ES2412961B1 - Procedure for the production of bleached peptides from proteins of animal origin - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la producción de péptidos decolorados a partir de proteínas de origen animal en un reactor con agitación, control de temperatura y de presión, empleando para ello altas temperaturas (180ºC) y presiones moderadas (40 atmósferas) bajo una atmósfera controlada por la inyección bien de oxígeno o bien de nitrógeno. Este proceso proporciona péptidos de bajo peso molecular sin la adición de enzimas o productos químicos. Además, se consigue de forma simultánea una decoloración con respecto al producto original, lo cual facilita el uso de los péptidos obtenidos como ingrediente alimentario.#De aplicación en la obtención de péptidos y aminoácidos a partir de proteínas de origen animal, principalmente en los sectores de la agricultura, química y farmacia, medioambiental o alimentario, y en particular en las industrias agroalimentarias o cárnicas que generan un exceso de residuos ricos en proteínas y que requieren un método eficiente para el post-procesado de subproductos.Procedure for the production of decolorized peptides from proteins of animal origin in a reactor with stirring, temperature and pressure control, using high temperatures (180ºC) and moderate pressures (40 atmospheres) under an atmosphere controlled by injection well of oxygen or nitrogen. This process provides low molecular weight peptides without the addition of enzymes or chemicals. In addition, a discoloration is achieved simultaneously with respect to the original product, which facilitates the use of the peptides obtained as a food ingredient. # Application in obtaining peptides and amino acids from proteins of animal origin, mainly in the sectors of agriculture, chemistry and pharmacy, environmental or food, and in particular in the agri-food or meat industries that generate an excess of residues rich in proteins and that require an efficient method for the post-processing of by-products.
Description
- PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCIÓN DE PÉPTIDOS DECOLORADOS A PARTIR DE PROTEÍNAS DE ORIGEN ANIMAL PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF COLORED PEPTIDES FROM PROTEINS OF ANIMAL ORIGIN
- S 10 S 10
- La invención se refiere a un procedimiento para la hidrólisis de proteínas de origen animal empleando para ello altas temperaturas (180 OC) Y presiones moderadas (40 atmósferas) bajo una atmosfera controlada, por la inyección bien de oxígeno o bien de nitrógeno. Este proceso tiene por objeto proporcionar un método de hidrólisis de proteínas para obtener péptidos de bajo peso molecular y que no involucre la adición de enzimas o productos químicos. Además, se consigue de fonna simultánea una decoloración con respecto al producto original, Jo cual facilita el uso como ingrediente alimentario de los péptidos así obtenidos. The invention relates to a process for the hydrolysis of proteins of animal origin using high temperatures (180 OC) and moderate pressures (40 atmospheres) under a controlled atmosphere, by the injection of either oxygen or nitrogen. This process is intended to provide a method of protein hydrolysis to obtain peptides of low molecular weight and that does not involve the addition of enzymes or chemicals. In addition, a decolorization is achieved simultaneously with respect to the original product, which facilitates the use as a food ingredient of the peptides thus obtained.
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- La invención resulta de aplicación en la obtención de péptidos y aminoácidos a partir de proteínas de origen animal, principalmente en los sectores de la agricultura, química y fannacia, medioambiental ° alimentario, y en particular en aquellas industrias agroaJimentarias o cárnicas que generan un exceso de residuos ricos en proteínas y que requieren un método eficiente para el post-procesado de subproductos. The invention is applicable in obtaining peptides and amino acids from proteins of animal origin, mainly in the sectors of agriculture, chemical and fanatic, environmental ° food, and in particular in those agri-food or meat industries that generate an excess of residues rich in proteins and that require an efficient method for post-processing of by-products.
- ESTADO DE LA TÉCNICA STATE OF THE TECHNIQUE
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- En la actualidad, las proteínas de origen animal pueden ser hidrolizadas siguiendo procesos enzimáticos, hidrólisis química (ácida o básica) o con muy altas presiones hidrostáticas junto con muy altas temperaturas (HHP). At present, proteins of animal origin can be hydrolysed following enzymatic processes, chemical hydrolysis (acidic or basic) or with very high hydrostatic pressures together with very high temperatures (HHP).
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- En el primer caso se obtienen péptidos de manera predecible en cuanto a tamaño y secuencia, sin pérdidas por degradación de aminoácidos; sin embargo, la concentración de proteína que puede ser tratada suele situarse habitualmente en un rango de 5-50 gIL (Yike Y., Jianen H., Xuefeng B., Yuguang D. & Bingcheng L., "Preparation and function of oligopeptide-enriched hydrolysate from globin by pepsin", Process Biochem., 2006, 41 , 1589-1593; Tauzin, J., Mielo, L., Roth, S., Mollé, D. & Gaillard, J.-L., "Tryptic hydrolysis of bovine cr.S2-casein: identification and release kinetics ofpeptides", [nI. Dairy J., 2003,13,15-27; Su, R.-X., Qi, W. & He, Z.-M., «Time-dependent nature peptic hydrolysis of native bovine hemoglobin. Eur. Food Research Tech." , 2007, 225, 637-647). Además, es necesario un control In the first case, peptides are obtained in a predictable manner in terms of size and sequence, without losses by degradation of amino acids; however, the concentration of protein that can be treated is usually in the range of 5-50 gIL (Yike Y., Jianen H., Xuefeng B., Yuguang D. & Bingcheng L., "Preparation and function of oligopeptide- enriched hydrolysate from globin by pepsin ", Process Biochem., 2006, 41, 1589-1593; Tauzin, J., Mielo, L., Roth, S., Mollé, D. & Gaillard, J.-L.," Tryptic hydrolysis of bovine cr.S2-casein: identification and release kinetics ofpeptides ", [nI. Dairy J., 2003,13,15-27; Su, R.-X., Qi, W. & He, Z.-M ., "Time-dependent nature peptic hydrolysis of native bovine hemoglobin. Eur. Food Research Tech.", 2007, 225, 637-647).
muy estricto y continuo de la proporción enzima/sustrato y del pH del medio, el cual varía constantemente a medida que la hidrólisis avanza. La temperatura es otro parámetro esencial, ya que solo dentro de un margen estrecho de valores de temperatura se obtienen buenos rendimientos de hidrólisis. Una vez finalizada la reacción, la enzima empleada debe ser neutralizada en un paso posterior del proceso y adicionalmente eliminada del medio. very strict and continuous of the enzyme / substrate ratio and the pH of the medium, which varies constantly as hydrolysis progresses. Temperature is another essential parameter, since only within a narrow range of temperature values are good hydrolysis yields obtained. Once the reaction is over, the enzyme used must be neutralized at a later step in the process and further removed from the medium.
En el caso de emplear agentes químicos para hidrolizar proteínas se produce una degradación de ciertos aminoácidos. En el caso de emplearse ácidos, la asparagina y la glutamina son transfonnados en ácido aspártico y glutámico, mientras que el triptófano y la cisteína son completamente destruidos (Fountoulakis M., Hans-Wemer L., "Hydrolysis and amino acid composition analysis of proteins", Journal of Chromatography A, 1998, 826, 109-134). En caso de emplearse álcalis se causa la pérdida por degradación de serina, treonina, arginina y cisteína; y la asparagina y la glutamina son convertidas de igual modo en aspartato y glutamato (Ravindran, G. & Bryden, W.L., "Tryptophan detennination in proteins and feedstuffs by ion exchange chromatography", Food Chemistry, 2004, 89, 309-314). Esla pérdida de aminoácidos es un grave inconveniente, ya que algunos de ellos son esenciales y su carencia disminuye el valor nutricional del hidrolizado obtenido. Estos procesos son capaces de gestionar altas concentraciones de sustrato, pero habitualmente sólo se usan para producir aminoácidos libres, sin posibilidad de obtener péptidos (US 2.657.232 A; US In the case of using chemical agents to hydrolyze proteins, degradation of certain amino acids occurs. In the case of using acids, asparagine and glutamine are transfonnate in aspartic and glutamic acid, while tryptophan and cysteine are completely destroyed (Fountoulakis M., Hans-Wemer L., "Hydrolysis and amino acid composition analysis of proteins ", Journal of Chromatography A, 1998, 826, 109-134). If alkalis are used, the degradation loss of serine, threonine, arginine and cysteine is caused; and asparagine and glutamine are converted equally to aspartate and glutamate (Ravindran, G. & Bryden, W.L., "Tryptophan arresting in proteins and feedstuffs by ion exchange chromatography", Food Chemistry, 2004, 89, 309-314). This loss of amino acids is a serious inconvenience, since some of them are essential and their lack decreases the nutritional value of the hydrolyzate obtained. These processes are capable of managing high substrate concentrations, but are usually only used to produce free amino acids, without the possibility of obtaining peptides (US 2,657,232 A; US
4.181.651 A; US 4.874.893 A). Una vez tinalizado el proceso, el agente hidrolizante debe ser neutralizado, con la concomitante producción de sales que han de ser eliminadas en pasos posteriores del proceso. 4,181,651 A; US 4,874,893 A). Once the process has been finalized, the hydrolyzing agent must be neutralized, with the concomitant production of salts that have to be eliminated in later steps of the process.
Cuando se emplean altas presiones y altas temperaturas (entre 15 y 27 MPa y entre 250 y 300 OC), el producto final está compuesto principalmente por aminoácidos y por productos de degradación, como ácidos orgánicos y amoniaco; y por tanto no es posible la obtención de péptidos (Rogalinski, T., Herrmann, S., Brunner, G., "Production of amino acids from bovine serurn albumin by continuous sub-critical water hydrolysis", Journal of Supercritical Fluids, 2005, 36: 49-58). Además, la tasa de transfonnación de proteína en aminoácidos se sitúa en tomo al 65%, siendo el 35% restante residuos. (Esteban, M. B.; García, A, J.; Ramos, P.; Márquez, M. C., When high pressures and high temperatures are used (between 15 and 27 MPa and between 250 and 300 OC), the final product is mainly composed of amino acids and degradation products, such as organic acids and ammonia; and therefore it is not possible to obtain peptides (Rogalinski, T., Herrmann, S., Brunner, G., "Production of amino acids from bovine serurn albumin by continuous sub-critical water hydrolysis", Journal of Supercritical Fluids, 2005 , 36: 49-58). In addition, the rate of protein transfer in amino acids stands at 65%, with the remaining 35% being residues. (Esteban, M. B .; García, A, J .; Ramos, P .; Márquez, M. C.,
- S S
- "Subcritical water hydrolysis of heg hair for amino acid productioo", Bioresour. Technol. 2010, 101, 2472-2476; Rogalinski, T.; Herrrnann, S.; Brunner, G., "Production of aminoacids from bovine serum albwnin by continuous sub-critical water hydrolysis", J. Supereri!. Fluids 2005,36,49-58; Xiao, l .; Chao, l .; Liaog, l.; . Cheng, H., "AmiDa acids production from fi sh proteins hydrolysis in subcritical water.", Chino J. Chem. Eng. 2008, 16,456-460). "Subcritical water hydrolysis of heg hair for amino acid productioo", Bioresour. Technol 2010, 101, 2472-2476; Rogalinski, T .; Herrrnann, S .; Brunner, G., "Production of aminoacids from bovine serum albwnin by continuous sub-critical water hydrolysis", J. Supereri !. Fluids 2005,36,49-58; Xiao, l .; Chao, l .; Liaog, l .; . Cheng, H., "AmiDa acids production from fi sh proteins hydrolysis in subcritical water.", Chino J. Chem. Eng. 2008, 16,456-460).
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- En casos concretos, la decoloración del hidrolizado es deseada para que no modifique el color del producto al que se vaya a agregar. Este hecho es especialmente relevante en el uso de hidrolizados de hemoglobina, cuyo uso se ve restringido a productos fuertemente coloreados. Hasta ahora la decoloración de hidrolizados de hemoglobina se producía empleando peróxido de hidrógeno u oxidantes fuertes y tratamientos conjuntos de enzimas y HHP (Toldrá, M.; Paré s, D.; Saguer, E.; Carretero, e., "Hemoglobin hydrolysates from porcine blood obtained through enzyrnatic hydrolysis assisted by high hydrostatic pressure processing", lnnovative Food Science Emerging Technologies 20 11 , 12, 435-442; Oord van den, A.H.A.; Wesdorp, !.J. (1979) "Decolouration of slaugbterbouse blood by trealmen! with hydrogen peroxide", Proceedings of the 25th European Meeting of Meat Research Workers, Budapest, Hungary. 827-828). In specific cases, the discoloration of the hydrolyzate is desired so that it does not change the color of the product to which it is to be added. This fact is especially relevant in the use of hemoglobin hydrolysates, whose use is restricted to strongly colored products. Until now, the bleaching of hemoglobin hydrolysates was produced using hydrogen peroxide or strong oxidants and joint treatments of enzymes and HHP (Toldrá, M .; Paré s, D .; Saguer, E .; Carretero, e., "Hemoglobin hydrolysates from porcine blood obtained through enzyyrnatic hydrolysis assisted by high hydrostatic pressure processing ", lnnovative Food Science Emerging Technologies 20 11, 12, 435-442; Oord van den, AHA; Wesdorp,! .J. (1979)" Decolouration of slaugbterbouse blood by trealmen ! with hydrogen peroxide ", Proceedings of the 25th European Meeting of Meat Research Workers, Budapest, Hungary. 827-828).
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- Con ninguno de los métodos mencionados anterionnente se consigue de fonna simultánea un buen rendimiento, la producción controlada de péptidos de bajo peso molecular, el procesado de grandes cantidades de sustrato y una decoloración del producto final . Con la presente invención todos estos objetivos se pueden conseguir en un único paso. With none of the aforementioned methods, good performance, controlled production of low molecular weight peptides, processing of large amounts of substrate and decolorization of the final product are achieved simultaneously. With the present invention all these objectives can be achieved in a single step.
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- DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION
- La presente invención se refiere a un proceso para la hidrólisis de proteínas de origen animal mediante el uso de temperaturas altas y presiones moderadas, bajo una atmósfera controlada por la inyección de un gas detenninado: oxígeno o nitrógeno. The present invention relates to a process for the hydrolysis of proteins of animal origin through the use of high temperatures and moderate pressures, under an atmosphere controlled by the injection of a detained gas: oxygen or nitrogen.
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- El procedimiento para la hidróli sis de proteínas de origen animal objeto de la invención comprende las siguientes etapas: The process for hydrolysis of proteins of animal origin object of the invention comprises the following steps:
- a. to.
- La proteína sustrato se introduce en un reactor con agitación, con control de presión y temperatura interna, y se añade agua para facilitar el proceso de hidrólisis. El reactor con agitación mecánica utilizable en el método proporciona además de medios para el control de la temperatura y la presión, medios para la inyección de un gas para el control de la atmósfera, como por ejemplo válvulas, válvulas de control de presión, puertos de entrada y de salida o racores. A los efectos de esta invención y su descripción, el volumen total de proteína más agua es considerado el volumen de reacción. The substrate protein is introduced into a reactor with stirring, with internal pressure and temperature control, and water is added to facilitate the hydrolysis process. The reactor with mechanical agitation usable in the method also provides means for the control of temperature and pressure, means for the injection of a gas for the control of the atmosphere, such as valves, pressure control valves, ports of Entry and exit or fittings. For the purposes of this invention and its description, the total volume of protein plus water is considered the reaction volume.
- b. b.
- Se calienta el reactor manteniendo una agitación constante hasta alcanzar la temperatura de 180 oC y de modo simultáneo se inyecta un gas que puede ser oxígeno o nitrógeno, precalentado a la misma temperatura que el reactor, hasta alcanzar una presión de reacción de 40 atmósferas. Para mantener la presión interior del reactor, se puede utilizar cualquier medio regulador de presión, como por ejemplo válvulas de control de presión que se abran cuando la presión interior alcanza o supera cierto límite, evacuando el exceso de gas. Preferiblemente, el gas inyectado es previamente saturado de humedad y precalentado, empleando por ejemplo un humidifIcador termostatizado, para evitar variaciones de temperatura y evaporaciones dentro del reactor. The reactor is heated maintaining a constant stirring until reaching the temperature of 180 oC and simultaneously a gas that can be oxygen or nitrogen is injected, preheated to the same temperature as the reactor, until reaching a reaction pressure of 40 atmospheres. To maintain the internal pressure of the reactor, any pressure regulating means can be used, such as pressure control valves that open when the internal pressure reaches or exceeds a certain limit, evacuating excess gas. Preferably, the injected gas is previously saturated with moisture and preheated, using for example a thermostated humidifier, to avoid temperature variations and evaporations within the reactor.
- c. C.
- Se mantiene la temperatura constante una vez alcanzados los 180 oc y se mantiene la inyección del gas con el mismo caudal de la etapa b) entre 180 minutos hasta 360 minutos. Una vez alcanzada la temperatura y la presión deseadas se mantiene la reacción bajo estas condiciones durante el tiempo necesario para obtener la producción de péptidos de bajo peso molecular (típicamente este tiempo depende de la temperatura empleada), Durante esta etapa del proceso se sigue inyectando gas en el reactor para que tenga lugar el proceso de decoloración, y la corriente de gas que generaría una sobrepresión es expulsada mediante una válvula que pennite liberar este exceso de gas, manteniendo así constante la presión interna del reactor, The constant temperature is maintained once 180 oc is reached and the gas injection is maintained at the same flow rate as stage b) between 180 minutes up to 360 minutes. Once the desired temperature and pressure is reached, the reaction is maintained under these conditions for the time necessary to obtain the production of low molecular weight peptides (typically this time depends on the temperature used), During this stage of the process gas continues to be injected in the reactor for the decolorization process to take place, and the gas stream that would generate an overpressure is expelled by means of a valve that allows this excess gas to be released, thus keeping the internal pressure of the reactor constant,
- d. d.
- Al finalizar la etapa c) la hidrólisis ya ha tenninado y se procede a la extracción del producto obtenido a través de un intercambiador de calor para reducir su temperatura, Así se detiene el proceso de hidrólisis inmediatamente. At the end of stage c) the hydrolysis has already tended and the product obtained is extracted through a heat exchanger to reduce its temperature, thus the hydrolysis process is stopped immediately.
- s s
- Este excedente de calor puede ser empleado para el precalentamiento del gas inyectado o del encamisado del reactor.El producto obtenido es una disolución rica en péptidos solubles con presencia de aminoácidos libres. e. Se filtra o centrifuga el producto extraído para separar posibles restos sólidos. f. Se elimina el exceso de agua mediante secado. This excess heat can be used for preheating the injected gas or reactor jacket. The product obtained is a solution rich in soluble peptides with the presence of free amino acids. and. The extracted product is filtered or centrifuged to separate possible solid residues. F. Excess water is removed by drying.
- En una realización previamente desgrasada. In a previously degreased embodiment.
- preferida, la proteína sustrato es de origen animal, preferred the protein substratum is from Animal origin,
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- La proteína sustrato empleada puede ser hemoglobina purificada, fracción celular de la sangre, plasma sanguíneo, sangre entera líquida o coagulada, o cualquier mezcla de estas fracciones procedentes de cualquier fuente animal, así como plwnas enteras troceadas o una mezcla de derivados sanguíneos y plumas. The substrate protein used can be purified hemoglobin, blood cell fraction, blood plasma, liquid or coagulated whole blood, or any mixture of these fractions from any animal source, as well as whole sliced plots or a mixture of blood derivatives and feathers.
- En otra realización preferida, la cantidad de agua que se añade en la etapa a) es aquella necesaria para tener una concentración de proteína de entre 50 y ISO gIL. In another preferred embodiment, the amount of water added in step a) is that necessary to have a protein concentration between 50 and ISO gIL.
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- En otra realización preferida, la temperatura de reacción de la etapa b) es de 180 oC y se alcanza en los primeros 60 minutos del proceso. In another preferred embodiment, the reaction temperature of step b) is 180 ° C and is reached in the first 60 minutes of the process.
- En otra realización preferida, la presión de la reacción de la etapa b) es de 40 atmósferas y se alcanza en los primeros 30 minutos del proceso. In another preferred embodiment, the reaction pressure of step b) is 40 atmospheres and is reached in the first 30 minutes of the process.
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- En otra realización preferida, el gas introducido en el paso b) es nitrógeno, con un caudal equivalente a una vez el volumen de la disolución original de proteína por minuto. En una realización más preferida, el tiempo de inyección del gas nitrógeno durante la etapa e) del proceso es de 360 minutos. In another preferred embodiment, the gas introduced in step b) is nitrogen, with a flow rate equivalent to once the volume of the original protein solution per minute. In a more preferred embodiment, the injection time of the nitrogen gas during step e) of the process is 360 minutes.
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- En otra realización preferida, el gas introducido en el paso b) es oxígeno, empleando para ello un caudal equivalente a una vez el volumen de la disolución original de proteína por minuto. En una realización más preferida, el tiempo de inyección del gas oxígeno durante la etapa e) del proceso es de 180 minutos. In another preferred embodiment, the gas introduced in step b) is oxygen, using a flow equivalent to once the volume of the original protein solution per minute. In a more preferred embodiment, the injection time of the oxygen gas during step e) of the process is 180 minutes.
- En una realización específica, el exceso de gas es evacuado del reactor con agitación por una válvula de control de presión y es recirculado durante las etapas b) y e) del proceso, en una proporción que equivale al 70% del flujo total del gas In a specific embodiment, the excess gas is evacuated from the reactor with stirring by a pressure control valve and is recirculated during stages b) and e) of the process, in a proportion equivalent to 70% of the total gas flow
inyectado. Este exceso de gas puede ser recirculado al interior del reactor, estando la corriente de entrada com puesta por una parte de gas recirculado y otra de gas nuevo. injected. This excess gas can be recirculated into the reactor, the input current being composed of a part of recirculated gas and another of new gas.
En otra realización específica, la etapa e) del proceso la filtración se realiza con un filtro cuyo tamaño de poro es de 20 micras. In another specific embodiment, step e) of the filtration process is carried out with a filter whose pore size is 20 microns.
En otra realización específica, la etapa e) del proceso la centrifugación se realiza durante 10 minutos con una fuerza de 10.000 g. In another specific embodiment, step e) of the centrifugation process is carried out for 10 minutes with a force of 10,000 g.
Un objetivo general del método de la presente invención es obtener péptidos de bajo peso molecular a partir de proteínas de origen animal, evitando la adición de productos químicos o enzimas, y a su vez mejorar el rendimiento obtenido hasta la fecha con el empleo de métodos basados en HHP, los cuales sólo consiguen transfonnar la proteína sustrato en aminoácidos libres. A general objective of the method of the present invention is to obtain low molecular weight peptides from proteins of animal origin, avoiding the addition of chemicals or enzymes, and in turn improving the yield obtained to date with the use of methods based on HHP, which only manage to transfer the substrate protein into free amino acids.
El hidrolizado así obtenido está compuesto JX>r péptidos de bajo peso molecular (entre 1 y 3 kDa de peso medio según las condiciones empleadas), y se obtiene un rendimiento del 83% empleando para ello altas concentraciones de proteína como sustrato, que pueden llegar hasta los 400 gil. Además, en el caso de la hemoglobina se consigue una reducción del color que oscila entre un 80010 cuando se inyecta nitrógeno y un 95% cuando el gas inyectado es oxígeno. The hydrolyzate thus obtained is composed of JX> r peptides of low molecular weight (between 1 and 3 kDa of average weight according to the conditions used), and a yield of 83% is obtained using high concentrations of protein as substrate, which can reach up to 400 gil. In addition, in the case of hemoglobin, a color reduction ranging from 80010 is achieved when nitrogen is injected and 95% when the gas injected is oxygen.
Con la presente invención se consigue evitar el uso de enzimas o de otros productos químicos, necesarios hasta ahora, para producir péptidos de bajo peso molecular. Así pues, las ventajas que la presente invención proporciona son las siguientes: With the present invention it is possible to avoid the use of enzymes or other chemical products, necessary until now, to produce low molecular weight peptides. Thus, the advantages that the present invention provides are the following:
Producción de péptidos de bajo peso molecular sin el uso de enzimas ni compuestos químicos. Aplicación de presión y temperatura para obtener péptidos y no solo aminoácidos con una mejora sustancial del rendimiento obtenido hasta ahora. Se pasa de obtener una conversión del 60% en aminoácidos «Rogalinski, T., Hemnann. S., Brunner, G., "Production of amino acids trom bovine serum albumin by continuous sub-critical water hydrolysis", Joumal of Supercritical Fluids, 2005, 36: 49-58) a obtener un 83% de péptidos. La producción de péptidos es deseada ya que presentan propiedades funcionales de las que carecen los aminoácidos: emulsionantes, espumantes, antioxidantes o gelificantes. El peso molecular medio de los péptidos obtenidos es función de la temperatura y del gas inyectado, siendo más pequeños a mayor temperatura y en presencia de oxígeno. Decoloración del hidrolizado obtenido de fonna simultánea a la hidrólisis de la proteína sustrato. Muy baja degradación de los aminoácidos presentes en la proteína original, con lo que se mejora la calidad nutricional con respecto al uso de ácidos o álcalis como agentes hidrolizantes. Capacidad de procesar mayores concentraciones de proteína que los procesos enzimáticos. La intensidad de la decoloración, así como el tamaño final de los Production of low molecular weight peptides without the use of enzymes or chemical compounds. Application of pressure and temperature to obtain peptides and not only amino acids with a substantial improvement in the yield obtained so far. It goes from obtaining a 60% conversion into amino acids «Rogalinski, T., Hemnann. S., Brunner, G., "Production of amino acids trom bovine serum albumin by continuous sub-critical water hydrolysis", Joumal of Supercritical Fluids, 2005, 36: 49-58) to obtain 83% peptides. The production of peptides is desired since they have functional properties that amino acids lack: emulsifiers, foaming agents, antioxidants or gelling agents. The average molecular weight of the peptides obtained is a function of the temperature and the injected gas, being smaller at a higher temperature and in the presence of oxygen. Discoloration of the hydrolyzate obtained simultaneously with the hydrolysis of the substrate protein. Very low degradation of the amino acids present in the original protein, which improves the nutritional quality with respect to the use of acids or alkalis as hydrolyzing agents. Ability to process higher protein concentrations than enzymatic processes. The intensity of the discoloration, as well as the final size of the
péptidos, son dependientes del tipo de gas inyectado, siendo más pequeños y más decolorados cuando se utiliza oxígeno en lugar de nitrógeno. Peptides are dependent on the type of gas injected, being smaller and more discolored when oxygen is used instead of nitrogen.
La invención resulta de aplicación en sectores que requieran un método de hidrólisis de proteínas para obtener péptidos de bajo peso molecular, en las que no se deseen procesos posteriores de purificación, separación, inactivación ni decoloración, como por ejemplo en los sectores de la agricultura. química y farmacia, medioambiental o alimentario. The invention is applicable in sectors that require a method of hydrolysis of proteins to obtain peptides of low molecular weight, in which subsequent processes of purification, separation, inactivation or discoloration are not desired, as for example in the agriculture sectors. Chemical and pharmacy, environmental or food.
EXPLICACIÓN DE UNA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERENTE EXPLANATION OF A PREFERRED EMBODIMENT
Para una mejor comprensión de la presente invención~ a continuación se describen dos ejemplos de realización preferente, descritos en detalle, que deben entenderse sin carácter limitativo del alcance de la invención. For a better understanding of the present invention, two preferred embodiments, described in detail, are described below, which should be understood without limitation of the scope of the invention.
Ejemplo 1: Hidrólisis de hemoglobina purificada con inyección de oxígeno o nitrógeno. Se empleó un volumen pequeño para realizar una hidrólisis a baja escaJa. El sustrato empleado fue una disolución de hemoglobina purificada de 50 gil. Example 1: Hydrolysis of purified hemoglobin with oxygen or nitrogen injection. A small volume was used to perform low scale hydrolysis. The substrate used was a 50 gil purified hemoglobin solution.
En un volumen de 400 rnL, se disolvieron 20 gramos de hemoglobina de una pureza del 95% y posteriormente la disolución fue introducida en un reactor de acero hermétiwunente cerrado. El reactor fue colocado en el interior de una camisa capaz de elevar la temperatura del interior del reactor hasta la temperatura deseada Además, el reactor disponía de un controlador de temperatura, un controlador de la presión interna, agitación mecánica, un puerto de entrada del aire inyectado y un puerto de salida del exceso de gas controlado por una válvula dependiente de la presión interna. Por último, contaba con un puerto de salida por el cual extraer la muestra a través de un intercambiador de calor para enfriar la muestra. In a volume of 400 rnL, 20 grams of hemoglobin of 95% purity were dissolved and subsequently the solution was introduced into a sealed hermetic steel reactor. The reactor was placed inside a jacket capable of raising the temperature inside the reactor to the desired temperature. In addition, the reactor had a temperature controller, an internal pressure controller, mechanical agitation, an air inlet port injected and an outlet port of excess gas controlled by a valve dependent on internal pressure. Finally, it had an outlet port through which to extract the sample through a heat exchanger to cool the sample.
La disolución fue mantenida en agitación constante a una velocidad de 500 rpm y fue calentarla hasta alcanzar 180 oC de temperatura, proceso que tuvo una duración aproximada de 60 minutos. Durante este periodo, a través del puerto de entrada se inyectaron nitrógeno u oxigeno a razón de un caudal de 1 litro por minuto hasta que se nlcanzó una presión dentro del reactor de 40 atmósferas. Este valor se alcanzó durante los primeros 30 minutos de reacción y en ese momento la válvula que controla automáticamente la presión entró en funcionamiento y se estableció una coniente continua de gas inyectado que pennitió mantener la presión constante y no detener la inyección de gas. El gas, antes de ser introducido en el reactor, fue precalentado a 150 oC en un humidificador para que se saturase de vapor de agua The solution was kept under constant stirring at a speed of 500 rpm and was heated to 180 ° C, a process that lasted approximately 60 minutes. During this period, nitrogen or oxygen was injected through the inlet port at a rate of 1 liter per minute until a pressure was reached within the reactor of 40 atmospheres. This value was reached during the first 30 minutes of reaction and at that time the valve that automatically controls the pressure went into operation and a continuous injected gas was established that kept the pressure constant and did not stop the gas injection. The gas, before being introduced into the reactor, was preheated to 150 oC in a humidifier to saturate with water vapor
Estas condiciones fueron mantenidas durante 6 horas (para el caso en el que se inyectó nitrógeno) o 4 horas (para el caso en el que se inyectó oxígeno). Transcurrido este tiempo se desconectaron el aporte de calor y la inyección de gas, pero se siguió manteniendo la agitación. These conditions were maintained for 6 hours (for the case in which nitrogen was injected) or 4 hours (for the case in which oxygen was injected). After this time, the heat supply and gas injection were disconnected, but stirring was continued.
A continuación, a través del puerto de salida, se extrajo lentamente el producto haciéndolo pasar por un intercambiador de calor con refrigeración líquida para dejar la muestra a temperatura ambiente. Then, through the outlet port, the product was slowly extracted by passing it through a heat exchanger with liquid cooling to leave the sample at room temperature.
Se obtuvieron aproximadamente los 400 mL de muestra original. El análisis de los péptidos obtenidos fue realizado mediante una cromatografia de filtración en gel. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: Approximately 400 mL of the original sample was obtained. The analysis of the peptides obtained was performed by gel filtration chromatography. The results obtained were the following:
- --
- En el caso de emplearse nitrógeno, al cabo de 6 horas de reacción se obtuvieron entre 16 y ]7 gramos de péptidos solubles de un peso molecular medio de 3,2 kDa y con una reducción del color medida a 407 nm de un 80%, acompañado por una producción de 1,5 gramos de aminoácidos libres. In the case of using nitrogen, after 6 hours of reaction, between 16 and] 7 grams of soluble peptides of an average molecular weight of 3.2 kDa and with a color reduction measured at 407 nm of 80% were obtained, accompanied by a production of 1.5 grams of free amino acids.
- --
- En el caso de que el gas inyectado fuera oxígeno, al cabo de 4 horas de reacción, se obtuvo la misma producción de péptidos pero de un peso molecular medio de entre 1 y 2 kDa, con una decoloración del 95% y 0,2 gramos de aminoácidos libres. In the event that the gas injected was oxygen, after 4 hours of reaction, the same peptide production was obtained but with an average molecular weight of between 1 and 2 kDa, with a discoloration of 95% and 0.2 grams of free amino acids.
Se comprobó que los péptidos así obtenidos mejoran la solubilidad de la hemoglobina purificada. las propiedades emulsionantes y la capacidad antioxidante. It was found that the peptides thus obtained improve the solubility of purified hemoglobin. Emulsifying properties and antioxidant capacity.
Ejemplo 2: Hidrólisis de plumas de ave junto con coágulos de sangre de la misma especie con inyección de oxígeno. Example 2: Hydrolysis of bird feathers along with blood clots of the same species with oxygen injection.
Se realizó una prueba a pequeña escala con muestras frescas de coágulos de sangre de pollo y plumas enteras. Esta mezcla de materias primas se realiza debido a que las plwnas, formadas por queratina, no lienen dentro de su composición ciertos aminoácidos esenciales, los cuales son aportados por los coágulos agregados. De este modo se consiguió tener un producto final sin carencias nutricionales. A small-scale test was performed with fresh samples of chicken blood clots and whole feathers. This mixture of raw materials is carried out because the plwnas, formed by keratin, do not have certain essential amino acids within their composition, which are contributed by the added clots. In this way it was possible to have a final product without nutritional deficiencies.
Se pesaron 200 gramos de coágulos de sangre de pollo (100 gramos de peso seco), se agregaron 40 gramos de plumas secas de ave trituradas y se añadió agua hasta completar un volumen de 400 roL, lo que en la disolución final supusieron 140 gramos de materia seca por litro. Dicha disolución fue colocada en el reactor previamente descrito y se fijaron las condiciones de la hidrólisis en agitación constante, 180 oC, presión de 40 atmósferas y un flujo de oxígeno de 1400 mUmin. El tiempo de reacción en este caso se fijó en 270 minutos. Pasado este periodo se extrajo el producto obtenido, cuyo volumen final era de 600 mL. Las plumas y los coágulos habían sido completamente solubilizados, dando lugar a una disolución rica en péptidos solubles y restos de materia en suspensión. Para eliminar estos posibles agregados y materia en suspensión se realizó una centrifugación del producto durante 10 minutos con una fuerza de 10.000 g. El sobrenadante obtenido consistió en una disolución de color ámbar claro con una concentración de 120 giL de péptidos en disolución, lo que supuso un rendimiento del 85%. El restante 15% estaba compuesto por los sólidos en suspensión retirados durante la centrifugación. 200 grams of chicken blood clots (100 grams of dry weight) were weighed, 40 grams of dried crushed bird feathers were added and water was added to complete a volume of 400 roL, which in the final solution involved 140 grams of dry matter per liter. Said solution was placed in the previously described reactor and the hydrolysis conditions were fixed under constant stirring, 180 oC, pressure of 40 atmospheres and an oxygen flow of 1400 mUmin. The reaction time in this case was set at 270 minutes. After this period the product obtained was extracted, whose final volume was 600 mL. The feathers and clots had been completely solubilized, resulting in a solution rich in soluble peptides and residues of suspended matter. To remove these possible aggregates and suspended matter, centrifugation of the product was carried out for 10 minutes with a force of 10,000 g. The supernatant obtained consisted of a light amber solution with a concentration of 120 giL of peptides in solution, which resulted in a yield of 85%. The remaining 15% was composed of suspended solids removed during centrifugation.
Los péptidos se analizaron mediante cromatografia de exclusión de tamaño para conocer la concentración y distribución de pesos moleculares de los mismos. Bajo las condiciones descritas se obtuvieron péptidos de un peso molecular promedio The peptides were analyzed by size exclusion chromatography to determine their concentration and molecular weight distribution. Under the conditions described, peptides of an average molecular weight were obtained
de 2-3 kDa, aunque el rango de los mismos abarcaba desde los lOa los 0,5 kDa. La 2-3 kDa, although their range ranged from 0.5 to 0.5 kDa. The
Claims (12)
- a. to.
- introducir la proteína sustrato en un reactor con agitación. con control de presión y temperatura interna y añadir agua para facilitar el proceso de hidrólisis; introduce the substrate protein into a reactor with stirring. with internal pressure and temperature control and add water to facilitate the hydrolysis process;
- b. b.
- calentar el reactor manteniendo una agitación constante hasta alcanzar la temperatura de 180 oC y de modo simultáneo inyectar un gas que puede ser oxígeno o nitrógeno. precalentado a la misma temperatura que el reactor, hasta alcanzar una presión de reacción de 40 atmósferas; heat the reactor while maintaining constant stirring until it reaches a temperature of 180 oC and simultaneously inject a gas that can be oxygen or nitrogen. preheated to the same temperature as the reactor, until reaching a reaction pressure of 40 atmospheres;
- c. C.
- mantener la temperatura constante una vez aJcanzados los 180 OC Y mantener la inyección del gas con el mismo caudal de la etapa b) entre 180 minutos hasta 360 minutos; keep the temperature constant once 180 OC has been reached and keep the gas injection at the same flow rate as stage b) between 180 minutes up to 360 minutes;
- d. d.
- extracción del producto obtenido a través de un intercambiador de calor para reducir su temperatura; extraction of the product obtained through a heat exchanger to reduce its temperature;
- e. and.
- filtrar o centrifugar el producto extraído para separar posibles restos sólidos; filter or centrifuge the extracted product to separate possible solid residues;
- f. F.
- eliminación del exceso de agua mediante secado. removal of excess water by drying.
- 2. 2.
- Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por que la proteína sustrato es de origen animal, previamente desgrasada Method according to claim 1, characterized in that the substrate protein is of animal origin, previously defatted
- 3. 3.
- Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por que la cantidad de agua que se añade en la etapa a) es aquella necesaria para tener una concentración de proteína de entre 50 y 150 gIL. Method according to claim 1, characterized in that the amount of water added in step a) is that necessary to have a protein concentration of between 50 and 150 gIL.
- 4. Four.
- Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por que la temperatura de reacción de la etapa b) es de 180 OC Y se alcanza en los primeros 60 minutos del proceso. Method according to claim 1, characterized in that the reaction temperature of step b) is 180 OC and is reached in the first 60 minutes of the process.
- 5. 5.
- Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por que la presión de la reacción de la etapa b) es de 40 atmósferas y se alcanza en los primeros 30 minutos del proceso. Method according to claim 1, characterized in that the reaction pressure of step b) is 40 atmospheres and is reached in the first 30 minutes of the process.
- 6. 6.
- Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por que el gas introducido en el paso b) es nitrógeno, con un caudal equivalente a una vez el volumen de la disolución original de proteína por minuto. Method according to claim 1, characterized in that the gas introduced in step b) is nitrogen, with a flow rate equivalent to once the volume of the original protein solution per minute.
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-
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