ES2559902B1 - Procedimiento de reducción de contaminantes en materia vegetal proteica - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de reducción de contaminantes en materia vegetal proteica.#La presente invención se refiere a un procedimiento de reducción de contaminantes de origen inorgánico (metales pesados) y orgánico (aflatoxinas, mohos, etc.) en materia vegetal con alto contenido proteico, principalmente procedente de arroz. Al aplicar dicho procedimiento sobre la materia prima vegetal se acaban obteniendo derivados que presentan unos niveles de estos contaminantes muy por debajo de los límites legales establecidos por las autoridades sanitarias. Mediante el procedimiento de la presente invención se obtienen derivados proteicos de alta calidad utilizables para suplementos vitamínicos y nutricionales, fórmulas de alimentación infantil, nutrición deportiva, nutrición clínica, ingredientes en pienso para animales, etc.
Description
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Procedimiento de reduccion de contaminantes en materia vegetal proteica
DESCRIPCION
La presente invencion se refiere a un procedimiento de reduccion de contaminantes de origen inorganico (metales pesados) y organico (aflatoxinas, mohos, etc.) en materia vegetal con alto contenido proteico, principalmente procedente de arroz. Al aplicar dicho procedimiento sobre la materia prima vegetal se acaban obteniendo derivados que presentan unos niveles de estos contaminantes muy inferiores, pudiendo entonces procesarse material contaminado y resultando un producto por debajo de los limites establecidos para dichos contaminantes. Mediante el procedimiento de la presente invencion se obtienen derivados proteicos de alta calidad utilizables para suplementos vitammicos y nutricionales, formulas de alimentacion infantil, ingredientes en pienso para animales, etc.
ESTADO DE LA TECNICA
El empleo de derivados vegetales (en particular aislados, concentrados e hidrolizados proteicos) en diversos ambitos es habitual para varios usos. No obstante, existen riesgos asociados a la presencia de contaminantes en los mismos, asi como estrictas regulaciones para ciertos casos como la vigente legislacion europea, en particular la 1881/2006 (incluyendo sus ultimas modificaciones como la reciente 488/2014 que regula los limites maximos de cadmio en diversos alimentos) o las recomendaciones EFSA para el arsenico. En este sentido el empleo de los derivados vegetales se ve comprometido por la presencia de contaminantes de naturaleza organica o inorganica. Para la obtencion de productos finales acorde a estos estrictos requisitos, es necesario optar por productos de partida que presenten garantia sobre el nivel de contaminantes que incorporan.
Existen multitud de ejemplos relacionados con la absorcion de metales y protemas como se describe en el documento US4355132, donde se describe un metodo de extraer metales pesados usando un entramado de protemas de origen vegetal, asi como diversos como metodos de recuperar los metales de interes, como el descrito en el documento DE10050873.
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Los metodos para la purification de materia prima vegetal son poco habituales y generalmente complicados como el descrito en el documento KR20030061871, y normalmente se centran en eliminar un solo metal concreto.
Por otro lado, los metodos para detoxificar micotoxinas suelen ser complicados como el que se describe en el documento CN102940131, en el que se utiliza un agente que contiene una mezcla de algas, levaduras y arcillas y que posteriormente se debe eliminar. Alternativamente, se aplican metodos que son mas sencillos pero que requieren el uso de sustancias indeseables como el amoniaco, tal y como se describe en NL9000367.
Por tanto, hay una clara necesidad de disponer de procesos sencillos, compatibles entre si y versatiles que eliminen los contaminantes problematicos y cuya presencia maxima en productos de consumo deba estar controlada.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
Por tanto, en un primer aspecto, la presente invention se refiere a un procedimiento de reduction de contaminantes en materia vegetal proteica que comprende realizar cada una de las siguientes etapas al menos una vez:
a) mezclar la materia vegetal de partida con agua y con al menos un tipo de enzima proteasa, llevar esta mezcla a un pH de entre 3 y 10 y mantener en agitation durante un tiempo de, al menos, 20 minutos a una temperatura de entre 20 a 90°C,
b) realizar una separation solido-liquido del producto obtenido en la etapa anterior,
c) opcionalmente, someter el hidrolizado obtenido en la etapa anterior a un proceso de esterilizacion.
La enzima proteasa puede ser cualquiera conocida por un experto en la materia y que sea capaz de funcionar a las condiciones que se van a alcanzar en el medio. Pueden ser de origen natural u obtenidas a partir de distintos procesos biotecnologicos, debiendo ajustarse las condiciones en funcion del catalizador empleado.
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En una realization preferida, el pH de la mezcla de la etapa (a) es de 5 a 8. En una realization mas preferida el pH es 7,5.
En otra realizacion preferida el tiempo de agitation de la etapa (a) es de 60 a 180 minutos. En una realizacion mas preferida el tiempo de agitacion de la etapa (a) es de 70 minutos.
En otra realizacion preferida la temperatura de la etapa (a) es de entre 50 a 80°C. En una realizacion aun mas preferida la temperatura en la etapa (a) es de 60°C.
En una realizacion mas preferida, el proceso de esterilizacion de la etapa (c) se selecciona de entre uperizacion o pasteurization, aunque son aplicables tambien otros procesos de esterilizacion conocidos en la tecnica.
Otro aspecto de la invention se refiere a un procedimiento de tratamiento alcalino que comprende realizar cada una de las siguientes etapas al menos una vez:
a1) mezclar la materia vegetal de partida con agua en presencia de peroxido de hidrogeno, llevar esta mezcla a un pH superior a 9 y mantenerla en agitacion durante un tiempo de, al menos, 20 minutos, a una temperatura de entre 75 a 95°C y
b1) opcionalmente, realizar un lavado y una separation solido-liquido del producto obtenido en a1).
En una realizacion preferida el tiempo de agitacion de la mezcla de la etapa (a1) es de 60 minutos.
En otra realizacion preferida la temperatura de la etapa (a1) es de 85 a 90°C.
En una realizacion preferida, este procedimiento de tratamiento alcalino se realiza previamente al procedimiento de hidrolisis enzimatica anteriormente descrito.
Otro aspecto de la invencion se refiere a un procedimiento de lavado neutro que comprende realizar cada una de las siguientes etapas al menos una vez:
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a2) mezclar la materia vegetal de partida con agua, llevar esta mezcla a un pH de entre 6,5 y 8,5 y mantenerla en agitacion durante un tiempo de entre 20 y 60 minutos, a una temperatura de entre 60 y 90°C,
b2) realizar un lavado y una separation solido-Kquido.
En una realization mas preferida el tiempo de agitacion de la etapa (a2) es de 30 minutos.
En otra realizacion mas preferida la temperatura de la etapa (a2) es de 60 a 80°C. En una realizacion aun mas preferida la temperatura de la etapa (a2) es de 66°C.
En otra realizacion mas preferida el pH de la etapa (a2) es de entre 7 y 8.
En otra realizacion preferida, el procedimiento de lavado neutro se realiza previamente al procedimiento de hidrolisis enzimatica o al procedimiento de lavado alcalino anteriormente descritos.
Otro aspecto de la invention se refiere a un procedimiento de lavado acido que comprende realizar cada una de las siguientes etapas al menos una vez:
a3) mezclar la materia vegetal de partida con agua, llevar esta mezcla a un pH de entre 2 y 4 y mantenerla en agitacion durante un tiempo de entre 20 y 60 minutos, b3) realizar un lavado y una separacion solido-liquido.
En una realizacion mas preferida el pH de la mezcla de la etapa (a3) es de 3,5 a 3,7.
En otra realizacion mas preferida el tiempo de agitacion de la etapa (a3) es de 30 minutos.
En otra realizacion mas preferida la temperatura de la etapa (a3) es controlada entre 60 y 95°C.
En otra realizacion mas preferida es de 80°C.
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En otra realization mas preferida, el procedimiento de lavado acido se realiza previamente al procedimiento de hidrolisis enzimatica o al procedimiento de lavado alcalino o al procedimiento de lavado neutro anteriormente descritos.
En la presente invention se entiende separation solido-liquido a cualquier proceso de este tipo conocido por cualquier experto de la tecnica. Ejemplos de procesos de separacion solido-liquido aplicables a los procedimientos de la invencion son decantation, precipitation, sedimentation, tamizado, centrifugation filtration y ciclon, evaporation o secado. Preferiblemente la separacion solido-liquido se realiza por centrifugacion.
En una realizacion preferida la materia vegetal procede de arroz, trigo, soja, maiz, guisante, algarroba, girasol, patata, algodon, lenteja o garbanzo. En una realizacion mas preferida la materia vegetal de partida es el arroz.
En una realizacion preferida el contaminante a reducir se selecciona de entre metales, micotoxinas o microorganismos.
En una realizacion mas preferida, los metales se seleccionan de entre metales pesados y otros minerales. Ejemplos no limitantes de metales son As, Cd, Pb, Hg, Al, Mo o V.
En otra realizacion mas preferida la micotoxina se selecciona de entre fumonisina B1, desoxinivalenol, ocratoxina A, aflatoxinas B1, B2, G1, G2, M1, M2.
En una realizacion mas preferida los microorganismos se seleccionan de entre mohos, levaduras o bacterias. Ejemplos no limitantes de microorganismos son E. coli, Salmonella, Cronobacter Sakazaaki, Bacillus cereus, Staphilococcus aerus o Lysteria.
Los distintos procedimientos de lavado acido, lavado neutro y tratamiento alcalino se pueden realizar solos o en combination y en cualquier orden previamente al procedimiento principal de la invencion de hidrolisis enzimatica en funcion del contaminante o contaminantes espedficos que quieran eliminarse de la materia de partida.
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Los valores dado para la condiciones de temperatura, tiempo y pH pueden variar en la practica en un ± 0,5 para el pH, ± 3 para la temperatura y ± 10 para el tiempo, debido a que, por las diferentes reacciones quimicas y/o bioqwmicas producidas durante los procesos, es dificil mantener estos parametros en valores tan concretos.
A lo largo de la description y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras caracteristicas tecnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y caracteristicas de la invention se desprenderan en parte de la descripcion y en parte de la practica de la invention. Los siguientes ejemplos y figuras se proporcionan a modo de ilustracion, y no se pretende que sean limitativos de la presente invencion.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
FIG. 1: Descripcion esquematica del proceso completo.
FIG. 2: Descripcion detallada del proceso completo.
EJEMPLOS
A continuation se ilustrara la invencion mediante unos ensayos realizados por los inventores, que pone de manifiesto la efectividad del producto de la invencion.
Procedimiento de reduction de metales pesados
Para preparar la materia prima de partida del proceso se tomaron 150Kg de protema de arroz (materia prima) y se suspendieron en 2.500 L de agua.
Esta mezcla se estabilizo a 19°C durante 30 minutos y se corrigio el pH hasta valor de entre 3,5-3,7 (+/-0,5) usando HCl. Concretamente, el pH inicial de la mezcla era de 4,76 y se consiguio un pH final de 3,68 usando 2,5 de HCl. Esta mezcla fue separada empleando una centrifuga horizontal (decantador).
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La fase pesada resultante (el solido del primer lavado), se uso de para un segundo lavado. Para ello se anadieron 2.500 L de agua, se calento en agitacion a 66°C y se corrigio el pH hasta 7,0-8,0 (+/-0,5) usando potasa al 80%, la agitacion se mantuvo hasta estabilizacion del pH. Concretamente, se anadieron 4,4 kg de potasa para cambiar de un pH inicial de 4,08 a un pH final de 7,31. Tras este proceso se realizo una nueva separation solido-liquido empleando una centrifuga horizontal (decantador).
La fase pesada resultante (el solido del segundo lavado) se uso como sustrato de la hidrolisis enzimatica. Para ello se anadieron 2.500 L de agua, se estabilizo a 60°C y se corrigio el pH desde un pH inicial de 6,75 a un pH final de 7,59 anadiendo 1 L de NaOH 50%. Se anadio 1 L de proteasa y se mantuvieron las condiciones durante 70 minutos. El pH inicial fue de 7,59 y el pH final de 6,79. Se procedio a desactivar la enzima elevando la temperatura a 85°C y manteniendola durante 30 minutos.
Posteriormente, se realizo una separacion por filtration en centrifuga de cesta y otra clarification del liquido empleando una centrifuga de platos. La fase ligera resultante fue estabilizada mediante evaporado y secado por atomization. Este polvo es el producto final bajo en contaminantes (producto final).
Determination de los contaminantes en las muestras obtenidas durante el proceso.
Se tomo una muestra del polvo producto final y se procedio a determinar cuantitativamente por metodos estandar los metales pesados indicados en la tabla 1 (ICP-Vis). Los resultados obtenidos indican que se produce un fraccionamiento independiente de cada uno de los metales durante el proceso. Se detallan a continuation los resultados obtenidos (en mg/100g) para el producto en comparacion con el limite maximo (LIM.):
- Elemento
- Materia prima Solido del primer lavado Solido del segundo lavado Producto final LIM.
- Pb
- 0,007 0,010 0,004 0,005 0,005
- Cd
- 0,023 0,004 0,004 0,002 0,005
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- As
- 0,006 0,002 0,002 0,005 0,01
- Hg
- 0,002 0,001 0,002 0,001 0,005
- Al
- 1,22 1,44 1,03 0,412 3
Tabla 1
Como se puede observar en los datos, el proceso de lavado a pH acido reduce significativamente Cd y As, el lavado de pH neutro reduce significativamente Pb y As y el proceso de hidrolisis y clarification reduce significativamente el valor de Cd, Hg y Al.
Procedimiento de reduction de Aflatoxina B1 y aerobios mesofilos
Para preparar la materia prima de partida del proceso se tomaron 300Kg de protema de arroz (materia prima) y se suspendieron en 3.100 L de agua.
Esta mezcla se estabilizo a 85°C durante 60 minutos y se corrigio el pH hasta valor de entre 9 (+/-0,2) usando NaOH. Concretamente, el pH inicial de la mezcla era de 5,42 y se consiguio un pH final de 9,15 usando 5Kg de NaOH (50%), se anadio peroxido de hidrogeno hasta 10L.
La mezcla resultante se uso como sustrato de la hidrolisis enzimatica. Para ello se estabilizo a 60°C y se corrigio el pH desde un pH inicial de 9,15 a un pH final de 8,1 anadiendo 1 L de HCL 35%. Se anadio 1,2 L de proteasa y se mantuvieron las condiciones durante 80 minutos. El pH inicial fue de 8,1 y el pH final de 5,93. Se procedio a desactivar la enzima elevando la temperatura a 85°C y manteniendola durante 30 minutos.
Posteriormente, se realizo una separation por filtration en centrifuga de cesta y otra clarificacion del liquido empleando una centrifuga de platos. La fase ligera resultante fue concentrada mediante evaporation.
El sirope resultante se sometio a pasteurization en un tanque en el que se somete a calentamiento hasta 80-85°C en agitation hasta eliminar el H2O2 con un mmimo de 3 horas
Finalmente el producto se estabiliza en un secado por atomizacion. Este polvo es el producto final bajo en aflatoxinas y microbiologfa (producto final).
5 Determinacion de los contaminantes en las muestras obtenidas durante el proceso.
Se tomo una muestra del polvo producto final y se procedio a determinar cuantitativamente por metodos estandar las aflatoxinas y el contenido en aerobios 10 mesofilos indicadas en la tabla 2. Los resultados obtenidos indican que se produce una reduccion de la aflatoxina B1 y de los microorganismos aerobios mesofilos durante el proceso. Se detallan a continuation los resultados obtenidos (en ppb para las aflatoxinas y en ufc/g para los aerobios mesofilos):
- Sustancia
- Materia prima Producto final LIM.
- Aflatoxina B1
- 2.3 0.05 0.3
- Aflatoxina B2
- <0.050 <0.050 0.3
- Aflatoxina G1
- <0.050 <0.050 0.3
- Aflatoxina G2
- <0.050 <0.050 0.3
- Aerobios mesofilos
- 2.500 1.800 10.000
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Tabla 2
Como se puede observar en los datos, el tratamiento alcalino reduce significativamente la aflatoxina B1 y el proceso de pasteurization reduce la carga 20 microbiana.
Claims (30)
- 51015202530REIVINDICACIONES1. Procedimiento de reduccion de contaminantes en materia vegetal proteica que comprende realizar cada una de las siguientes etapas al menos una vez:a) mezclar la materia vegetal de partida con agua y con al menos un tipo de enzima proteasa, llevar esta mezcla a un pH de entre 3 y 10 y mantener en agitacion durante un tiempo de al menos 20 minutos, a una temperatura de entre 20 a 90°C,b) opcionalmente, realizar una separacion solido-liquido del producto obtenido en la etapa anterior,c) opcionalmente, someter el hidrolizado obtenido en la etapa anterior a un proceso de esterilizacion.
- 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1 donde el pH de la mezcla de la etapa (a) esta entre 5 y 8.
- 3. Procedimiento segun la reivindicacion anterior donde el pH de la mezcla de la etapa (a) es 7,5.
- 4. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el tiempo de agitacion de la etapa (a) es de 60 a 180 minutos.
- 5. Procedimiento segun la reivindicacion anterior donde el tiempo de agitacion de la etapa (a) es de 70 minutos.
- 6. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la temperatura de la etapa (a) es de entre 50 a 80°C.
- 7. Procedimiento segun la reivindicacion anterior donde la temperatura en la etapa (a) es de 60°C.
- 8. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el proceso de esterilizacion de la etapa (c) se selecciona de entre uperizacion o pasteurizacion.51015202530
- 9. Procedimiento de reduction de contaminantes en materia vegetal proteica que comprende realizar cada una de las siguientes etapas al menos una vez:a1) mezclar la materia vegetal de partida con agua en presencia de peroxido de hidrogeno, llevar esta mezcla a un pH superior a 9 y mantenerla en agitation durante un tiempo de al menos 20 minutos, a una temperatura de entre 75 a 95°C yb1) opcionalmente, realizar un lavado y una separation solido- liquido del producto obtenido en a1).
- 10. Procedimiento segun la reivindicacion 9 donde el tiempo de agitacion de la mezcla de la etapa (a1) es de 60 minutos.
- 11. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 9 o 10 donde la temperatura de la etapa (a1) es de 85 a 90°C.
- 12. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11 que comprende realizar la etapa (a1) y opcionalmente (b1) previamente a la etapa (a) del procedimiento descrito segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
- 13. Procedimiento de reduccion de contaminantes en materia vegetal proteica que comprende realizar cada una de las siguientes etapas al menos una vez:a2) mezclar la materia vegetal de partida con agua, llevar esta mezcla a un pH de entre 6,5 y 8,5 y mantenerla en agitacion durante un tiempo de entre 20 y 60 minutos, a una temperatura de entre 60 y 90°C, b2)realizar un lavado y una separacion solido-liquido.
- 14. Procedimiento segun la reivindicacion 13 donde el pH de la etapa (a2) esta entre 7 y 8.
- 15. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 13 o 14 donde el tiempo de agitacion de la etapa (a2) es de 30 minutos.51015202530
- 16. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15 donde la temperatura de la etapa (a2) es de 60 a 80°C.
- 17. Procedimiento segun la reivindicacion anterior donde la temperatura de la etapa (a2) es de 66°C.
- 18. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17 que comprende realizar la etapa (a2) y (b2) previamente a la etapa (a) del procedimiento descrito segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 o previamente a la etapa (a1) del procedimiento descrito segun cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12.
- 19. Procedimiento de reduccion de contaminantes en materia vegetal proteica que comprende realizar cada una de las siguientes etapas al menos una vez:a3) mezclar la materia vegetal de partida con agua, llevar esta mezcla a un pH de entre 2 y 4 y mantenerla en agitacion durante un tiempo de entre 20 y 60 minutos, yb3) realizar un lavado y una separacion solido-liquido.
- 20. Procedimiento segun la reivindicacion anterior donde el pH de la mezcla de la etapa (a3) es de 3,5 a 3,7.
- 21. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 19 o 20 donde el tiempo de agitacion de la etapa (a3) es de 30 minutos.
- 22. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21 donde la temperatura de la etapa (a3) es controlada entre 60 y 95°C.
- 23. Procedimiento segun la reivindicacion anterior donde la temperatura de la etapa (a3) es de 80°C.
- 24. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 19 a 23 que comprende realizar la etapa (a3) y (b3) previamente a la etapa (a) del procedimiento descrito segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 o510152025previamente a la etapa (a1) del procedimiento descrito segun cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12 o previamente a la etapa (a2) del procedimiento descrito segun cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18.
- 25. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la materia vegetal procede de arroz, trigo, soja, maiz, guisante, algarroba, girasol, patata, algodon, lenteja o garbanzo.
- 26. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el contaminante a reducir se selecciona de entre metales, micotoxinas o microorganismos.
- 27. Procedimiento segun la reivindicacion anterior donde los metales se seleccionan de entre As, Cd, Pb, Hg, Al, Mo o V.
- 28. Procedimiento segun la reivindicacion 26 donde la micotoxina se selecciona de entre fumonisina B1, desoxinivalenol, ocratoxina A, aflatoxinas B1, B2, G1, G2, M1, M2.
- 29. Procedimiento segun la reivindicacion 26 donde los microorganismos se seleccionan de entre mohos, levaduras o bacterias.
- 30. Procedimiento segun la reivindicacion anterior donde los microorganismos se seleccionan de entre E. coli, Salmonella, Cronobacter Sakazaaki, Bacillus cereus, Staphilococcus aerus o Lysteria.
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