperación de la biomasa de
microalgas en etapa b) comprende una centrifugación comprende una
centrifugación entre 6.000-10.000 x g
6. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores donde la esterilización de la biomasa de
la etapa c) comprende la esterilización por calor.
7. Método de acuerdo con la reivindicación 6
donde la esterilización por calor comprende la pasteurización.
8. Método de acuerdo con la reivindicación 7
donde la pasteurización comprende la pasteurización HTST.
9. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores donde la concentración se lleva a cabo
por centrifugación a 10.000-17.000 x g y el lavado
se lleva a cabo en condiciones estériles.
10. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores donde la concentración y lavado de la
etapa d) se puede repetir una o varias veces.
11. Producto alimenticio untable a base de
microalgas obtenible de acuerdo con el método de cualquiera de las
reivindicaciones 1-10.
12. Producto alimenticio untable de acuerdo con
la reivindicación 11 que comprende un 20% en peso seco de biomasa
microalgal.
13. Producto alimenticio de acuerdo con las
reivindicaciones 11 o 12 obtenido a partir de la especie
Chlorella pyrenoidosa, Tetraselmis suecica, Nannochloropsis
gaditana, Dunaliella salina o combinaciones de las mismas.
14. Producto alimenticio de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 11-13 que
comprende al menos algún aditivo alimentario.
15. Uso del producto alimenticio de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 11-14 para
alimentación humana y animal.
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| ES2378102B1 (es) | 2013-02-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2378102 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20130221 |