ES2565655T3 - Aislamiento de proteínas a partir de semillas oleaginosas - Google Patents
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
- A23J1/00—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
- A23J1/14—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from leguminous or other vegetable seeds; from press-cake or oil-bearing seeds
- A23J1/142—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from leguminous or other vegetable seeds; from press-cake or oil-bearing seeds by extracting with organic solvents
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Abstract
Un procedimiento para aislar proteínas nativas de la harina de semillas oleaginosas o de la torta de aceite de semillas oleaginosas, que comprende las siguientes etapas: - extraer la harina con agua para obtener una disolución acuosa; - concentrar el extracto acuoso para formar una disolución acuosa que comprende 5 a 30% en peso de proteína, preferiblemente 10 a 30% en peso de proteína; - añadir un disolvente hidrosoluble a la disolución acuosa concentrada para obtener un precipitado de proteínas, en donde el disolvente hidrosoluble es etanol, etanol que se añade hasta un contenido final entre 60 y 80% en vol; y - separar el precipitado de proteínas de la fracción líquida.
Description
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DESCRIPCION
Aislamiento de protemas a partir de semillas oleaginosas Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un procedimiento para aislar protemas a partir de semillas oleaginosas tales como semilla de colza, semilla de girasol, de coco o de soja.
Antecedentes de la invencion
El aceite presente en las semillas oleaginosas se extrae habitualmente con hexano. Sin embargo, la combinacion de proceso de extraccion y eliminacion de disolventes puede dar lugar a la desnaturalizacion de las protemas. Esto conduce a un estado conformacional en el que las protemas no muestran una funcionalidad tecnologica necesaria para el uso de protemas en una amplia gama de aplicaciones alimentarias. Por otra parte, este disolvente se ha convertido en el foco de interes con respecto a la seguridad y los efectos ambientales (el hexano ha sido catalogado como contaminante peligroso del aire).
Para extraer la fraccion proteica de semillas oleaginosas, se han empleado varias tecnicas de extraccion. Se puede mencionar la extraccion con agua o alcalis, NaCl o disoluciones de hexametafosfato de sodio. Un proceso de extraccion alcalina conduce a los rendimientos mas elevados, pero tiene el riesgo de oscurecimiento del producto y un impacto negativo en el sabor o el olor.
Como ejemplo, se comentara con mas detalle la semilla de colza. La semilla de colza es una de las semillas oleaginosas mas importantes en el mundo (la numero 3 despues del aceite de soja y de palma). La semilla de colza contiene altas cantidades de aceite (30-45%) y protemas (20-30%). Sin embargo, tambien estan presentes en la semilla de colza compuestos anti-nutricionales tambien tales como glucosinolatos, polifenoles y acido fftico. La Tabla 1 muestra un intervalo ffpico de estos componentes en las semillas de colza:
Tabla 1: Compuestos anti-nutricionales en semilla de colza
Glucosinolatos 10-20 pmol/kg
Sinapina 1-1,5% (compuestos fenolicos totales (1-3%))
Acido fftico 1-2%
Para la extraccion de protema a partir de semillas de colza tienen que abordarse las siguientes cuestiones:
- La presencia de compuestos fenolicos que puede dar lugar a un color oscuro despues del procesamiento y un aumento en la intensidad del sabor y el olor. Canola (semillas de colza) contiene aproximadamente 10 a 30 veces la cantidad de compuestos fenolicos que se encuentran en la soja (tales como sinapina y taninos). Tras la oxidacion, esos compuestos dan lugar a un color oscuro. Condiciones alcalinas especialmente fuertes conducen a una rapida oxidacion de compuestos fenolicos a las denominadas quinonas que luego pueden reaccionar con protemas (proporcionando un color oscuro). Estos compuestos fenolicos pueden unirse en parte a protemas (vease la patente de EE.UU. 6905713).
- La presencia de fitato que puede actuar como agente quelante en el cuerpo humano y la reduccion de la biodisponibilidad de algunos metales.
- La presencia de glucosinolatos. La hidrolisis de glucosinolatos podna dar lugar a productos toxicos. Los glucosinolatos disminuyen tambien la palatabilidad de la harina de colza.
Sumario de la invencion
La presente invencion proporciona un procedimiento mejorado para la extraccion y el aislamiento de protemas a partir de harina de semillas oleaginosas, por lo que este aislamiento tiene lugar al anadir una cantidad suficiente de disolvente hidrosoluble tal como etanol a una disolucion acuosa que contiene protemas extrafdas de la harina, con lo cual la protema presente precipita. Para preservar el nacimiento de las protemas, la harina utilizada para la extraccion de protemas procede preferiblemente de semillas oleaginosas no tratadas con hexano.
Opcionalmente este precipitado se puede purificar adicionalmente mediante lavado con el disolvente hidrosoluble tal como etanol. El aislado de protema se puede secar utilizando un metodo de secado adecuado.
De acuerdo con un aspecto de la invencion se proporciona un procedimiento para aislar protemas nativas de la harina de semillas oleaginosas o de la torta de aceite de semillas oleaginosas, que comprende las siguientes etapas:
• extraer la harina con agua para obtener una disolucion acuosa;
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• concentrar el extracto acuoso para formar una disolucion acuosa que comprende 5 a 30% en peso de protema, preferiblemente 10 a 30% en peso de protema;
• anadir un disolvente hidrosoluble a la disolucion acuosa concentrada para obtener un precipitado de protemas, en donde el disolvente hidrosoluble es etanol, etanol que se anade hasta un contenido final entre 60 y 80% en vol; y
• separar el precipitado de protemas de la fraccion Kquida.
Preferiblemente, el procedimiento de la invencion comprende una etapa adicional de lavar el precipitado de protemas. El procedimiento de la invencion proporciona opcionalmente la etapa adicional de secar el precipitado de protemas. Ventajosamente, en el procedimiento de la invencion, despues de la etapa de extraccion y antes de la adicion del disolvente hidrosoluble, la disolucion acuosa o la disolucion acuosa concentrada se somete a diafiltracion, preferiblemente mediante el uso de UF (ultrafiltracion). Preferiblemente hidratos de carbono solubles, glucosinolatos o sus derivados, fitatos o compuestos polifenolicos (o fenolicos) o una combinacion de uno o mas de estos compuestos se separan de la disolucion acuosa o disolucion acuosa concentrada. De acuerdo con una realizacion de la invencion, la diafiltracion tiene lugar antes, durante o despues de concentrar el extracto acuoso. La harina utilizada en el procedimiento de la invencion puede ser, por ejemplo, semilla de colza, girasol o harina de soja. Ventajosamente, la protema aislada de la invencion tiene un mayor grado de protema nativa que la protema derivada de harina tratada con hexano o metodos de extraccion del estado de la tecnica, lo cual conduce a una mejor funcionalidad tecnologica para la protema aislada de la invencion. Esta funcionalidad tiene ventajas en el uso de protemas en una amplia gama de aplicaciones alimentarias.
La presente invencion tambien proporciona una protema de semilla oleaginosa nativa aislada o una composicion de protemas de semillas oleaginosas nativas, que comprende
- un contenido en protemas de al menos 80% en peso, preferiblemente al menos 85% en peso, mas preferiblemente al menos 90% en peso, y lo mas preferiblemente entre 92 y 99% en peso (basado en materia seca);
- un contenido en etanol de menos de 0,2% en peso, preferiblemente menos de 0,1% en peso (basado en materia seca);
- un contenido en etanol de mas de 0,001% en peso, preferiblemente mas de 0,01% en peso (basado en materia seca); y
- un contenido fenolico de menos de 0,1% en peso, preferiblemente menos de 0,05% en peso, mas preferiblemente menos de 0,02% en peso (basado en materia seca) expresado como equivalentes de acido sinapico.
En el caso de que el aislado proteico o la composicion de protemas comprenda protemas de semilla de colza, la composicion comprende un contenido fenolico de menos de 0,1% en peso, preferiblemente menos de 0,05% en peso, mas preferiblemente menos de 0,02% en peso (basado en materia seca) expresado como equivalentes de acido sinapico. En el caso de que el aislado proteico o la composicion de protemas comprenda protema de soja, la composicion comprende un contenido fenolico de menos de 0,1% en peso, preferiblemente menos de 0,05% en peso, mas preferiblemente menos de 0,02% en peso (basado en materia seca) expresado como equivalentes de acido sinapico. En el caso de que el aislado proteico o la composicion de protemas comprenda protema de girasol, la composicion comprende un contenido fenolico de menos de 0,1% en peso, preferiblemente menos de 0,05% en peso, mas preferiblemente menos de 0,02% en peso (basado en materia seca) expresado como equivalentes de acido sinapico.
Preferiblemente, el aislado proteico o la composicion de protemas de la invencion tienen un contenido en glucosinolatos de menos de 10 pmol/g, preferiblemente menos de 1 pmol/g (basado en materia seca).
En general, el aislado proteico o la composicion de protemas de la invencion tendra un contenido en lfpidos de 2 a 15% en peso, preferiblemente de 2 a 10% en peso, mas preferiblemente de 2 a 8% en peso (basado en materia seca) en el caso de las semillas de colza o protemas de girasol o de 2 a 20% en peso, mas preferiblemente de 2 a 15% en peso (basado en materia seca) en el caso de la protema de soja.
El aislado proteico o la composicion de protemas de la invencion tendra preferiblemente un contenido en fitato (P x 3,5) de menos de 0,5% en peso, preferiblemente menos de 0,2% en peso (basado en materia seca). El aislado proteico o la composicion de protemas de la invencion tendra preferiblemente una solubilidad de al menos 30 NS%, preferiblemente al menos 50 NS%, mas preferiblemente al menos 60 NS%, incluso mas preferiblemente al menos 70 NS% y lo mas preferiblemente al menos 75 NS%.
El aislado proteico o la composicion de protemas de la invencion tiene preferiblemente un contenido en materia seca de al menos 70% en peso, preferiblemente al menos 80% en peso, mas preferiblemente al menos 85% en peso, incluso mas preferiblemente al menos 90% en peso, aun mas preferiblemente al menos 91% en peso, incluso
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todav^a mas preferiblemente tiene un contenido en materia seca de 92 a 99% en peso y lo mas preferiblemente de 93 a 98% en peso.
El aislado proteico o la composicion de protemas de la invencion comprenden preferiblemente de protemas de semilla de colza, de girasol o de soja. En el caso de las semillas de colza, el aislado proteico o la composicion de protemas de la invencion tendra preferiblemente protema 2S y protema 12S presentes en una relacion de 1:6 a 6:1, preferiblemente en una relacion de 1:2 a 2:1 (peso/peso basado en materia seca).
Para tres aislados proteicos disponibles comercialmente, que no se produjeron de acuerdo con la invencion, se midio una solubilidad de 69 NS%, 55 NS% y 67 NS%, respectivamente.
Descripcion detallada de la invencion
Aislados o concentrados proteicos derivados de plantas o de semillas oleaginosas y previstos para el consumo comparten un problema principal para el procesador o formulador industrial, a saber, la presencia de factores anti- nutricionales tales como compuestos fenolicos que estan presentes en el material de origen. Los compuestos fenolicos son ubicuos en las semillas oleaginosas tales como soja, girasoles y semillas de colza y son responsables de la coloracion, del sabor desagradable y del mal sabor de los aislados proteicos. Por lo tanto, existe la necesidad de separar o disminuir los compuestos no deseados tales como compuestos fenolicos a los niveles traza en los productos finales, especialmente en caso de un uso previsto para el consumo (humano).
Uno de los metodos para separar compuestos fenolicos de las formulaciones de protemas es separarlos por lavado con disolventes hidrosolubles tales como metanol, acetona, etanol, etc. Son posibles diferentes enfoques, por ejemplo de tratamiento previo, tales como la aplicacion de una etapa de lixiviacion de disolvente antes de la extraccion de las protemas o de post-procesamiento, tales como el lavado de los aislados proteicos despues de la extraccion o el aislamiento.
El procedimiento de la invencion proporciona la inclusion de tratamiento con disolvente despues de la extraccion de protemas, pero antes de que tenga lugar el aislamiento de aislados proteicos. Los autores de la invencion han encontrado que, en general, las protemas pueden ser purificadas a partir de compuestos no deseados tales como compuestos fenolicos, al llevar la protema a disolucion acuosa. Preferiblemente, la protema se purifica a partir de los compuestos de bajo peso molecular tales como hidratos de carbono y otros compuestos tales como parte de los compuestos fenolicos, presentes en el extracto bruto. Una purificacion de este tipo se puede conseguir, por ejemplo, mediante la diafiltracion en una UF (etapa de ultrafiltracion). Los autores de la invencion observaron que una parte sustancial de los compuestos fenolicos presentes en el extracto bruto se puede separar, por ejemplo, mediante UF, pero no todos. Todavfa quedan algunos compuestos fenolicos dejan en el aislado proteico que no se pueden separar mediante, por ejemplo, diafiltracion. En la bibliograffa este fenomeno se ha observado con los girasoles.
Una posible explicacion podna ser que estos compuestos fenolicos estan embebidos en las estructuras terciarias de protemas y estan fijados a los epttopos hidrofobos de protemas por fuerzas de atraccion debiles. De acuerdo con la presente invencion, las protemas se mantienen preferiblemente como protemas nativas o no desnaturalizadas mediante la seleccion de condiciones de procesamiento adecuadas antes de la aplicacion de un disolvente. En general, es importante evitar que los compuestos fenolicos formen complejos irreversibles con protemas. Estos complejos se pueden formar bajo determinadas condiciones tales como la presencia de oxfgeno disuelto, un pH por encima de 8 y/o una temperatura elevada superior a 60 °C.
El aislamiento de protemas de acuerdo con la invencion se puede lograr mediante la adicion del disolvente hidrosoluble etanol a la disolucion acuosa, preferiblemente agitando al mismo tiempo. Las fuerzas de atraccion entre los compuestos fenolicos y las protemas se debilitaran por la presencia de etanol, lo que permite la disociacion de los compuestos fenolicos de las cadenas de aminoacidos. Estos compuestos fenolicos se difundiran subsiguientemente en la mayor parte de la fase lfquida. Para minimizar el riesgo para la desnaturalizacion irreversible, la temperatura se mantiene preferiblemente en el intervalo de 0 a 30 °C, preferiblemente de 0 a 20 °C. Sin embargo, la presente invencion no se sostiene o cae con esta explicacion o hipotesis que solo se plantea por autores de la invencion para hacer las etapas del procedimiento facilmente comprensibles en lugar de limitar el alcance de la presente invencion.
Para conseguir este efecto, por ejemplo en protemas de semilla de colza, el contenido de etanol en las aguas madres finales es entre 60 y 80% en volumen, mas preferiblemente entre 65 y 75% en volumen. Si este contenido es significativamente menor, la purificacion es menos eficaz. Si este contenido es mayor, la protema podna someterse a una desnaturalizacion mas rapida y la eficiencia de la purificacion es menos optima.
En el documento WO 02/060273 se sugirio que la exposicion de la protema de girasol a una disolucion de etanol de mas de 40% de etanol puede conducir a la desnaturalizacion de las protemas. Los autores de la invencion han encontrado, sorprendentemente, que la protema de semilla de colza aislada en disolucion de etanol al 70% vol. y posteriormente secada, permanecio siendo protema nativa y conservaba sus propiedades funcionales relevantes para aplicaciones alimentarias tales como: capacidad de formacion de espuma, solubilidad, capacidad de union de agua, etc.
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El procedimiento de la invencion, cuando se utiliza para semillas de girasol, proporcionaba aislados proteicos con un alto rendimiento, una alta pureza y un bajo contenido de compuestos fenolicos. Este aislado proteico tambien mostro buenas propiedades funcionales, dando apoyo a la explicacion o hipotesis de los autores de la invencion.
A lo largo de la presente memoria descriptiva y de las reivindicaciones adjuntas, las palabras "comprenden" e "incluyen" y variaciones tales como "comprende", "que comprende", "incluye" e "incluyendo" se han de interpretar de forma inclusiva. Es decir, estas palabras pretenden transmitir la posible inclusion de otros elementos o numeros enteros no recogidos espedficamente, cuando el contexto lo permite.
Los artmulos "un" y "una" se utilizan en esta memoria para referirse a uno o a mas de uno (es decir, a uno o al menos uno) del objeto gramatical del artmulo. A modo de ejemplo, "un elemento" puede significar un elemento o mas de un elemento.
La semilla de colza (Brassica napus), tambien conocida como colza, colza de semillas oleaginosas, rapa, rappi, rapaseed (y en el caso de un grupo particular de cultivares, canola) es un miembro de floracion de color amarillo brillante de la familia Brassicaceae (familia de la mostaza o de la col), (Wanasundara, 2011). Las protemas presentes en la semilla de colza comprenden protema 2S (protema monomerica tal como la napina) y la protema 12S (protema hexamerica tal como cruciferina). En el kernel nativo esta presente aproximadamente 7% en peso de protema 2S, 2% en peso de protema 7S y 12% en peso de protema 12S.
El girasol cultivado (Helianthus annuus L.) es una de las 67 especies en el genero Helianthus y es un miembro de la familia Compositae (Asteraceae). Las protemas presentes en el girasol consisten en dos clases principales, la globulina 11S (tal como heliantinina) y las albuminas 2S de girasol. En las semillas de girasol aproximadamente el 60% de las protemas consiste en protema 11S, mientras que las albuminas 2S de girasol representan aproximadamente el 20% de las protemas.
La soja contiene aproximadamente 40% de protemas basado en materia seca (MS). Sobre la base de sus coeficientes de sedimentacion, las protemas de soja se pueden clasificar en fracciones 2S (13-18%), 7S (30-46%), 11S (36-53%) y 15S (0-4%). Las fracciones 11S y 15S consisten en glicina y polfmeros de glicina, respectivamente. La mayona de la fraccion 7S es p-conglicinina. La fraccion 2S consiste en inhibidores de tripsina de Bowman-Birk y Kunitz, citocromo c y a-conglicinina.
El procesamiento de la colza para la produccion de aceite proporciona harina de colza o torta de aceite como subproducto de la molienda, la expulsion y, opcionalmente, extraccion de aceite de colza de semillas oleaginosas y, en general, en forma de harina. Por "torta de aceite" se entiende el producto despues de la molienda y la expulsion. Por "harina" se entiende al menos parte del aceite separado, por ejemplo por extraccion, de la torta. La torta de aceite y el subproducto harina tiene un alto contenido en protemas. Otras semillas de aceite dan una harina o una torta de aceite similar como subproducto.
Es el objeto de la presente invencion proporcionar un procedimiento para aislar la protema nativa a partir de una harina de semilla oleaginosa o de una torta de aceite de semilla oleaginosa que comprende protemas y compuestos polifenolicos. Por lo tanto, el procedimiento de la presente invencion comprende las siguientes etapas:
- extraer la harina con agua para obtener una disolucion acuosa;
- concentrar el extracto acuoso para formar una disolucion acuosa que
comprende 5 a 30% en peso de protemas, preferiblemente 10 a 30% en peso de protemas;
- anadir un disolvente soluble en agua a la disolucion acuosa concentrada para obtener un precipitado de protemas, en donde el disolvente soluble en agua es etanol, etanol que se anade hasta un contenido final entre 60 y 80% en vol.; y
- separar el precipitado de protemas de la fraccion lfquida.
Ventajosamente, el procedimiento puede comprender, ademas, una o una combinacion de las etapas adicionales o subsiguientes de
- lavar el precipitado de protemas; y
- secar el precipitado de protemas.
En una realizacion preferida de la invencion, despues de la etapa de extraccion y antes de la adicion del disolvente soluble en agua, la disolucion acuosa o disolucion acuosa concentrada se somete a diafiltracion, preferiblemente mediante el uso de UF (ultrafiltracion). Durante esta etapa de diafiltracion hidratos de carbono solubles, glucosinolatos o sus derivados, fitatos o compuestos polifenolicos o una combinacion de uno o mas de estos compuestos puede ser separados de la disolucion acuosa o disolucion acuosa concentrada. Esta diafiltracion tiene lugar antes, durante o despues de concentrar el extracto acuoso. La diafiltracion puede hacerse independientemente de la etapa de concentracion o se puede combinar con la etapa de concentracion, por ejemplo mediante el uso de UF.
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El disolvente soluble en agua es etanol. Preferiblemente, la fraccion l^quida despues de la separacion comprende compuestos polifenolicos.
La presente invencion describe un procedimiento para la produccion de protemas de semillas oleaginosas nativas aisladas o una composicion de protemas de semillas oleaginosas nativas de una manera que sea economicamente atractivo y al mismo tiempo sea sostenible debido al uso de compuestos reciclables tales como agua y el disolvente soluble en agua etanol que puede dar lugar a la produccion de productos proteicos de calidad alimentaria.
El precipitado proteico o aislado proteico secado tiene un contenido en protemas de al menos 80% en peso. El contenido en protemas se determina sobre la base de materia seca por el metodo Kjeldahl. Un aislado proteico es una fraccion de protemas aislada de harina de semillas oleaginosas, en donde el aislado tiene un contenido en protemas mayor que o igual a 80% en peso, preferiblemente al menos 90% en peso, basado en materia seca. Tfpicamente, el aislado proteico tiene un contenido de protemas de 92 a 99% en peso basado en materia seca. Tfpicamente, el contenido no proteico del aislado proteico incluye compuestos no proteicos, tales como sustancias anti-nutricionales, grasas, fibras y otros componentes. Ejemplos de harina de semillas oleaginosas incluyen torta de semillas, harina desgrasada o harina enriquecida en protemas. La harina es una harina de una semilla oleaginosa tal como semilla de colza, soja, semilla de girasol, coco, lino tradicional, semilla de linola o mostaza, preferentemente la harina es harina de semilla de colza. Aunque el procedimiento de la invencion se describe en esta memoria con mas detalle, particularmente para harina de semilla de colza, la presente invencion se puede aplicar asimismo a otras harinas de semillas oleaginosas. La harina puede ser cualquier harina resultante de la separacion de aceite de semillas con niveles de protema nativa (no desnaturalizada) variables, dando como resultado, por ejemplo, de metodos de extrusion de aceite en caliente o en frio. Por protema nativa o no desnaturalizada se entiende la protema que ha conservado en gran medida sus propiedades funcionales que son relevantes para aplicaciones en la industria alimentaria, tales como:
- solubilidad en disoluciones acuosas,
- capacidad de union a agua,
- capacidad de union a grasas y/o
- capacidad de formacion de espuma.
La harina es el subproducto despues del prensado o extraccion del aceite de la semilla oleaginosa o torta de aceite. El producto del procedimiento de la invencion se puede utilizar para el consumo humano. Es ventajoso que las condiciones en los procedimientos utilizados para aislar el aceite de la semilla oleaginosa no resulten en la desnaturalizacion sustancial de la protema presente en la semilla oleaginosa o harina. Preferiblemente las condiciones se eligen de modo que resulten en la preservacion de la natividad y funcionalidad de las protemas en la harina. Un ejemplo de condiciones suaves es el prensado en frio de semillas oleaginosas tal como semillas de colza. Las condiciones suaves durante el aislamiento de aceite, asf como las condiciones del presente procedimiento resultaran en un producto proteico que tiene una funcionalidad alta y, por lo tanto, tiene un alto valor para el consumo humano. Se encontro que el aislado proteico producido por el procedimiento de la presente invencion es la protema nativa (no desnaturalizada). Ventajosamente, el procedimiento de la invencion resulta en protema, en donde es sustancial el contenido en protemas nativas de la protema producida. El contenido en protemas nativas es la fraccion de protema nativa presente en una protema (en % en peso).
Condiciones adecuadas para la extraccion acuosa de protemas de la harina son una temperatura de entre 8 y 80 °C y preferiblemente entre 10 y 55 °C. En general, el pH esta entre 5 y 10, preferiblemente entre 6 y 8.
La extraccion de la protema de la harina de semilla oleaginosa se lleva a cabo de cualquier manera conveniente consistente con efectuar una extraccion continua de protemas de la harina de semilla oleaginosa, tal como haciendo pasar la mezcla de harina de semilla oleaginosa y una disolucion acuosa de calidad alimentaria a traves de un conducto que tiene una longitud y a un caudal durante un tiempo de permanencia suficiente para efectuar la extraccion deseada.
Alternativamente, la extraccion se puede efectuar en un tanque agitado en el que la mezcla de harina de semillas oleaginosas y una disolucion acuosa se alimenta de forma continua o discontinua y de la que se retira de forma continua o discontinua la disolucion de protemas acuosa. Ademas, el proceso puede efectuarse de una manera semi-continua equivalente a continua, en donde una mezcla de disolucion acuosa de harina de semilla oleaginosa se alimenta a un primer recipiente agitado en el que la extraccion se efectua para formar la disolucion acuosa de protemas al tiempo que la disolucion acuosa de protemas se alimenta de forma continua desde un segundo recipiente agitado a la etapa de separacion de la harina residual descrita mas adelante. Cuando la disolucion acuosa de protemas se ha formado en el primer recipiente y el segundo recipiente se ha agotado de disolucion acuosa de protemas, el primer recipiente se convierte entonces en el primer recipiente y viceversa.
La fase o disolucion acuosa que resulta de la etapa de extraccion se puede separar de la harina residual de cualquier manera conveniente tal como empleando filtracion y/o centrifugacion para separar la harina residual. La harina residual separada se puede secar.
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La fase acuosa o disolucion acuosa se puede utilizar como tal en la etapa siguiente (adicion del disolvente hidrosoluble etanol) o, preferiblemente, se puede concentrar antes de la siguiente etapa de adicion del disolvente hidrosoluble etanol. La etapa de concentracion puede efectuarse de cualquier manera conveniente consistente con una operacion (semi) continua o por lotes (discontinua) tal como empleando cualquier tecnica de membrana selectiva conveniente tal como ultrafiltracion (UF), para permitir el grado deseado de concentracion de la disolucion acuosa de protemas. Ventajosamente, antes, despues o durante la etapa de concentracion, se puede realizar la diafiltracion. Esta diafiltracion tiene lugar despues de la etapa de extraccion y antes de la adicion del disolvente soluble en agua. La UF se puede utilizar para la diafiltracion. Asf, la UF se puede utilizar para la diafiltracion, asf como la concentracion, o la UF se puede utilizar para la diafiltracion y la etapa de concentracion se hace por separado. Mediante el uso de UF para la diafiltracion, la mayona de los hidratos de carbono solubles y ANFs (factores anti-nutricionales tales como glucosinolatos y sus derivados, los fitatos y la mayona de los compuestos polifenolicos) presentes en el extracto acuoso se puede separar ventajosamente.
La etapa de concentracion puede efectuarse a cualquier temperatura conveniente, generalmente 20 a 80 °C, y durante el penodo de tiempo para efectuar el grado deseado de concentracion. La temperatura y otras condiciones utilizadas dependen, en cierta medida, por ejemplo, del equipo de membrana utilizado para efectuar la concentracion y de la concentracion de protemas deseada de la disolucion.
En la etapa en la que se anade el disolvente hidrosoluble etanol, se utiliza preferiblemente un disolvente hidrosoluble de al menos 90% en volumen de disolvente, preferiblemente al menos 92% en vol. de disolvente. Asf, en la etapa en la que se anade etanol, preferiblemente se utiliza al menos 90% en vol. de etanol, preferiblemente al menos 92% en vol. Se necesita la adicion de disolvente hidrosoluble etanol para obtener una concentracion del disolvente hidrosoluble etanol que sea lo suficientemente alta para precipitar la protema presente. Una concentracion de aproximadamente 70% en vol. de etanol es suficiente para precipitar la protema.
La separacion del precipitado de protema y la fraccion lfquida se puede hacer en cualquier separador adecuado tal como mediante el empleo de filtracion y/o centrifugacion. La fraccion lfquida contendra principalmente compuestos anti-nutricionales (tales como fitatos, compuestos fenolicos y glucosinolatos) y azucares en el caso de que se utilice harina de semilla de colza como harina de partida. En el caso de que se utilice una etapa de diafiltracion tal como se ha descrito antes, pueden estar presentes solo restos de estos compuestos. El precipitado comprende principalmente protema 2S (napinas o albuminas) y protema 12S (cruciferinas o globulinas), cuando procede de semilla de colza.
El precipitado se puede lavar, por ejemplo, con un disolvente de agua/hidrosoluble tal como una disolucion de etanol que contiene menos de 70% en vol. de disolvente hidrosoluble, preferiblemente que comprende 50 a 70% en peso de disolvente hidrosoluble, mas preferiblemente de 50 a 70% en vol. de etanol, incluso mas preferiblemente 50 a 65% en vol. de etanol y lo mas preferiblemente 50 a 60% en vol. de etanol.
El precipitado se puede secar para separar el disolvente hidrosoluble residual tal como etanol al nivel de preferiblemente menos de 0,2% en peso, preferiblemente menos de 0,1% en peso de disolvente hidrosoluble tal como etanol. En general, el aislado proteico o la composicion de protemas obtenido por el procedimiento de la presente invencion tiene una pureza de mas de 90% en peso (basado en materia seca). Compuestos (polifenolicos estan presentes en una concentracion de menos de 0,1% en peso, preferiblemente menos de 0,05% en peso, mas preferiblemente menos de 0,02% en peso y mas preferiblemente menos de 0,01% en peso (basado en materia seca). El aislado proteico o la composicion de protemas se puede secar de cualquier manera conveniente tal como mediante secado por pulverizacion, secado en lecho fluido, liofilizacion o secado en tambor al vacm, a una forma seca, para proporcionar un aislado proteico seco que tiene un contenido en protemas de al menos 70 % en peso, preferiblemente al menos 80% en peso, mas preferiblemente al menos 85% en peso e incluso mas preferiblemente al menos 90% en peso. Preferiblemente, el aislado proteico seco o la composicion de protemas tiene un contenido en materia seca de al menos 70% en peso, preferiblemente al menos 80% en peso, mas preferiblemente al menos 85% en peso e incluso mas preferiblemente al menos 90% en peso, todavfa mas preferiblemente al menos 91% en peso, incluso aun mas preferiblemente tiene un contenido en materia seca de 92 a 99% en peso y lo mas preferiblemente de 93 a 98% en peso. En general la temperatura del aislado proteico se mantiene por debajo de 60 °C durante el secado.
De acuerdo con un objeto de la invencion, el aislado proteico obtenido con el procedimiento de la presente invencion es adecuado para el consumo humano. La separacion de los fitatos, compuestos fenolicos (o compuestos polifenolicos) y glucosinolatos evita un sabor poco atractivo y la coloracion y el valor nutricional disminuido del aislado proteico. Al mismo tiempo, esta separacion mejora el contenido en protemas del aislado proteico.
En el presente procedimiento se utilizan lfquidos que tienen diferentes cantidades de disolvente soluble en agua tal como etanol. La persona experta entendera que varios de los flujos de tipo disolvente hidrosoluble en el procedimiento se pueden re-circular, se pueden volver a utilizar en otras partes del procedimiento o se pueden volver a utilizar despues de su procesamiento, por ejemplo, despues de destilar para aumentar el contenido en disolvente. La persona experta apreciara que se puede disenar un uso optimo de disolvente hidrosoluble tal como etanol y en el procedimiento se “consumira” el menor disolvente hidrosoluble posible tal como etanol, con el fin de obtener un procedimiento sostenible.
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Metodos y Materiales Contenido en protemas
El contenido en protemas se determino por el metodo de Kjeldahl de acuerdo con el Metodo Oficial 991.20 Nitrogeno (Total) en leche de AOAC. Se utilizo un factor de conversion de 6,25 para determinar la cantidad de protema (% (p/p)).
Contenido en humedad
El contenido en humedad se determino de acuerdo con el: Food Chemical Codex, edicion 7, Pruebas y ensayos generales, Apendice II, paginas 1133-1134.
Contenido total en cenizas
El contenido total en cenizas se determino de acuerdo con el Food Chemical Codex, edicion 7, Pruebas y ensayos generales, Apendice II, C, pagina 1746.
Contenido en fitatos
El contenido en fitatos se baso en el ensayo de fitasa descrito en el Food Chemical Codex (FCC7, Pruebas y ensayos generales, apendice V, paginas 1207-1208. Los reactivos y las disoluciones utilizados son similares, con la excepcion de la disolucion tampon acetato, que adicionalmente contiene Tween 20 al 1% (v/v). En lugar de la disolucion de sustrato, se utilizo una disolucion de fitatos de referencia que contema fitato 10 mM en tampon acetato. Se utilizo una disolucion que contema 1,25 unidades de fitasa/ml en tampon acetato para la conversion de fitatos. Se ha creado una lmea de calibracion de fitatos en el intervalo de fitato 0,1 a 0,5 mM. Para todas las muestras y patrones, la incubacion se realizo a 37°C durante 120 minutos. El contenido en fitato en las muestras se ha derivado directamente de la relacion para el patron de fitato entre la concentracion de fitato y la absorcion despues de la reaccion a 415 nm.
Solubilidad en nitrogeno (NS%)
Se prepararon disoluciones de protemas disolviendo polvo de protema a una concentracion de protema de 2% (p/p) en agua desmineralizada. El pH se ajusto a 8,0 con HCl 4M o NaOH 4M. (No se anadio sal adicional).
Las disoluciones se incubaron durante 2 horas a 50°C al tiempo que se agitaba vigorosamente. Posteriormente, las muestras se centrifugaron a 20.000 g durante 5 min y se recogio el sobrenadante. El contenido en protemas del sobrenadante y las muestras de polvo de la protema se analizaron por el metodo de Kjeldahl. La solubilidad en nitrogeno (NS%) se define como:
Contenido en polifenoles o compuestos fenolicos
La concentracion de polifenoles o compuestos fenolicos se determino utilizando un metodo UPLC-UV para la cuantificacion de acido sinapico y sus analogos. El metodo se basa en el analisis de compuestos fenolicos de patata descritos por Narvaez-Cuenca et al. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2011, 59 (10247-10255) con adaptaciones menores tal como se describe mas adelante.
Un sistema Acquity UPLC (Waters) estaba equipado con una columna Acquity UPLC BEH C18 (1,7 pm, 2,1 x 150 mm, Waters) utilizando un detector PDA a 320 nm para la deteccion. La fase movil A consistfa en acido formico al 0,1% en agua y la fase movil B consistfa en acido formico al 0,1% en acetonitrilo aplicando un caudal de 0,4 mL/min en el modo de gradiente. La temperatura de la columna se fijo en 30° C y el volumen de inyeccion fue de 2 pL.
Acido sinapico se utilizo como patron de referencia (curva de calibracion 0,1 -100 mg/L) disuelto en 50% en vol. de metanol que contema acido acetico al 0,5% en peso. Se disolvio aproximadamente 1,0 g de muestra en 10 mL de metanol al 70% en vol. y se mezclo subsiguientemente durante 1 h. Una parte almuota se transfirio a un tubo Eppendorf, se centrifugo durante 10 min a 14.000 rpm y el sobrenadante se diluyo 1:1 con 50% en vol. de metanol que contiene acido acetico al 0,5% en peso. La concentracion de polifenoles se calculo determinando el area pico total de acido sinapico y sus analogos por interpolacion con la curva de calibracion de acido sinapico. La concentracion total de polifenoles se expreso como % en peso.
Contenido en hidratos de carbono:
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La concentracion total de hidratos de carbono se determino mediante el analisis de acido fenol-sulfurico, que ha sido descrito por Rao et al. Anal. Biochem. 181 (1989), pags. 18-22. El metodo incluye la degradacion de la fraccion de polisacarido a traves de la hidrolisis acida con acido sulfurico (aproximadamente 70%) en monosacaridos (p. ej., glucosa, manosa) a temperatura elevada. En este entorno de caracter acido, los monosacaridos son posteriormente deshidratados y se convierten en 2-furaldelddos, tambien llamados furfuroles. En el entorno de caracter acido, el fenol se protoniza, dejando una molecula reactiva que reaccionara con las moleculas de furfural. El producto de condensacion esta altamente conjugado y es cromogenico. La intensidad del color naranja se puede medir espectrofotometricamente a 490 nm. El color de este compuesto corresponde a la cantidad de mono-sacarido presente. El contenido real se ha derivado de una curva de calibracion producida utilizando glucosa como patron.
Contenido en grasa
El contenido en grasa se determino de acuerdo con el metodo de AOCS 6a edicion, Ce 1-62.
Contenido en glucosinolatos
El contenido en glucosinolatos se determino de acuerdo con el REGLAMENTO DE LA COMISION (CEE) n° 1864/90 de 29 de junio de 1990 que modifica el Reglamento (CEE) n° 1470/68.
Contenido en etanol (del producto o la composicion de la invencion)
El contenido en etanol se determino con el uso de un analisis de espacio de cabeza por CG. 25 mg de la muestra y 1,5 g de cloruro de sodio se colocaron en un vial de vidrio con tapa. La muestra se suspendio en 1 ml de agua y el vial se cerro. A una temperatura de 60 °C, despues de haber alcanzado el equilibrio en el espacio de cabeza, se inyecto 1 ml del espacio de cabeza en un cromatografo de gases por medio de una inyeccion con division 1:20.
El cromatografo de gases estaba equipado con una columna DB 624 (60 m x 0,25 mm d.i, pelmula 1,2 pm) y un detector de ionizacion de llama. El gas nitrogeno se utilizo como gas portador con un caudal de 3 ml/min. La temperatura de la columna se ajusto inicialmente a 50 °C, seguido de un gradiente lineal de temperatura de 30 °C/min a 200 °C, en cuyo valor se mantuvo durante 6 min. El etanol se mide con el detector de ionizacion de llama y el Chromeleon se empleo para el procesamiento de datos. La retencion de etanol en este sistema se determino mediante inyeccion de un etanol estandar. La cantidad de etanol en la muestra se determino mediante el uso de una adicion estandar de etanol a la muestra en un intervalo adecuado.
Determinacion del contenido en protenas de fraccion S, por ejemplo el contenido en protenas 2S y 12S en protena de semilla de colza
El contenido de las fracciones S se determino utilizando cromatograffa de exclusion por tamano, con las protemas de la semilla de colza comercialmente purificadas como referencia. Las muestras de protemas se han disuelto en el eluyente, disolucion de NaCl 0,1 M. La separacion se realizo en una columna Waters BEH200 (1,7 pm, 4,6 X 150 mm), a 40 °C y 0,5 ml/min. La deteccion de los picos de protemas se realizo utilizando absorcion UV a 280 nm y el mdice de refraccion. La cuantificacion del contenido de las fracciones S se llevo a cabo basandose en el area de los picos principales en los cromatogramas de las protemas de referencia.
Ejemplo 1
1 kg de torta de semilla de colza dos veces prensada se suspendio con 5 litros de agua. Durante la mezcladura, el pH se ajusto a 7 utilizando una disolucion de hidroxido de sodio. La extraccion se hizo a una temperatura controlada de 30 °C durante 1 hora con agitacion. La separacion solido-lfquido se realizo durante 30 minutos a aproximadamente 4000 g a temperatura ambiente (22 °C). El sobrenadante se recogio por decantacion y tamizado (tamiz de 0,15 - 0,25 mm) para separar la capa superior grasa.
La concentracion del extracto acuoso se realizo utilizando un modulo de ultrafiltracion (UF) de 10 kD y una bomba. El concentrado se concentro aproximadamente diez veces a la vista del sobrenadante antes de concentrarse. El concentrado se lavo 3 veces con agua (relacion en volumen de concentrado : agua = 1 : 3) y el concentrado lavado se recoge de la unidad de UF. La membrana se lavo con algo de agua para aumentar la produccion de protema y el factor de concentracion final fue de aproximadamente cuatro veces.
Se realizo una precipitacion con etanol inducida mediante la adicion de etanol concentrado de calidad alimentaria (al 95%) al concentrado lavado hasta una concentracion final de etanol al 70% en vol. (relacion en volumen de concentrado : etanol = 1 : 2,3). Durante la adicion de etanol, la mezcla se combino a fondo. El precipitado se separo despues de la centrifugacion (15 min 4000 g a temperatura ambiente) y se resuspendio en etanol al 70% en vol. (relacion en peso de 1: 5). Despues de la centrifugacion (15 min 4000 g a temperatura ambiente) se seco el sedimento en una incubadora de vado (120 mbar, 45 °C) para dar lugar a 210 g de protema de semilla de colza que tiene un contenido en materia seca de 93,6% de materia seca.
Ejemplo 2. A escala de laboratorio, extraccion a 30°C
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Se realizo un experimento a escala de laboratorio incluyendo la precipitacion etanolica (Precipitacion Inducida por Etanol = PIE) con la torta de semilla de colza a 30°C.
1500 g de torta de semilla de colza se suspendieron en 7500 g de agua de proceso. El pH se ajusto a 7 mediante la adicion de 70 g de NaOH 4 N. La extraccion se realizo durante 90 minutos a 30°C bajo agitacion mediada utilizando un dispositivo de agitacion superior y un agitador de paletas plegadas en un recipiente de 10 I. La temperatura de partida de la suspension de semilla de colza se dirigio a 30°C mediante el uso de agua precalentada antes de la adicion de la torta de semilla de colza.
La separacion de grasa, solidos y la fase lfquida se realizo utilizando una centnfuga oscilante (4000 g, 30 minutos, 10°C). La capa superior grasa se separo de la fase acuosa vertiendo el extracto sobre un tamiz (0,25 mm).
La fraccion acuosa se concentro y se lavo a temperatura ambiente utilizando una bomba y una membrana de 10 kD. La presion de transmembrana aplicada fue de 1 bar. El lavado se realizo despues de concentrar la fraccion acuosa de 6342 g a 400 g con 3 x 3 volumenes de agua desionizada. El concentrado de lavado final (1018 g) tema un contenido de materia seca de 23%.
970 g de concentrado se suspendieron con 2266 ml de etanol al 96% en vol. de 10°C. Despues de mezclar a fondo utilizando un dispositivo de agitacion superior y un agitador de paletas plegadas, la mezcla se centrifugo en una centnfuga oscilante (4000 g, 10 minutos, 10°C). El sedimento se resuspendio en 1440 ml de etanol al 70% en vol. de 10°C y, despues de mezclar a fondo, se centrifugo de nuevo. Se seco el sedimento despues de desmenuzarlo con una cuchara. El material secado se homogeneizo adicionalmente y se redujo en tamano utilizando un mezclador IKA M20.
Tabla 2. Composicion de las fracciones en el procesamiento a escala de laboratorio de semilla de colza a 30°C
- Muestra
- Materia seca (%) Protema (% basado en MS) Grasa (% basado en MS) Compuestos fenolicos (% basado en MS) Rendimiento de compuestos fenolicos (%)
- Torta de semilla de colza
- 90 38 19 1,5 100
- Extracto acuoso
- 7,7 53 5,6 2,2 53
- Concentrado lavado antes de la PIE
- 22 87 9,5 0,24 2,7
- Concentrado lavado despues de la PIE y secado
- 93 86 6,4 0,01 0,02
Ejemplo 3. A escala de laboratorio, extraccion a 15°C
Se realizo un experimento a escala de laboratorio incluyendo precipitacion etanolica con torta de semilla de colza extrafda a 15°C.
800 g de torta de semilla de colza se suspendieron en 4000 g de agua de proceso. El pH se ajusto a 7 mediante la adicion de 35 g de NaOH 4 N. La extraccion se realizo durante 30 minutos a 15°C bajo agitacion mediada utilizando un dispositivo de agitacion superior y un agitador de paletas plegadas en un recipiente de 10 l con una camisa conectada a un bano de agua. La temperatura de partida de la suspension de semilla de colza se dirigio a 15°C mediante el uso de agua fria antes de la adicion de la torta de semilla de colza.
La separacion de grasa, solidos y la fase lfquida se realizo utilizando una centnfuga oscilante (4000 g, 30 minutos, 10°C). La capa superior grasa se separo de la fase acuosa vertiendo el extracto sobre un tamiz (0,25 mm).
La fraccion acuosa se concentro y se lavo a 15°C utilizando una bomba y una membrana de 10 kD. La presion de transmembrana aplicada fue de 1 bar. El lavado se realizo despues de concentrar la fraccion acuosa de 3193 g a 519 g (contenido en materia seca de 19%) con 3 x 3 volumenes de agua desionizada.
496 g de concentrado se suspendieron con 1165 ml de etanol al 96% en vol. de 10°C. Despues de mezclar a fondo utilizando un dispositivo de agitacion superior y un agitador de paletas plegadas, la mezcla se centrifugo en una centnfuga oscilante (4000 g, 10 minutos, 10°C). El sedimento se resuspendio en 1000 ml de etanol al 70% en vol. de 10°C y, despues de mezclar a fondo, se centrifugo de nuevo. Se seco el sedimento despues de desmenuzarlo con
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una cuchara. El material secado se homogeneizo adicionalmente y se redujo en tamano utilizando un mezclador IKA M20.
Tabla 3. Composicion de las fracciones en el procesamiento a escala de laboratorio de semilla de colza a 15°C
- Muestra
- Materia seca (%) Protema (% basado en MS) Grasa (% basado en MS) Compuestos fenolicos (% basado en MS) Rendimiento de compuestos fenolicos (%)
- Torta de semilla de colza
- 92 38 17 1,8 100
- Extracto acuoso
- 6,4 50 5,2 2,8 43
- Concentrado lavado antes de la PIE
- 19 79 7,3 0,91 6,6
- Concentrado lavado despues de la PIE y secado
- 90 87 6,3 0,06 0,04
La solubilidad de nitrogeno del concentrado lavado despues de la PIE y el secado fue de 74%.
Ejemplo 4. A escala de laboratorio, extraccion a 50°C
Un experimento de laboratorio a mayor escala incluyendo precipitacion etanolica con torta de semilla de colza extrafda a 50°C se realizo en tres experimentos.
En 3 experimentos separados, en total 4800 g de torta de semilla de colza se suspendieron en 24000 g de agua de proceso. El pH se ajusto a 7 mediante la adicion de 212 g de NaOH 4 N. La extraccion se realizo durante 30 minutos a 50°C bajo agitacion mediada utilizando un dispositivo de agitacion superior y un agitador de paletas plegadas en un recipiente de 10 I. La temperatura de partida de la suspension de semilla de colza se dirigio a 50°C mediante el uso de agua a 60°C antes de la adicion de la torta de semilla de colza.
Despues de la incubacion, la temperatura de la suspension de semilla de colza se redujo a 15°C mediante el intercambio de agua en el bano de agua por agua enfriada con hielo. El periodo de enfriamiento fue de aproximadamente 30 minutos.
La separacion de grasa, solidos y la fase lfquida se realizo utilizando una centnfuga oscilante (4000 g, 30 minutos, 10°C). La capa superior grasa se separo de la fase acuosa vertiendo el extracto sobre un tamiz (0,25 mm).
La fraccion acuosa (3 tandas) se concentro y se lavo a 50°C utilizando una bomba y una membrana de 10 kD. La presion de transmembrana aplicada fue de 2,5 bares. El lavado se realizo despues de concentrar la fraccion acuosa de 6000 g a 600 g con 3 x 3 volumenes de agua desionizada.
1000 g de concentrado lavado se suspendieron con 2300 ml de etanol al 96% en vol. de 10°C. Despues de mezclar a fondo utilizando un dispositivo de agitacion superior y un agitador de paletas plegadas, la mezcla se centrifugo en una centnfuga oscilante (4000 g, 10 minutos, 10°C). El sedimento se resuspendio en 2000 ml de etanol al 70% en vol. de 10°C y, despues de mezclar a fondo, se centrifugo de nuevo. Se seco el sedimento despues de desmenuzarlo con una cuchara. El material secado se homogeneizo adicionalmente y se redujo en tamano utilizando un mezclador IKA M20.
Tabla 4. Composicion de las fracciones en el procesamiento a escala de laboratorio de semilla de colza a 50°C
- Muestra
- Materia seca (%) Protema (% basado en MS) Grasa (% basado en MS) Compuestos fenolicos (% basado en MS) Rendimiento de compuestos fenolicos (%)
- Torta de semilla de colza
- 92 38 19 1.8 100
- Extracto acuoso
- Experimento 1
- 7,2 52 6,1 2,6 43
- Experimento 2
- 7,3 50 6,5 2,5 42
- Experimento 3
- 7,4 51 7,1 2,3 39
- Concentrado lavado
- Experimento 1
- 20 86 10 nd nd
- Experimento 2
- 19 85 11 0,16 1,2
- Experimento 3
- 25 88 9,8 0,12 0,9
- Concentrado lavado despues de la PIE y secado
- Experimento 1
- 93 87 9,7 < 0,01 <0,1
- Experimento 2
- 96 89 9,5 < 0,01 <0,1
- Experimento 3
- 95 88 8,5 0,01 0,1
La solubilidad de nitrogeno del concentrado lavado despues de la PIE y secado (mezcla de los experimented 1, 2 y 3) fue de 74%.
5 Ejemplo 5. A escala piloto, extraccion a 50°C
Torta de semilla de colza se extrajo a 50°C a escala piloto. El procesamiento adicional del concentrado lavado se realizo a escala de laboratorio.
60 kg de torta de semilla de colza se suspendio en 300 kg de agua. El pH se ajusto a 6 mediante la adicion de 2,625 kg de NaOH 1 N. La extraccion se realizo a 50°C con agitacion utilizando un dispositivo de agitacion superior y un 10 pequeno agitador de paletas plegadas en un recipiente de 500 I. El agua se llevo a ebullicion y se enfrio a 60°C antes de la adicion de la torta de semilla de colza. La incubacion duro 2 horas debido a la capacidad lfmite del decantador utilizado (300 kg/h).
Despues del decantador, la temperatura del extracto se disminuyo a 15°C a traves de un intercambiador de calor. La separacion de las fases grasa y lfquida se realizo utilizando una centnfuga de discos continua. El volumen de la 15 corriente lateral grasa fue de 10% del volumen total.
La fraccion acuosa se concentro y se lavo a 50°C utilizando un dispositivo de ultrafiltracion con una membrana de material ceramico de 10 kD. La presion de la transmembrana aplicada fue de 2,5 bares. El lavado despues de la concentracion se realizo de forma continua con 4 volumenes de agua desionizada.
A 10 kg de concentrado lavado (contenido en materia seca de 16%) se anadieron lentamente con agitacion 23 I de 20 etanol (al 96% en vol., 10°C). La mezcla de etanol al 70% en vol. se centrifugo en una centnfuga oscilante (4000 g,
10 minutos, 10°C). El sedimento se resuspendio en 4 I de etanol al 70% en vol. de 10°C y, despues de mezclar a fondo, se centrifugo de nuevo. Se seco el sedimento despues de desmenuzarlo con una cuchara. El material secado (1230 g de materia seca al 97%) se homogeneizo adicionalmente y se redujo de tamano utilizando un molino Alpine (malla de hoja de 1 mm).
Tabla 5. Composicion de las fracciones en el procesamiento a escala piloto de semilla de colza a 50°C
- Muestra
- Materia seca (%) Protema (% basado en MS) Grasa (% basado en MS) Compuestos fenolicos (% basado en MS) Rendimiento de compuestos fenolicos (%) Fitato (% basado en MS)
- Torta de semilla de colza
- 92 38 17 1,7 100 2,5
- Extracto acuoso despues de descremar
- 8 48 12 2,6 39 Nd
- Concentrado lavado
- 16 74 19 0,29 1,4 Nd
- Concentrado lavado despues de la PIE y secado
- 97 72 14 0,05 0,18 0,14
La solubilidad de nitrogeno del concentrado lavado despues de la PIE y el secado fue de 81%.
Ejemplo 6. Precipitacion etanolica de torta de girasol
Para mostrar el efecto de la precipitacion etanolica para otras semillas oleaginosas distintas de las semillas de colza 10 el proceso se realizo con torta de girasol (despues de prensado durante 1 vez).
1600 g de torta de girasol molida se suspendieron en 8000 g de agua de proceso. El pH endogeno fue de 7, de modo que no se aplico ajuste alguno. Se anadio sulfito (1 g/l) para controlar la microbiologfa y evitar la oxidacion de compuestos fenolicos. La extraccion se realizo durante 30 minutos a 15°C bajo agitacion mediada utilizando un dispositivo de agitacion superior y un agitador de paletas plegadas en un recipiente de 10 I.
15 La separacion de grasa, solidos y la fase lfquida se realizo utilizando una centnfuga oscilante (4000 g, 30 minutos, 10°C). La capa superior grasa se separo de la fase acuosa vertiendo el extracto sobre un tamiz (0,25 mm).
La fraccion acuosa se concentro y se lavo a 15°C utilizando un dispositivo de ultrafiltracion y una membrana de 10 kD. La presion de transmembrana aplicada fue de 2,5 bares. El lavado se realizo despues de concentrar la fraccion acuosa con 3 x 3 volumenes de agua desionizada.
20 A 200 g de concentrado lavado (contenido de materia seca 10,0%) se anadieron 460 ml de etanol (al 96% en vol., 10°C) lentamente con agitacion. La mezcla a etanol al 70% en vol. se centrifugo en una centnfuga oscilante (4000 g, 10 minutos, 10°C). El sedimento se resuspendio en 200 ml de etanol al 70% en vol. de 10°C y, despues de mezclar a fondo, se centrifugo de nuevo. Se seco el sedimento despues de desmenuzarlo con una cuchara.
Tabla 6. Composicion de las fracciones en el procesamiento a escala de laboratorio a 15°C de torta de girasol
- Muestra
- Materia seca (%) Protema (% basado en MS) Grasa (% basado en MS) Compuestos fenolicos (% basado en MS) Rendimiento de compuestos fenolicos (%)
- Torta de girasol
- 93,2 30 32 1,1 100
- Extracto acuoso
- 3,5 41 5,6 3,3 42
- Concentrado lavado
- 10,0 85 7,5 0,26 1,3
- Concentrado lavado despues de la PIE y
- 71,5 89 5,7 0,01 0,04
5
10
15
20
25
30
- Muestra
- Materia seca (%) Protema (% basado en MS) Grasa (% basado en MS) Compuestos fenolicos (% basado en MS) Rendimiento de compuestos fenolicos (%)
- secado
Ejemplo 7. Precipitacion etanolica de harina de soja
Se realizo una combinacion de precipitacion con etanol fno y con harina de soja activa con enzima de grasa completa.
1600 g de torta de girasol molida se suspendio en 8000 g de agua de proceso. El pH endogeno fue de 6,8, por lo que no se aplico ajuste alguno. Se anadio sulfito (1 g/l) para controlar la microbiologfa y evitar la oxidacion de compuestos fenolicos. La extraccion se realizo durante 30 minutos a 15°C bajo agitacion mediada utilizando un dispositivo de agitacion superior y un agitador de paletas plegadas en un recipiente de 10 I.
La separacion de grasa, solidos y la fase lfquida se realizo utilizando una centnfuga oscilante (4000 g, 30 minutos, 10°C). La capa superior grasa se separo de la fase acuosa vertiendo el extracto sobre un tamiz (0,25 mm).
La fraccion acuosa se concentro y se lavo a 15°C utilizando una bomba y una membrana de 10 kD en un recipiente establecido termicamente. La presion de transmembrana aplicada fue de 2,5 bares. El lavado se realizo despues de concentrar la fraccion acuosa de con 3 x 3 volumenes de agua desionizada pre-calentada.
Al sobrenadante (765 g) se anadieron lentamente con agitacion 1780 ml (1419 g) de etanol (al 96% en volumen) de 10°C. La mezcla de etanol al 70% en vol. se centrifugo en una centnfuga oscilante (4000 g, 10 minutos, <10°C). El sedimento se resuspendio en 1500 ml de etanol al 70% en vol. de 10°C y, despues de mezclar a fondo, se centrifugo de nuevo. Se seco el sedimento despues de desmenuzarlo con una cuchara. El material secado (189 g de materia seca al 83%) se homogeneizo adicionalmente utilizando un mezclador IKA M20.
Tabla 7. Composicion de las fracciones en el procesamiento a escala de laboratorio a 15°C de la harina de soja activa con enzima de grasa completa
- Muestra
- Materia seca (%) Protema (% basado en MS) Grasa (% basado en MS) Compuestos fenolicos (% basado en MS) Rendimiento de compuestos fenolicos (%)
- Harina de soja
- 94 42 24 0,08 100
- Extracto acuoso
- 10 53 14 0,11 71
- Concentrado lavado antes de la PIE
- 26 65 16 0,05 20
- Concentrado lavado despues de la PIE y secado
- 83 74 14 < 0,01 0,3
Ejemplo 8. Tratamiento previo de la torta de semilla de colza con isohexano o etanol
Para mostrar el efecto del tratamiento previo de la torta de semilla de colza despues del prensado en la separacion de compuestos fenolicos, se ha realizado un experimento comparando la extraccion acuosa de la torta de semilla de colza con isohexano o etanol al 70% en vol. y sin tratamiento previo. Los resultados demuestran el efecto espedfico de etanol sobre la separacion de compuestos fenolicos en comparacion con agua y un disolvente no miscible con agua.
Tratamiento previo con isohexano:
1000 g de torta de semilla de colza se extrajeron con 5 I de isohexano. Despues de 1 hora de incubacion a temperatura ambiente, la separacion solido - lfquido se realizo mediante filtracion. El peso del sedimento despues del secado fue 831,5 g, la materia seca fue de 92,5%.
La torta de semilla de colza tratada previamente con isohexano se suspendio en 4332 g de agua de proceso. El pH se ajusto a pH 7 mediante la adicion de 62,72 g de NaOH 4 N. La extraccion se realizo a 30°C con agitacion usando un dispositivo de agitacion superior y un pequeno agitador de paletas plegadas en un recipiente de 10 I.
5
10
15
20
25
Tratamiento previo con etanol:
1000 g de torta de semilla de colza se extrajeron con 5 I de etanol al 70% en vol. Despues de 1 hora de incubacion a 30°C, la separacion solido - l^quido se realizo mediante centrifugacion (4000 g, 30 minutos, 20°C). El peso del sedimento despues del secado fue 844,2 g, la materia seca fue de 86,0%.
La torta de semilla de colza tratada previamente con etanol se suspendio en 4309 g de agua de proceso. El pH se ajusto a pH 7 mediante la adicion de 30,73 g de NaOH 4 N. La extraccion se realizo a 30°C con agitacion usando un dispositivo de agitacion superior y un pequeno agitador de paletas plegadas en un recipiente de 10 I.
Torta de semilla de colza no tratada previamente:
1000 g de torta de semilla de colza se suspendieron en 5000 g de agua de proceso. El pH se ajusto a 7 mediante la adicion de 40,66 g de NaOH 4N. La extraccion se realizo durante 60 minutos a 30°C bajo agitacion mediada utilizando un dispositivo de agitacion superior y un agitador de paletas plegadas en un recipiente de 10 I.
Para todas las 3 suspensiones, la separacion de grasa, solidos y fase lfquida se realizo utilizando una centnfuga oscilante (4000 g, 30 minutos, 10°C). La capa superior grasa se separo de la fase acuosa vertiendo el extracto sobre un tamiz (0,25 mm).
La fraccion acuosa se concentro y se lavo a temperatura ambiente utilizando una bomba y una membrana de 10 kD en un recipiente de 2 I. La presion de transmembrana aplicada fue de 1 bar. El lavado se realizo despues de concentrar la fraccion acuosa de 4000 g a 600 g con 3x 3 volumenes de agua desionizada.
Tabla 8. Composicion de las fracciones en el procesamiento a escala de laboratorio de la torta de semilla de colza tratada previamente a 30°C
- Muestra
- Materia seca (%) Protema (% basado en MS) Grasa (% basado en MS) Compuestos fenolicos (% basado en MS) Rendimiento de compuestos fenolicos (%)
- Torta de semilla de colza no tratada
- 91 37 19 1,5 100
- Extracto acuoso
- 7,7 54 5,5 2,0 46
- Concentrado lavado
- 20 85 9,8 0,18 3,8
- Torta de semilla de colza extrafda con isohexano
- 93 45 4,9 1,8 96
- Extracto acuoso
- 8,2 54 2,5 2,0 42,3
- Concentrado lavado
- 18 92 4,7 0,20 1,8
- Torta de semilla de colza extrafda con etanol
- 86 40 20 0,22 21
- Extracto acuoso
- 4,6 69 2,5 0,55 6,0
- Concentrado lavado
- 13 93 3,8 0,02 0,1
Ejemplo 9. A escala de laboratorio, extraccion a 30°C
1500 g de torta de semilla de colza se suspendieron en 7500 g de agua de proceso. El pH se ajusto a 7 mediante la adicion de 59 g de NaOH 4 N. La extraccion se realizo durante 60 minutos a 30°C bajo agitacion mediada utilizando un dispositivo de agitacion superior y un agitador de paletas plegadas en un recipiente de 10 I. La temperatura de partida de la suspension de colza se dirigio a 30°C mediante el uso de agua precalentada antes de la adicion de la torta de semilla de colza.
La separacion de grasa, solidos y fase lfquida se realizo utilizando una centnfuga oscilante (4000 g, 30 minutos, 10°C). La capa superior grasa se separo de la fase acuosa vertiendo el extracto sobre un tamiz (0,25 mm).
La fraccion acuosa se concentro y se lavo a temperatura ambiente utilizando una bomba y una membrana de 10 kD. La presion de transmembrana aplicada fue de 1 bar. El lavado se realizo despues de concentrar la fraccion acuosa de 6000 g a 650 g con 3 x 2,5 volumenes de agua desionizada. El concentrado de lavado final (928 g) tema un contenido en materia seca de 21%.
5 842 g de concentrado se suspendieron con 2062 g de etanol al 96% en vol. de 10°C. Despues de mezclar a fondo
utilizando un dispositivo de agitacion superior y un agitador de paletas plegadas, la mezcla se centrifugo en una centnfuga oscilante (4000 g, 10 minutos, 10°C). El sedimento se resuspendio en 1000 ml de etanol al 70% en vol. de 10°C y, despues de mezclar a fondo, se centrifugo de nuevo. Se seco el sedimento despues de desmenuzarlo con una cuchara. El material secado se homogeneizo adicionalmente y se redujo de tamano utilizando un mezclador IKA 10 M20.
El contenido en etanol del concentrado lavado despues de la PIE y el secado fue de 0,15% en peso.
Claims (15)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Un procedimiento para aislar protemas nativas de la harina de semillas oleaginosas o de la torta de aceite de semillas oleaginosas, que comprende las siguientes etapas:• extraer la harina con agua para obtener una disolucion acuosa;• concentrar el extracto acuoso para formar una disolucion acuosa que comprende 5 a 30% en peso de protema, preferiblemente 10 a 30% en peso de protema;• anadir un disolvente hidrosoluble a la disolucion acuosa concentrada para obtener un precipitado de protemas, en donde el disolvente hidrosoluble es etanol, etanol que se anade hasta un contenido final entre 60 y 80% en vol; y• separar el precipitado de protemas de la fraccion Uquida.
- 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende la etapa adicional de lavar el precipitado de protemas.
- 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, que comprende la etapa adicional de secar el precipitado de protemas.
- 4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones, en el que despues de la etapa de extraccion y antes de la adicion del disolvente hidrosoluble la disolucion acuosa o la disolucion acuosa concentrada se diafiltra, preferiblemente utilizando la UF (ultrafiltracion).
- 5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 4, en el que hidratos de carbono solubles, glucosinolatos o sus derivados, fitatos o compuestos polifenolicos o una combinacion de uno o mas de estos compuestos se separan de la disolucion acuosa o de la disolucion acuosa concentrada.
- 6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 4 o 5, en el que la diafiltracion tiene lugar antes, durante o despues de concentrar el extracto acuoso.
- 7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones previas, en el que la harina es harina de semilla de colza, soja o girasol.
- 8. Una protema de semilla oleaginosa nativa aislada o una composicion de protemas de semillas oleaginosas nativas, que comprende- un contenido en protemas de al menos 80% en peso, preferiblemente al menos 85% en peso, mas preferiblemente al menos 90% en peso, y lo mas preferiblemente entre 92 y 99% en peso (basado en materia seca);- un contenido en etanol de menos de 0,2% en peso, preferiblemente menos de 0,1% en peso (basado en materia seca);- un contenido en etanol de mas de 0,001% en peso, preferiblemente mas de 0,01% en peso (basado en materia seca); y- un contenido fenolico de menos de 0,1% en peso, preferiblemente menos de 0,05% en peso, mas preferiblemente menos de 0,02% en peso (basado en materia seca) expresado como equivalentes de acido sinapico.
- 9. Una protema aislada o una composicion de protemas de la reivindicacion 8, que tiene un contenido en glucosinolatos de menos de 10 pmol/g, preferiblemente menos de 1 pmol/g (basado en materia seca).
- 10. Una protema aislada o una composicion de protemas de la reivindicacion 8 o 9, que tiene un contenido en lfpidos de 2 a 15% en peso, preferiblemente de 2 a 10% en peso, mas preferiblemente de 2 a 8% en peso (basado en materia seca) o de 2 a 20% en peso, preferiblemente de 2 a 15% en peso (basado en materia seca) en el caso de la protema de soja.
- 11. Una protema aislada o una composicion de protemas de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, que tiene un contenido en fitato (P x 3,5) de menos de 0,5% en peso, preferiblemente menos de 0,2% en peso (basado en materia seca).
- 12. Una protema aislada o una composicion de protemas de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, que tiene una solubilidad de al menos 30 NS%, preferiblemente al menos 50 NS%, mas preferiblemente al menos 60 NS%, incluso mas preferiblemente al menos 70 NS% y lo mas preferiblemente al menos 75 NS%.
- 13. Una protema aislada o una composicion de protemas de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, que tiene un contenido en materia seca de al menos 70% en peso, preferiblemente al menos 80% en peso, maspreferiblemente al menos 85% en peso, incluso mas preferiblemente al menos 90% en peso, aun mas preferiblemente al menos 91% en peso, incluso todavfa mas preferiblemente tiene un contenido en materia seca de 92 a 99% en peso y lo mas preferiblemente de 93 a 98% en peso.
- 14. Una protema aislada o una composicion de protemas de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, que 5 comprende protemas de semilla de colza, de girasol o de soja.
- 15. Una protema aislada o una composicion de protemas de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, que comprende semillas de colza, y en donde la protema 2S y la protema 12S estaran presentes en una relacion de 1:6 a 6:1, preferiblemente en una relacion de 1:2 a 2:1 (peso/peso basado en materia seca).
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