ES2397178A1

ES2397178A1 - Procedimiento para obtener biofertilizantes y bioestimulantes para agricultura y alimentacion animal.

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Publication number: ES2397178A1
Application number: ES201131423A
Authority: ES
Inventors: Juan Parrado Rubio
Original assignee: Heineken Espana SA
Current assignee: Heineken Espana SA
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2013-03-05
Anticipated expiration: 2031-08-29
Also published as: ES2397178B2; EP2752399B1; WO2013030422A1; EP2752399A1; EP2752399A4

Abstract

Procedimiento para obtener biofertilizantes y bioestimulantes para agricultura y alimentación animal. La invención define un procedimiento para obtener un extracto enzimático orgánico a partir de residuos procedentes de la fabricación de la cerveza que se efectúa en un solo recipiente y que comprende las etapas de: (a) añadir a los residuos en forma de suspensión una base concentrada para ajustar el pH de los mismos; (b) someter la mezcla obtenida en (a) a una presión superior a la presión atmosférica y a una temperatura elevada; y (c) someter la mezcla obtenida en (b) a una hidrólisis enzimática para obtener un extracto enzimático orgánico. Dicho procedimiento permite obtener extractos con gran capacidad biofertilizante y bioestimulante y gran capacidad de bioabsorción por animales y plantas, por lo que son especialmente útiles en agricultura ecológica y en alimentación animal.

Description

Y

BIOESTIMULANTES PARA AGRICULTURA Y ALIMENTACIÓN ANIMAL

CAMPO DE LA INVENCIÓN

a la agricultura, más concretamente a la nutrición vegetal orgánica, y a la alimentación animal. En particular, la s enzimáticos orgánicos a a cervecera que pueden emplearse como bioestimulantes y biofertilizantes en a ecológica, y como suplementos proteicos en alimentación animal.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Como es bien conocido en el estado de la técnica, un o a las plantas uno o varios de los elementos nutritivos indispensables para su desarrollo vegetativo normal.

s a al suelo que, para suelos arenosos o con a

actividad,: por ejemplo, representa una mejora en las

propiedades: físicas, químicas y biológicas, por su efecto

acondicionador.: Dichos fertilizantes pueden contener

micronutrientes y microorganismos beneficiosos tales como levaduras, bacteria u hongos.

o de un extracto de levadura Saccharomyces cerevisiae combinado s de guisante (“Effect of yeast extracts on higher plants” t

and Soil (1980), 57(1), 41-7; “Effect of addition of the o Kagaku Sogo Kenkyusho Nenpo (1980), 7, 87-90).

r utilization, Pishchevaya Promyshlennost (Moscow, Russian e el uso de aminoácidos procedentes de diferentes cepas de levadura, particularmente, la levadura del pan Saccharomyces cerevisiae, en fertilizantes, aditivos alimentarios, etc.

n s que contiene la levadura Saccharomyces, s e de nutrientes tales como aminoácidos, ácidos húmicos, enzimas, azúcares, etc.

E MICROORGANISM FOLIAGE FERTILIZER BACTERIA AGENT AND ITS e microbiano que se compone de Saccharomyces cerevisiae, Lactobacillus plantarum, Mucor racemosus y Aspergillus oryzae, y que se usa como fertilizante foliar para promover el s suelos cultivados y aumentar el rendimiento de los cultivos.

e para animales y plantas que se e levadura Saccharomyces cerevisiae en a emulsión; mezclando ésta con papaína, proteinasa neutra y s enzimas; y finalmente, concentrando o secando el producto

obtenido. El producto final contiene una gran cantidad de nutrientes alta velocidad de absorción.

s que mejora los microorganismos del suelo, promueve el e s a Saccharomyces cerevisiae, las bacterias m y Lactobacillus acidophilus, o s y cloruro sódico.

e biológico a base de células de levaduras del género Saccharomyces o

o tratamiento de aguas residuales, en s n campo magnético.

Asimismo el documento US 2002187900 describe un l género Saccharomyces s con purines de ganado vacuno. Análogamente, el documento US2002187552 divulga un fertilizante biológico que también comprende células de Saccharomyces activadas electromagnéticamente combinadas con purines de ave.

Mediante tecnología enzimática se han obtenido o los residuos vegetales provenientes de parques y jardines, s

domiciliarios.

Las actividades agroindustriales producen una gran e e actividades tan diversas del sector como la actividad vitivinícola, cervecera, la producción cárnica, harinera, e subproductos es uno de los principales problemas que se crean, a gran presión política y social para reducir la contaminación.

s n materia orgánica, siendo especialmente muy ricos en proteínas. Esto determina que sean considerados los reservorios de a alimentaria, en la farmacéutica y también en la industria e productos nutricionales destinados a las plantas, así como también al suelo (fuente de nitrógeno).

s e e e logran mejorar su calidad funcional.

G ) l s etapas: cocción del pescado y posterior eliminación de los

sólidos y grasas para obtener una solución madre, que ser￡ o que puede utilizarse como fertilizante.

En el documento US 20020129631 A1 (“METHOD FOR THE ; 07/03/2002) se expone un método para la consecución de un hidrolizado proteico útil como fertilizante a a s hidrólisis enzimáticas.

El documento WO 2006/082264 (“METHOD OF OBTAINING e a e la industria de la algarroba o los de la industria del l e producen los microorganismos secretores de enzimas a segunda fase en s r más de los mismos residuos.

E DIGESTION PROCESS FOR PRODUCING FERTILIZER”; 22/02/2007) a s ricos en materia orgánica tales como estiércol, residuos alimentarios procedentes de la industria alimentaria o de vertederos, restos del procesado de verduras o e césped. Esta digestión progresiva consta de dos primeros e

sólidos.

También en el documento US 2008/0302151 A1 (“SOLUBLE LIQUID FERTILIZER FOR ORGANIC AGRICULTURE DERIVED FROM SOY MEAL”; 11/12/2008) se expone un proceso de fabricación de un fertilizante orgánico mediante hidrólisis enzimática de harina de soja, con eliminación de los insolubles resultantes de dicha hidrólisis.

La patente WO 2010/114203 (“METHOD FOR MANUFACTURING AMINO ACID LIQUID FERTILIZER USING LIVESTOCK BLOOD AND AMINO ACID LIQUID FERTILIZER MANUFACTURED THEREBY”; 07/10/2010) describe un método de producción de un fertilizante aminoacídico líquido por hidrólisis enzimática de la sangre de ganado.

Por otro lado, Celus et al. (CELUS, I. et al. “ENZYMATIC HYDROLYSIS OF BREWER’S SPENT GRAIN PROTEINS AND TECHNOFUNCTIONAL PROPERTIES OF THE RESULTING HYDROLYSATES”, J. Agric. Food Chem., Sept. 2007, Vol. 55 nº 21, páginas 8703 8710) describen la hidrólisis enzimática de las proteínas del grano agotado de cervecería o bagazo (BSG), que es el residuo insoluble de la malta de cebada resultante de la fabricación del mosto previamente a la fermentación alcohólica del mismo para la elaboración de la cerveza, y que constituye el principal subproducto de la industria cervecera. Los hidrolizados resultantes, por sus buenas propiedades espumantes y emulsionantes, se emplean en la industria alimentaria y de bebidas.

Asimismo, en el documento ES 2329750 A1 (“PROCEDIMIENTO PARA OBTENER UN PRODUCTO FERTILIZANTE A PARTIR DE LOS RESIDUOS DE LA FABRICACIÓN DE LA CERVEZA”, HEINEKEN ESPAÑA SA, 30/11/2009) se describe un proceso en varias etapas de

agricultura ecológica y en alimentación animal, como aditivos nutricionales de alto valor añadido para ganado o para acuicultura, por ejemplo.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención, por tanto, tiene por objeto proporcionar un procedimiento para obtener extractos enzimáticos orgánicos a partir de residuos procedentes de la fabricación de la cerveza.

Por otro lado la invención tiene por objeto proporcionar los extractos enzimáticos orgánicos obtenibles por dicho procedimiento.

Finalmente, la invención tiene por objeto proporcionar el uso de dichos extractos orgánicos en agricultura y alimentación animal.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La figura 1 muestra el diagrama en bloques de una realización particular del procedimiento de la invención, en la que los residuos de la fabricación de la cerveza en forma de suspensión en cerveza se someten a tratamiento alcalino, seguido de un tratamiento físico y una hidrólisis enzimática para obtener directamente un extracto orgánico enzimático (HED C), así como, tras etapas adicionales de concentración y/o separación, otros extractos orgánicos enzimáticos de interés (HED-C concentrado, EOED-S y EOED-S concentrado) y materia orgánica insoluble (MOI-D).

La figura 2 muestra el diagrama en bloques de una realización particular del procedimiento de la invención, en la que los residuos de la fabricación de la cerveza en forma de

suspensión en cerveza se separan de la misma y se resuspenden luego con agua antes de someterlos a tratamiento alcalino, seguido de un tratamiento físico y una hidrólisis enzimática para obtener directamente un extracto orgánico enzimático (HEP C), así como, tras etapas adicionales de concentración y/o separación, otros extractos orgánicos enzimáticos de interés (HEP-C concentrado, EOEP-S y EOEP-S concentrado) y materia orgánica insoluble (MOI-P).

La figura 3 muestra el perfil peptídico de uno de los extractos obtenidos mediante el procedimiento de la invención.

La figura 4 muestra la producción en gramos de tomate Cherry en función del tiempo, cuando se aplican una composición control y dos extractos obtenidos mediante el procedimiento de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona un procedimiento para obtener un extracto enzimático orgánico a partir de residuos procedentes de la fabricación de la cerveza (en adelante “el procedimiento de la invención”), que comprende las siguientes etapas:

(a): añadir a los residuos en forma de suspensión una base concentrada para ajustar el pH de los mismos;

(b): someter la mezcla obtenida en (a) a una presión superior a la presión atmosférica y a una temperatura elevada; y

(c): someter la mezcla obtenida en (b) a una hidrólisis enzimática para obtener un extracto enzimático orgánico;

y que se efectúa en un solo recipiente.

En el contexto de la invención la expresión “residuos procedentes de la fabricación de la cerveza” se refiere a los subproductos obtenidos durante el proceso de obtención industrial de la cerveza. Más en particular estos residuos

5 están constituidos por levaduras y sub-productos procedentes de la fermentación alcohólica de la malta de cebada (proteínas, vitaminas hidrosolubles del complejo B, fosfatos, minerales tales como potasio, azufre, magnesio, calcio o sodio, ácidos grasos insaturados, lecitinas, cefalinas, carbohidratos tales

10 como glucógeno, trealosa, glucanos o mananos, alcohol etílico, dióxido de carbono, trazas de ésteres, aldehídos, cetonas y alcoholes superiores, etc.). Estos residuos pueden estar suspendidos en cerveza, tal y como salen de la planta industrial, sin necesidad de secado ni concentración, o bien

15 encontrarse en forma sólida una vez que se ha eliminado la cerveza remanente. La cerveza remanente puede separarse mediante cualquier método convencional tal como filtración, sedimentación o centrifugación, por ejemplo.

20 En una realización particular del procedimiento de la invención, la composición elemental de los residuos a tratar, expresada en porcentaje en peso, es la siguiente:

% C: % N % P % K % S

Residuos suspendidos en cerveza: 44,22 7,73 1,48 1,78 0,36

Residuos sin cerveza remanante: 47,06 8,56 1,22 0,65 0,36

En el caso de partir de residuos sólidos sin cerveza

25 remanente, se añade a los mismos un disolvente adecuado a fin de obtener una suspensión que pueda someterse al procedimiento de la invención.

Así, en una realización particular del procedimiento de la invención, este comprende una etapa previa a la etapa (a) en la que se obtienen los residuos en forma de suspensión. En una realización preferida, en esta etapa previa el disolvente se añade a los residuos sólidos hasta obtener una suspensión con una concentración de materia seca de un 8-25% en peso, preferiblemente de un 15% en peso.

En otra realización preferida, el disolvente empleado para suspender los residuos sólidos es agua. En otra realización preferida, el disolvente empleado para suspender los residuos sólidos es una solución líquida o una suspensión con materia orgánica procedente de cualquier industria agroalimentaria que tenga un contenido en materia seca inferior al 10% en peso, preferiblemente del 4-8% en peso. En una realización más preferida, el disolvente empleado para suspender los residuos sólidos es suero procedente de la elaboración de quesos. En una realización aún más preferida, el disolvente empleado para suspender los residuos sólidos es suero procedente de la elaboración de quesos con un contenido en materia seca inferior al 10% en peso, preferiblemente del 4-8% en peso.

Por otro lado, en el contexto de la invención la expresión “en un solo recipiente” (one-pot) se refiere a que el procedimiento se efectúa sin etapas intermedias de separación de modo que el aprovechamiento de los residuos de partida es total, es decir, el rendimiento en nitrógeno y de masas es del 100%.

Asimismo, en el contexto de la invención la expresión “biofertilizantes y bioestimulantes” se refiere a compuestos con capacidad de estimular el crecimiento y el desarrollo de plantas y cultivos, así como de incrementar y potenciar la

actividad microbiológica del suelo.

Los residuos en forma de suspensión se someten al tratamiento alcalino de la etapa (a) del procedimiento de la invención, para lo cual se emplea una base adecuada seleccionada por el experto. Así, en una realización particular del procedimiento de la invención, la base de la etapa (a) se selecciona de entre hidróxido amónico, hidróxido potásico e hidróxido cálcico. En una realización preferida, la base es hidróxido amónico. En otra realización preferida, la base es hidróxido potásico. Dicha base se usa en forma concentrada para no aumentar demasiado el volumen de reacción lo que encarecería los costes de energía al calentar, concentrar, etc., así como los costes de equipamiento. Dicha concentración será seleccionada por el experto en función del rango de pH que desee obtener para llevar a cabo la hidrólisis enzimática posterior. En una realización más preferida se usa hidróxido amónico al 28% en peso. En otra realización más preferida se usa hidróxido potásico 10 M.

Tras el tratamiento alcalino de los residuos en forma de suspensión, se procede al tratamiento físico de la mezcla a una presión superior a la presión atmosférica y a una temperatura elevada.

Así, en una realización particular del procedimiento de la invención, en la etapa (b) se aplica una presión de 102-141 kPa a una temperatura elevada. En una realización preferida, en la etapa (b) se aplica una presión de 105-120 kPa a una temperatura elevada. En una realización más preferida, en la etapa (b) se aplica una presión de 115 kPa a una temperatura elevada.

Así, en una realización particular del procedimiento de la invención, en la etapa (b) se aplica una presión superior a la presión atmosférica a una temperatura de 90-140 ºC. En una realización preferida, en la etapa (b) se aplica una presión superior a la presión atmosférica a una temperatura de 100-130 ºC. En una realización más preferida, en la etapa (b) se aplica una presión superior a la presión atmosférica a una temperatura de 120 ºC.

En otra realización particular del procedimiento de la invención, en la etapa (b) se aplica una presión de 102-141 kPa a una temperatura de 90-140 ºC. En una realización preferida, en la etapa (b) se aplica una presión de 105-120 kPa a una temperatura de 100-130 ºC. En una realización más preferida, en la etapa (b) se aplica una presión de 115 kPa a una temperatura de 120 ºC.

Este tratamiento físico se efectuará en cualquier dispositivo adecuado seleccionado por el experto, tal como un autoclave, por ejemplo.

Tras el tratamiento físico del procedimiento de la invención, se procede al tratamiento enzimático. Opcionalmente, tras el tratamiento físico y antes del tratamiento enzimático se añade una base concentrada para que la mezcla a tratar tenga el valor de pH óptimo de la enzima a usar.

La enzima a emplear en la hidrólisis enzimática de la etapa

(c) es una enzima proteolítica de origen microbiano, vegetal o animal. Así, la enzima a emplear en el procedimiento de la invención puede ser una proteasa alcalina tal como la subtilisina, una proteasa neutra producida por Bacillus sp., tripsina o quimotripsina, por ejemplo.

Así, en una realización particular del procedimiento de la invención, la enzima empleada en la etapa (c) es una proteasa alcalina. En una realización preferida, la enzima empleada en la etapa (c) es subtilisina.

En otra realización particular del procedimiento de la invención, la hidrólisis enzimática de la etapa (c) se efectúa empleando una concentración de un 0,05%-0,5% en volumen de una solución stock de enzima con una actividad de 70.000 unidades (ensayo de azocaseína). En una realización preferida, la hidrólisis enzimática de la etapa (c) se efectúa empleando una concentración de un 0,3% en volumen de dicha solución stock.

Por otro lado, las condiciones de presión, temperatura, pH y tiempo de la hidrólisis enzimática serán aquellas en las que se consiga la máxima actividad de la enzima. Así pues, en otra realización particular del procedimiento de la invención, la hidrólisis enzimática de la etapa (c) se efectúa a una temperatura de 40-70 ºC y a un pH de 8-11 durante un tiempo de 2-48 h. En una realización preferida, la hidrólisis enzimática de la etapa (c) se efectúa a una temperatura de 55 ºC y a un pH de 9,2 durante un tiempo de 24 h.

En una realización particular del procedimiento de la invención, durante la hidrólisis enzimática se mantiene constante el valor de pH mediante la adición de una base, tal como, por ejemplo, hidróxido amónico o hidróxido potásico.

El tratamiento enzimático puede efectuarse en cualquier dispositivo adecuado seleccionado por el experto, tal como un reactor con control de temperatura y agitación, por ejemplo.

Tras esta hidrólisis enzimática final se obtiene un extracto enzimático orgánico, en adelante “extracto enzimático orgánico de la invención”, que contiene prácticamente toda la proteína de partida hidrolizada, es decir, más de un 90% en

5 peso, en forma de aminoácidos libres, oligopéptidos y otros péptidos de mayor peso molecular y, también, prácticamente todos los nutrientes del residuo de partida y, en su caso, los nutrientes de la solución líquida o suspensión de materia orgánica de la industria agroalimentaria empleada en la

10 suspensión de los residuos sólidos sin cerveza remanente.

Así, en otro aspecto de la invención se proporciona un extracto enzimático orgánico obtenido mediante el procedimiento de la invención descrito con anterioridad. Dicho extracto es

15 rico en proteínas, la mayoría en forma de péptidos y aminoácidos libres de alta bioabsorción (aminoácidos libres, oligopéptidos y péptidos de bajo peso molecular con un tamaño inferior a 10.000 daltons, así como en carbohidratos, y está exento de grasas y colesterol. Su composición química

20 nutricional en peso seco es la siguiente:

Proteínas 45-55% Carbohidratos 40-45% Cenizas Resto

Los aminoácidos, oligopéptidos y péptidos de bajo peso molecular que lo constituyen son sustancias nutritivas de fácil 25 absorción y asimilación para las plantas, tanto por vía foliar como radicular, transportándose a los órganos del vegetal tales como brotes, flores o frutos, por ejemplo (Gjalakshimi y col., 2004; Bioresource Technlogy (92):291-296; Parrado y col., 2008 Bioresource Technology 99 (2008) 2312–2318). Allí pueden ser 30 empleados para que la planta elabore sus propias proteínas,

ahorrándose una serie de procesos metabólicos consumidores de energía (Higgings, C.F., Payne, J.W., 1982. Plant peptides. In: Boulder, D., Parthier, B.,(Eds). Encyclopedia of Plant Physiology, 14A. Springer. 438-458). Y no sólo pueden ser absorbidos y empleados por las plantas, la microfauna existente en el medio edafológico es capaz de usarlos como fuente nitrogenada, fundamental para su crecimiento y actividad. Este nitrógeno es un elemento fundamental, ya que es un constituyente básico de las proteínas, ácidos nucleicos, clorofilas, etc. y, por tanto, permite el desarrollo de la actividad metabólica de plantas y microorganismos. Asimismo, los aminoácidos, oligopéptidos y péptidos de bajo peso molecular son también fácilmente absorbibles y asimilables por los animales cuando son incorporados a la dieta de los mismos.

Por ello, el extracto enzimático orgánico de la invención puede usarse como tal en aplicaciones agrícolas y ganaderas, por ejemplo.

Así, en otro aspecto de la invención, se proporciona el uso del extracto enzimático orgánico previamente descrito en agricultura y en alimentación animal. Más en particular, el extracto enzimático orgánico de la invención puede emplearse como bioestimulante y biofertilizante en agricultura ecológica dada su especial composición de aminoácidos libres, oligopéptidos y péptidos de bajo peso molecular. Igualmente puede emplearse como aditivo nutricional de alto valor añadido para alimentación animal, más en particular, en piensos para animales en ganadería (bovina, ovina, caprina, etc.) o acuicultura, o para animales domésticos o de compañía, por ejemplo.

El método de aplicación del extracto enzimático orgánico de

la invención a un cultivo agrícola puede efectuarse mediante

cualquier: técnica convencional tal como, por ejemplo,

aplicación: directa en el suelo, o por vía foliar o por

fertirrigación.

Por otro lado, el extracto enzimático orgánico de la invención puede someterse alternativamente a etapas posteriores de concentración y/o separación para su estabilización.

En una realización particular, el procedimiento de la invención comprende una etapa posterior a la etapa (c) en la que el extracto enzimático orgánico obtenido tras dicha etapa

(c): se somete a concentración para obtener un extracto enzimático orgánico concentrado, en adelante “extracto enzimático orgánico concentrado de la invención”. El extracto enzimático orgánico concentrado de la invención tiene al menos un 40% en peso de materia seca, preferiblemente al menos un 50% en peso de materia seca y, más preferiblemente, un 50-55% en peso de materia seca. Esta concentración puede efectuarse mediante cualquier método convencional del estado de la técnica, tal como, por ejemplo, mediante calentamiento y empleando un rotavapor con baño termostatizado o un sistema de osmosis inversa, por ejemplo, o bien otro dispositivo adecuado.

En otra realización particular, el procedimiento de la invención comprende una etapa posterior a la etapa (c) en la que el extracto enzimático orgánico obtenido tras dicha etapa

(c): se somete a separación para obtener: (i) un extracto enzimático orgánico soluble, en adelante “extracto enzimático orgánico soluble de la invención”, y (ii) una fase sólida, en adelante “materia orgánica insoluble de la invención”. Esta separación puede efectuarse mediante cualquier método convencional del estado de la técnica, tal como, por ejemplo,

mediante filtración o centrifugación empleando un decanter u otro dispositivo industrial adecuado, por ejemplo.

El extracto enzimático orgánico soluble de la invención contiene prácticamente toda la proteína de partida hidrolizada, es decir, más de un 90% en peso, y, por tanto, presenta una composición que lo hace también adecuado para su uso en aplicaciones agrícolas y ganaderas. Más en particular, puede emplearse como bioestimulante y biofertilizante en agricultura ecológica dado su especial composición de aminoácidos libres, oligopéptidos y péptidos de bajo peso molecular. Igualmente puede emplearse como aditivo nutricional de alto valor añadido para alimentación animal, más en particular, en piensos para animales en ganadería (bovina, ovina, caprina, etc.) o acuicultura, o para animales domésticos o de compañía, por ejemplo.

La materia orgánica insoluble de la invención, a su vez, puede someterse a un proceso final de secado para obtener un subproducto sólido en forma de pasta con un contenido de humedad del 10-15% en peso. Dicho secado puede efectuarse mediante cualquier método convencional, tal como el uso de hornos de secado de aire circulante, por ejemplo.

La materia orgánica insoluble de la invención, concentrada

: o sin concentrar, puede emplearse también como aditivo nutricional de alto valor añadido para alimentación animal, más en particular, en piensos para animales en ganadería (bovina, ovina, caprina, etc.) o acuicultura, o para animales domésticos

: o de compañía, por ejemplo.

Opcionalmente, el extracto enzimático orgánico soluble de la invención puede someterse posteriormente a concentración.

Así, en una realización preferida, el procedimiento de la invención comprende una etapa posterior a la etapa (c) en la que el extracto enzimático orgánico obtenido tras dicha etapa

(c) se somete a separación seguida de una etapa de concentración del extracto enzimático orgánico soluble obtenido para obtener un extracto enzimático orgánico soluble concentrado, en adelante “extracto enzimático orgánico soluble concentrado de la invención”. El extracto enzimático orgánico soluble concentrado de la invención tiene al menos un 40% en peso de materia seca, preferiblemente al menos un 50% en peso de materia seca y, más preferiblemente, un 50-55% en peso de materia seca. Esta concentración puede efectuarse mediante cualquier método convencional del estado de la técnica, tal como, por ejemplo, mediante calentamiento y vacío empleando un rotavapor con baño termostatizado o un sistema de osmosis inversa, por ejemplo, o bien otro dispositivo adecuado.

El extracto enzimático orgánico concentrado de la invención y el extracto enzimático orgánico soluble concentrado de la invención son extractos con una composición que los hace también adecuados para su uso en aplicaciones agrícolas y ganaderas. Más en particular, pueden emplearse como bioestimulantes y biofertilizantes en agricultura ecológica dado su especial composición de aminoácidos libres, oligopéptidos y péptidos de bajo peso molecular. Igualmente pueden emplearse como aditivo nutricional de alto valor añadido para alimentación animal, más en particular, en piensos para animales en ganadería (bovina, ovina, caprina, etc.) o acuicultura, o para animales domésticos o de compañía, por ejemplo.

Los siguientes ejemplos ilustran la invención y no deben ser considerados como limitativos del alcance de la misma.

EJEMPLO 1 Obtención de extractos a partir de un residuo de fabricación de la cerveza en forma de suspensión en cerveza.

En la Figura 1 se muestra el diagrama en bloques de esta realización particular del procedimiento de la invención.

Se trataron 500 g de un residuo cervecero en forma de suspensión en cerveza (RFC) en un reactor de cristal abierto con NH3 al 28% hasta un pH de 9,6 con agitación (60-80 rpm). El porcentaje en materia seca del RFC era del 10,27% p/p (10,77% p/v) y la composición química del mismo era la siguiente:

Tabla 1. Composición química elemental del RFC (% en peso)

% C: % N % P % K % S

44,22: 7,73 1,48 1,78 0,36

Tras el tratamiento alcalino se procedió a un proceso físico a una presión de 115 kPa y a una temperatura de 120 ºC durante 20 minutos en un autoclave. La solución así obtenida se ajustó a un pH de 9,2 con potasa 10 M.

Esta solución a pH 9,2 se mantuvo a 55ºC en un baño termostatizado con agitación (60-80 rpm) y se le añadió un 0,3% v/v de Subtilisina (solución stock de proteasa 70.000 Unidades de actividad/Ensayo de azocaseína). El pH se mantuvo con amoniaco al 28%. Estas condiciones de hidrólisis se mantuvieron durante 24 horas.

El extracto enzimático orgánico (HED-C) líquido resultante se recogió a las 24 horas, siendo su composición la siguiente:

Tabla 2. Composición química elemental del HED-C (% en peso)

% C: % N % P % K % S

42,73: 7,1 1,27 3,88 0,34

Tabla 3. Composición química nutricional en peso seco

Proteínas: 47%

Carbohidratos: 46%

Cenizas: 6%

5 El rendimiento en nitrógeno y de masas de este proceso es del 100%, ya que no hay separación en fases y el aprovechamiento del RFC es total.

A continuación se concentraron 500 ml de HED-C 5 veces en

10 un rotavapor con baño termostatizado a 70ºC, obteniéndose un extracto enzimático orgánico concentrado (HED-C concentrado) en forma de sirope estable con un 50-55% en peso de materia seca.

Por otra parte, se centrifugaron 500 ml de HED-C a 4000 G

15 durante 30 minutos. Se obtuvieron así 400 ml de un extracto enzimático orgánico soluble (EOED-S, 80% del volumen inicial) y 107,5 g de materia orgánica insoluble (MOI-D), con contenidos en materia seca en peso del 9,77 y 20,35%, respectivamente. A continuación se muestran en la Tabla 4 las composiciones

20 químicas de ambos productos en materia seca. El rendimiento en masa de la obtención del EOED-S es del 65%, mientras el MOI-D mantiene un 35% de la materia inicial.

Tabla 4. Composición química elemental del EOED-S y de la MOI-D 25 (% en peso) EOED-S

% C: % N % P % K % S

41,86: 8,11 1,32 4,82 0,37

MOI-D

% C: % N % P % K % S

44,39: 5,16 1,18 2,08 0,29

Tabla 5. Composición química nutricional en peso seco del EOED S

Proteínas: 54%

Carbohidratos: 39%

Cenizas: 6%

5

Asimismo, se determinó la composición de aminoácidos del EODE-S, así como su perfil peptídico. Los resultados se muestran en las Tablas 6 y 7.

10 Tabla 6. Composición de aminoácidos del EOED-S (% en peso)

% de aminoácidos
% de aminoácidos

Isoleucina: 2,89 Alanina 5,9

Leucina: 4,87 Arginina 1,9

Lisina: 8,81 Asparagina 4,85

Cisteína + Metionina: 0,67 Aspártico 2,78

Fenilalanina + Tirosina: 3,82 Glutámico 7,8

Treonina: 2,21 Glicina 3,27

Triptófano: 0,98 Histidina 7,29

Valina: 5,87 Serina 3,04

Tabla 7. Perfil peptídico del EOED-S (% en peso)

Tamaño (Daltons): % del total

> 10.000: 38,31

10.000 – 5.000: 18,07

3.000 – 1.000: 12,23

1.000 - 300: 6,18

< 300: 25,22

En la Figura 3 se muestra una gráfica con el perfil peptídico del extracto EOED-S, en el que los péptidos con un tamaño inferior a 300 Da se corresponden con aminoácidos libres y péptidos de pequeño tamaño.

A continuación se procedió a la concentración del EOED-S, quedando 50,5 ml de un extracto enzimático orgánico soluble concentrado (EOED-S concentrado) en forma de sirope con un 77,4% en peso de materia orgánica. La MOI-D se secó a 90 ºC hasta contener 25 g con un 10-15% en peso de humedad.

EJEMPLO 2 Obtención de extractos a partir de un residuo de fabricación de la cerveza en forma de suspensión en agua.

En la Figura 2 se muestra el diagrama en bloques de esta realización particular del procedimiento de la invención, en el que se parte de un residuo en forma de suspensión en agua que, a su vez, se ha obtenido del residuo cervecero en forma de suspensión en cerveza del que se ha eliminado la cerveza remanente y al que posteriormente se le ha adicionado agua.

Así, se trataron 500 ml de un residuo cervecero en forma de suspensión en cerveza (RFC) en una centrífuga a 4000 G durante 1-2 horas manteniendo la temperatura en 4 ºC.

Se extrajeron los 354 ml de sobrenadante obtenido (cerveza), quedando 149 g de un residuo cervecero en forma sólida (RFC-Sol), con un porcentaje de materia seca del 24,30% en peso y cuya composición se muestra en la Tabla 8:

Tabla 8. Composición química elemental del RFC-sol (% en peso)

% C: % N % P % K % S

47,06: 8,56 1,22 0,65 0,36

A los 149 g del RFC-Sol se le añadieron 354 ml de agua de la red, y se homogeneizó, hasta completar el volumen inicial (500 ml). A continuación se alcalinizó con amoniaco hasta pH 9,6 con agitación.

Esta solución se sometió a un proceso físico a una presión de 115 kPa y a una temperatura de 120 ºC durante 20 minutos en un autoclave. La solución así obtenida se ajustó a un pH de 9,2 con potasa 10 M.

Esta solución a pH 9,2 se introdujo en un reactor abierto y se mantuvo a 55 ºC en un baño termostatizado con agitación (60-80 rpm) y se le añadió un 0,3% v/v de Subtilisina (solución stock de proteasa 70.000 Unidades de actividad/Ensayo de azocaseína). El pH se mantuvo con amoniaco al 28%.Estas condiciones de hidrólisis se mantuvieron durante 24 horas.

Se recogió el extracto enzimático orgánico (HEP-C) resultante siendo su composición la siguiente:

Tabla 9. Composición química elemental del HEP-C (% en peso)

% C: % N % P % K % S

45,17: 7,80 1,04 3,45 0,34

Tabla 10.Composición química nutricional en peso seco

Proteínas: 52%

Carbohidratos: 41%

Cenizas: 6%

El rendimiento en nitrógeno y de masas de este proceso es del 100%, ya que no hay separación en fases y el aprovechamiento del RFC-Sol es total.

5 A continuación, se concentraron 500 ml de HEP-C en un rotavapor con baño termostatizado a 55 ºC, obteniéndose un extracto enzimático orgánico concentrado (HEP-C concentrado) en forma de sirope estable con un 50-55% en peso de materia seca.

10 Por otra parte, se centrifugaron 500 ml de HEP-C a 4000 G durante 30 minutos.

Se obtuvieron de esta manera 400 ml en forma del extracto enzimático orgánico soluble (EOEP-S), con un 5,86% en peso de 15 materia seca (23,44 g) y 107,5 g de materia orgánica insoluble

(MOI-P), con un 19,58% en peso de materia seca (21 g).

El rendimiento de masas fue del 52,81% en el EOEP-S y del 47,19% en la MOI-P. El rendimiento en nitrógeno fue del 55% en 20 el EOEP-S y del 45% en la MOI-P.

Las composiciones químicas de ambos productos obtenidos se recogen la Tabla 11.

25 Tabla 11. Composición química elemental del EOEP-S y la MOI-P(% en peso) EOEP-S

% C: % N % P % K % S

42,8: 8,784 1,38 4,34 0,38

MOI-P

% C: % N % P % K % S

43,83: 6,09 1,5 1,78 0,32

A continuación se procedió a la concentración hasta 10 veces en volumen del EOEP-S (conteniendo éste aproximadamente un 60% en peso de materia seca). La MOI-P se secó a 90 ºC hasta contener un 10-15% en peso de humedad, obteniéndose 16,75 g del mismo.

EJEMPLO 3 Aplicación de los extractos obtenidos en el ejemplo 1 como bioestimulantes y biofertilizantes en la producción de tomate cherry en invernadero.

Dos de los extractos obtenidos en el Ejemplo 1 (HED-C y EOED-S) se ensayaron en la producción de tomate Cherry en invernadero (condiciones controladas de humedad y temperatura). El control se trató exclusivamente con agua, utilizando como soporte turba rubia.

Los grupos ensayados se definieron por bandejas con 5 macetas cada una, y a cada bandeja se aplicó un producto diferente. Los tratamientos comenzaron tras la germinación de las plantas y su trasplante a la maceta.

Las dosis empleadas fueron de 1,3 gramos de HED-C/litro de agua de riego y de 0,939 gramos de EOED-S/litro de agua de riego, en función del contenido nitrogenado.

Altura de la plantas

Se midió el crecimiento en altura en centímetros de los diferentes grupos ensayados. Los resultados se muestran en la Tabla 12:

Tabla 12. Altura media de las plantas (cm)

Tiempo (días): Control HED-C EOED-S

1: 20,4 19,4 19,4

8: 27,4 27,6 31

21: 34 34,5 35,3

35: 40,7 47 47,7

Todos los grupos ensayados superaron estadísticamente al grupo control en altura. 5 Producción de tomate En la Tabla 13 se presentan los datos de los gramos de tomate Cherry producidos por planta.

10 Tabla 13. Peso de tomates Cherry producidos (g)

90 días: 105 días 120 días

CTRL: 0 44,52 179,78

HED-C: 0 137,50 272,20

EOED-S: 0 146,32 285,88

En la Figura 4 se muestran gráficamente estos resultados, de los que se concluye que la aplicación de los extractos de la 15 invención induce un incremento notable en la producción de

tomates.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para obtener un extracto enzimático orgánico a partir de residuos procedentes de la fabricación de la cerveza, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

(a)

añadir a los residuos en forma de suspensión una base concentrada para ajustar el pH de los mismos;

(b)

someter la mezcla obtenida en (a) a una presión superior a la presión atmosférica y a una temperatura de 90-140°C; y

(c)

someter la mezcla obtenida en (b) a una hidrólisis enzimática para obtener un extracto enzimático orgánico;

Y porque se efectúa en un solo recipiente.
2.

Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una etapa previa a la etapa (a) de obtención de los residuos en forma de suspensión.
3.

Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una etapa posterior a la etapa (c) en la que el extracto enzimático orgánico obtenido se somete a concentración para obtener un extracto enzimático orgánico concentrado con al menos un 40% en peso de materia seca.
4.

Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una etapa posterior a la etapa (c) en la que el extracto enzimático orgánico obtenido se somete a separación para obtener: (i) un extracto enzimático orgánico soluble, y (ii) una fase sólida.
5.

Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque el extracto enzimático orgánico soluble se somete a

concentración para obtener un extracto enzimático orgánico soluble concentrado con al menos un 40% en peso de materia seca.
6.

Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la base concentrada de la etapa (a) se selecciona de entre hidróxido amónico, hidróxido potásico e hidróxido cálcico.
7.

Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la base concentrada de la etapa (a) es hidróxido amónico.
8.

Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa (b) se aplica una presión de 102-141 kPa a una temperatura de 90-140°C.
9.

Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque se aplica una presión de 115 kPa a una temperatura de 120 oC.
10.

Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la enzima empleada en la etapa (c) es una proteasa alcalina.
11.

Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque la enzima empleada en la etapa (c) es subtilisina.
12.

Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa (c) se efectúa la hidrólisis enzimática a una temperatura de 40-70 oC y a un pH de 8-11 durante un tiempo de 2-48 h.
13.

Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado

porque la hidrólisis enzimática se efectúa a una

temperatura de 55 oC y a un pH de 9,2 durante un tiempo de

24 h.
14. Extracto enzimático orgánico obtenible por el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-13, caracterizado porque contiene toda la proteína de los residuos de partida hidrolizada en forma de aminoácidos

10 libres, oligopéptidos y otros péptidos pequeños de mayor peso molecular.
15. Uso del extracto enzimático orgánico según la

reivindicación 14 en agricultura y en alimentación animal. 15