ES2642830T3 - Procedimiento de optimización del rendimiento de producción, de la calidad organoléptica y de la estabilidad en el tiempo de una biomasa de microalgas ricas en proteínas - Google Patents

Procedimiento de optimización del rendimiento de producción, de la calidad organoléptica y de la estabilidad en el tiempo de una biomasa de microalgas ricas en proteínas Download PDF

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ES2642830T3 ES14750775.0T ES14750775T ES2642830T3 ES 2642830 T3 ES2642830 T3 ES 2642830T3 ES 14750775 T ES14750775 T ES 14750775T ES 2642830 T3 ES2642830 T3 ES 2642830T3
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Abstract

Un procedimiento de optimización del tratamiento de fase final de una biomasa de microalgas del género Chlorella rico en proteínas, preparada previamente por fermentación en condiciones heterotróficas y en ausencia de luz, que comprende: 1) proporcionar una biomasa que contenga más de 50 % de proteínas en peso seco de la biomasa; luego, efectuar a una temperatura inferior 8 °C, preferentemente inferior a 4 °C: 2) la recolección de la biomasa al final de la fermentación, 3) el lavado y la concentración de la biomasa, 4) opcionalmente, la lisis de la biomasa, luego, sin restricción de la temperatura inferior a 8 °C: 5) opcionalmente, concentrar la suspensión de biomasa, 6) aplicar un tratamiento térmico, 7) secar la biomasa obtenida de esa manera para obtener el producto, una etapa de ajuste del pH a 7 que se aplica antes o después de la etapa 6) de tratamiento térmico.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento de optimizacion del rendimiento de produccion, de la calidad organoleptica y de la estabilidad en el tiempo de una biomasa de microalgas ricas en protemas
La presente invencion se refiere a un procedimiento de optimizacion del rendimiento de produccion, de la calidad organoleptica y de la estabilidad en el tiempo de una biomasa de microalgas ricas en protemas, microalgas del genero Chlorella, mas particularmente Chlorella vulgaris, Chlorella sorokiniana o Chlorella protothecoides.
Presentacion del estado de la tecnica
Es bien sabido por los expertos que las clorelas son una posible fuente de alimento, porque son ricas en protemas y otros nutrientes esenciales.
Contienen particularmente 45 % de protemas, 20 % de materias grasas, 20 % de glucidos, 5 % de fibras y 10 % de minerales y vitaminas.
El uso de las microalgas (y principalmente sus protemas) como alimentos es, cada vez mas, considerado para encontrar fuentes alternativas a la demanda creciente de protemas animales a nivel mundial (segun informa la FAO).
La Union Europea, desde hace anos, sufre por otra parte de un deficit estructural en protemas vegetales que se eleva, en estos ultimos anos, a mas de 20 millones de toneladas de equivalente en soja, hoy en dfa importadas de America del Sur.
La produccion de masa de ciertas microalgas ricas en protemas se proyecta entonces como una posibilidad de subsanar ese « deficit en protemas ».
Analisis exhaustivos y estudios nutricionales han demostrado que esas protemas de algas son equivalentes a las protemas vegetales convencionales, incluso de mejor calidad.
De todas formas, en razon de los altos costos de produccion asf como de las dificultades tecnicas para integrar el material proveniente de las microalgas en preparaciones alimentarias organolepticamente aceptables, la difusion amplia de las protemas de microalgas esta todavfa en sus primeras etapas.
Se ha informado de biomasas de microalgas de diferentes especies que presentan un elevado porcentaje de protemas (vease la tabla 1 de Becker, Biotechnology Advances (2007)25:207-210).
Una cierta cantidad de solicitudes de patentes en el estado de la tecnica, como la solicitud de patente WO 2010/045368, ensenan que es posible ajustar las condiciones de cultivo de manera de aumentar aun el contenido de protemas en la biomasa de microalgas.
De manera preferente, para las microalgas que tienen la capacidad, el cultivo se realiza en heterotrofia, en ausencia de luz y en presencia de una fuente de carbono asimilable.
Esas vfas de proliferacion en heterotrofia permiten a la vez realizar producciones en masa de microalgas y mejorar la calidad organoleptica al inhibir la smtesis de clorofila por la microalga, que es el origen del gusto pronunciado a te verde en las preparaciones alimentarias que la contienen.
Para enriquecer el contenido en protemas, la microalga se cultiva en un medio enriquecido en nitrogeno en presencia de una fuente de carbono abundante, como la glucosa. El nitrogeno es aportado entonces indiferentemente por fuentes organicas o minerales.
La biomasa de microalgas producida de esta manera contiene habitualmente al menos 40 %, por ejemplo hasta 50 - 60 % de protemas en peso seco de celulas.
Sin embargo nada se adquiere, en el sentido que, aparte de los trabajos desplegados para los procedimientos de fase anterior (termino ingles « Upstream Process ») de produccion de biomasas ricas en protemas - particularmente la busqueda de condiciones de fermentacion adaptadas - nacen otras dificultades del tratamiento de fase final de dicha biomasa (termino ingles « Downstream Process ») para incorporarla en las preparaciones alimentarias de interes.
Clasicamente, el tratamiento de fase final comprende varias etapas.
• recoleccion de microalgas separadas de su medio de proliferacion,
• pasteurizacion y lavado,
• eventualmente ruptura de las celulas a fin de liberar de ellas las moleculas de interes,
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• secado.
La primera etapa de recoleccion de las celulas se realiza mediante la puesta en practica de una o varias etapas de separacion solido/Uquido.
La biomasa se recoge habitualmente por sedimentacion, centrifugacion o filtracion, y alguna vez es necesaria una etapa de floculacion complementaria.
A continuacion de esta primera etapa, que puede permitir concentrar la suspension de 50 a 200 veces, dicha suspension de microalgas debe ser tratada rapidamente a falta de lo cual se degrada rapidamente.
Una primera operacion consiste en pasteurizar dicha suspension, es decir calentarla de manera de limitar o inhibir la carga microbiana (multiplicacion de bacterias contaminantes), pero tambien de manera de inactivar ciertas enzimas capaces de generar gustos u olores indeseables (« Off-Flavors »).
Esta operacion se lleva a cabo clasicamente a alta temperatura durante un tiempo corto (procedimiento denominado « High Temperature Short Time » o HTST o a ultra alta temperatura o UHT)
Una segunda operacion es el lavado, recomendado sobre celulas intactas (con volumenes de agua desionizada) de manera de eliminar las impurezas solubles.
En el caso en el que se proyecta una etapa de ruptura celular, son posibles varias vfas: (homogeneizadores, trituracion por bolas o ultrasonido), o no mecanicas (via alcalina, congelacion/descongelacion, solventes organicos o choques osmoticos).
La eleccion del metodo es en funcion de la naturaleza de la pared celular de la microalga que se va a romper y de la naturaleza del producto que se va a aislar.
La ultima etapa del tratamiento de fase final consiste en la deshidratacion de dicha suspension (celulas intactas o lisadas). Se han empleado varios metodos para secar las microalgas de genero Chlorella, Scenedesmus y Spirulina. Los mas clasicos son la atomizacion, el secado en secadora de tambor y la liofilizacion. La atomizacion es el metodo utilizado con mayor frecuencia a escala industrial.
Sin embargo, la sensibilidad de alguna biomasa a la oxidacion impone el agregado de antioxidantes.
A pesar de esta diversidad de metodos, y de la combinacion de metodos adaptados a las microalgas, siguen existiendo seis dificultades principales (enumeradas de a) a f) a continuacion) que aun no han sido resueltas de manera satisfactoria por los expertos, en particular:
a) la perdida de rendimiento en protemas en el curso del tratamiento de fase final (Downstream Process),
b) la perdida del contenido en protemas deplorado despues de la etapa de desactivacion termica de la biomasa (que puede llegar a un 25 % de perdida),
c) la generacion de gustos u olores indeseables (Off-Notes) no controlados, a pesar de las etapas de lavado recomendadas,
d) la ausencia de estabilidad en el tiempo de los lotes producidos aun sin explicacion, y de reproducibilidad en la estabilidad puesto que algunos lotes son estables y otros no,
e) los riesgos de contaminacion microbiana del producto terminado, y
f) la cafda del rendimiento energetico global del procedimiento de purificacion basado en la mala gestion del factor de concentracion de la biomasa.
Resumen de la invencion
Para remediar esas dificultades, la sociedad Solicitante ha elegido conducir trabajos sobre la puesta en practica de etapas de tratamiento de fase final adaptadas y cuya eficacia puede ser medida:
a) mediante el calculo del rendimiento y el contenido de protemas en la biomasa producida y/o el contenido de biomasa seca, pero asimismo
b) mediante metodos de analisis sensorial, y/o
c) de medicion de la estabilidad en el tiempo de los lotes producidos, gracias a un metodo de envejecimiento acelerado totalmente particular, desarrollado por la sociedad Solicitante.
destilada o
mecanicas ciclos de
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La presente invencion se refiere a un procedimiento de optimizacion del tratamiento de fase final de una biomasa de microalgas del genero Chlorella rica en protemas, preparada previamente por fermentacion en condiciones heterotroficas y en ausencia de luz, que comprende:
1) proporcionar una biomasa que contenga mas de 50 % de protemas en peso seco de la biomasa; luego, efectuar a una temperatura inferior 8 °C, preferentemente inferior a 4 °C:
2) la recoleccion de la biomasa al final de la fermentacion,
3) el lavado y la concentracion de la biomasa
4) opcionalmente, la lisis de la biomasa, luego, sin restriccion de la temperatura inferior a 8 °C.
5) opcionalmente, concentrar la suspension de biomasa,
6) aplicar un tratamiento termico,
7) secar la biomasa obtenida de esa manera para obtener el producto,
una etapa de ajuste del pH a 7 que se aplica antes o despues de la etapa 6) de tratamiento termico.
Preferentemente, la biomasa contiene mas de 50 % en peso seco de protemas, preferentemente mas de 55 %, aun mas preferentemente mas de 60, 65 o 70 %.
Cuando las etapas se efectuan a temperatura baja, la temperatura se mantiene inferior a 8 °C, preferentemente inferior a 4 °C. Preferentemente, esta temperatura baja se aplica todo a lo largo de las etapas 2) a 4) del procedimiento segun la invencion.
Preferentemente, el tratamiento termico es un tratamiento termico a alta temperatura/tiempo corto (HTST) durante 30 segundos a 5 minutos, a una temperatura inferior a 100 °C.
Alternativamente, el tratamiento termico es un tratamiento termico a ultra alta temperatura (UHT) a una temperatura comprendida entre 100 °C y 150 °C, durante 5 a 30 segundos.
Preferentemente, el lavado de la biomasa se realiza con un maximo de 6 volumenes de agua para 1 volumen de biomasa, preferentemente con un maximo de 3 volumenes de agua.
Preferentemente, la neutralizacion de la suspension de biomasa a pH 7 se realiza mediante agregado de KOH o NaOH, preferentemente mediante agregado de KOH.
Preferentemente, la lisis de las celulas de la biomasa se realiza por trituracion, preferentemente mediante trituracion por bolas.
Preferentemente, la concentracion de la biomasa se realiza por centrifugacion o evaporacion.
Opcionalmente, los efectos de las etapas de tratamiento de la biomasa de microalgas sobre la calidad del producto pueden ser determinadas mediante uno o varios de los parametros siguientes:
• medicion del peso seco de las celulas en la biomasa;
• medicion del contenido de azucares;
• determinacion de la cantidad de protemas;
• analisis de los compuestos organicos volatiles;
• medicion de actividades enzimaticas, en particular la actividad de lipooxigenasa;
• medicion de la coloracion o del contenido de pigmentos:
• medicion del contenido de metales, en particular hierro, cobre o mquel;
• determinacion del grado de oxidacion.
En particular, se comparan, para la calidad del producto, los efectos de varios tratamientos de biomasa y se eligen el tratamiento o los tratamientos que dan los mejores resultados.
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En un modo de realizacion particular, las microalgas de genero Chlorella se eligen del grupo constituido por Chlorella vulgaris, Chlorella sorokiniana y Chlorella protothecoides, y son mas particularmente Chlorella protothecoides.
El objetivo de este procedimiento es en particular la puesta a punto de un procedimiento optimizado de produccion de alto rendimiento de biomasa de microalgas ricas en protemas, sin gustos ni olores indeseables y estable en el tiempo.
Descripcion detallada de la invencion
La presente invencion se refiere a un procedimiento optimizado que permite satisfacer todas las exigencias propias de la produccion de biomasa de microalgas ricas en protemas, mas particularmente en terminos del rendimiento de produccion en protemas, de la calidad organoleptica y de la estabilidad en el tiempo de dicha biomasa.
La presente invencion se refiere tambien a un procedimiento de optimizacion del tratamiento de fase final de una biomasa de microalgas del genero Chlorella rica en protemas, preparada previamente por fermentacion en condiciones heterotroficas y en ausencia de luz, que comprende:
1) proporcionar una biomasa que contenga mas de 50 % de protemas en peso seco de la biomasa; luego, efectuar a una temperatura inferior 8 °C, preferentemente inferior a 4 °C:
2) la recoleccion de la biomasa al final de la fermentacion,
3) el lavado y la concentracion de la biomasa,
4) opcionalmente, la lisis de la biomasa, luego, sin restriccion de la temperatura inferior a 8 °C.
5) opcionalmente, concentrar la suspension de biomasa,
6) aplicar un tratamiento termico,
7) secar la biomasa obtenida de esa manera para obtener el producto,
una etapa de ajuste del pH a 7 que se aplica antes o despues de la etapa 6) de tratamiento termico.
Segun la etapa 1) del procedimiento segun la invencion, la biomasa contiene al menos 50 % en peso seco de protemas. De manera aun mas preferida, contiene al menos 55, 60, 65 o 70 % en peso seco de protemas.
Las microalgas preferidas de la invencion pueden proliferar en condiciones heterotroficas (en azucares como fuente de carbono y en ausencia de luz). La sociedad Solicitante recomienda elegir microalgas del genero Chlorella ricas en protemas. Las microalgas utilizadas se pueden elegir, y de manera no exhaustiva, entre las Chlorella protothecoides, Chlorella kessleri, Chlorella minutissima, Chlorella sp., Chlorella sorokiniama, Chlorella luteoviridis, Chlorella vulgaris, Chlorella reisiglii, Chlorella ellipsoidea, Chlorella saccarophila, Parachlorella kessleri, Parachlorella beijerinkii, Prototheca stagnora y Prototheca moriformis. De manera preferida, las microalgas utilizadas segun la invencion pertenecen a la especie Chlorella protothecoides.
En un modo muy particular, la cepa de Chlorella sorokiniana es la cepa UTEX 1663 - The Culture Collection of Algae at the University of Texas at Austin- USA. En un modo muy particular, la cepa de Chlorella protothecoides es la cepa CCAP211/8D- The Culture Collection of Algae and Protozoa, Scotland, UK. Las microalgas se cultivan en medio lfquido para producir la biomasa como tal. Segun la invencion, las microalgas se cultivan en un medio que contiene una fuente de carbono y una fuente de nitrogeno en ausencia de luz (condiciones heterotroficas). Los medios de cultivo solidos y lfquidos se encuentran generalmente disponibles en la bibliograffa, y las recomendaciones para la preparacion de los medios particulares que convienen a una gran cantidad de cepas de microorganismos se pueden encontrar, por ejemplo, en lmea en
www.utex.org/, un sitio mantenido por la universidad de Texas en Austin para su coleccion de cultivo de algas (UTEX). La produccion de biomasa se realiza en fermentadores (o biorreactores).
Los ejemplos espedficos de biorreactores, las condiciones de cultivo, la proliferacion heterotrofa y los metodos de preparacion se pueden combinar de cualquier manera adecuada para mejorar la eficacia de la proliferacion de las microalgas y el contenido de protemas. Los metodos de produccion de una biomasa ese tipo son bien conocidos por los expertos.
Las etapas 2 a 4 del procedimiento segun la invencion, se realizan a una temperatura baja, es decir una temperatura mantenida por debajo de 8 °C, preferentemente por debajo de 4 °C. Esta temperatura baja permite detener o frenar el metabolismo celular asf como el desarrollo de contaminantes microbianos.
Por otra parte, como ha destacado la sociedad Solicitante, otra ventaja de esta realizacion a baja temperatura es que el enfriamiento asf como la oxigenacion limitada favorecen la limitacion de los fenomenos oxidativos generadores de los « off notes » y fuente de inestabilidad del producto terminado.
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Mas particularmente:
• En la etapa 2) del procedimiento segun la invencion, se recoge la biomasa al final de la fermentacion.
De manera ventajosa, se recoge la biomasa desde el agotamiento de la fuente nutritiva residual (en particular de la glucosa residual). Estas condiciones permiten optimizar los rendimientos de produccion de la biomasa producida y limitar la concentracion de compuestos solubles residuales a eliminar en la etapa de lavado.
• En la etapa 3) del procedimiento segun la invencion, se efectua el lavado y la concentracion de la biomasa.
La biomasa se lava, eliminando los compuestos solubles residuales del fin de la fermentacion (sales, azucares no metabolizadas, ...) por dilucion con agua.
La biomasa se lava con un maximo de 6 volumenes de agua por volumen de biomasa, preferentemente con un maximo de 3 volumenes de agua por volumen de biomasa, y en un modo de realizacion muy particular con aproximadamente un volumen de agua por volumen de biomasa.
Esta operacion permite mejorar significativamente la pureza celular (disminuir la parte de materia seca del fin de la fermentacion procedente de un componente no celular).
Por esa via, se disminuye la carga de esos compuestos solubles, potencialmente fuente de degradacion de las propiedades sensoriales de la biomasa. Esta operacion se lleva a cabo ventajosamente en condiciones de baja temperatura.
A continuacion la biomasa se concentra hasta 15 a 40 % de materia seca, preferentemente hasta 20 - 30 % de materia seca.
Se puede concentrar por centrifugacion, por ejemplo utilizando la centnfuga Alfa Laval FEUX 510.
• En la etapa 4, de manera opcional, se lisa la biomasa asf obtenida.
Las paredes celulares y los componentes intracelulares se trituran o reducen.
Se dispone de diferentes tecnicas para realizar la lisis como la trituracion por microbolas y la tecnologfa de homogeneizacion a alta presion.
El modo preferido es la trituracion por microbolas, en particular trituracion mediante trituracion por bolas « Bead Mill ».
Clasicamente, se utiliza un triturador de bolas NETZSCH Labstar con bolas de silicato de circonio de 0,5 mm de diametro. La tasa de lisis puede ser variable. Por ejemplo, se puede proyectar una tasa de lisis de 50, 60, 70, 80, 90 o 95 % de las celulas.
Las tres ultimas etapas del procedimiento segun la invencion se realizan sin restriccion de temperatura baja.
En la etapa 5), de manera opcional, se concentra la suspension de biomasa asf obtenida.
La biomasa se concentra por evaporacion. Se puede utilizar todo tipo de evaporador, por ejemplo un evaporador rotativo, de corriente forzada, de flujo descendente o de pelfcula agitada.
La concentracion por evaporacion participa de la mejora del factor de concentracion antes del secado al optimizar los rendimientos energeticos del procedimiento. Esta concentracion permite asimismo una eliminacion (« stripping ») de los volatiles potencialmente nefastos en relacion con las propiedades sensoriales del producto terminado.
• En la etapa 6), se aplica un tratamiento termico,
Ese tratamiento termico actua como una seguridad de cara a los riesgos microbiologicos sobre el producto terminado.
Clasicamente, consiste en un tratamiento HTST o UHT. Por otra parte, ese tratamiento termico participa de la mejora de las propiedades sensoriales del producto terminado.
Se consideran en particular dos tipos diferentes de tratamientos termicos. El primer tipo es un tratamiento termico a alta temperatura/tiempo corto (HTST) de la biomasa, por ejemplo durante 30 segundos a 5 minutos, a una temperatura inferior a 100 °C.
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El segundo tipo es un tratamiento termico UHT (ultra alta temperatura). Preferentemente, el tratamiento termico UHT se lleva a cabo a una temperatura comprendida entre 100 y 150 °C durante 5 a 30 segundos, preferentemente a una temperatura comprendida entre 120 y 140 °C durante 5 a 15 segundos.
• En la etapa 7), se seca la biomasa asf obtenida para obtener el producto.
De manera preferencial, se efectua el secado por atomizacion. La atomizacion se realiza en un atomizador en el que la suspension lfquida se pulveriza bajo la forma de una dispersion de finas gotitas en una corriente de aire caliente, el material acarreado se seca rapidamente y forma un polvo seco.
Existen en el estado de la tecnica multiples dispositivos de secado por atomizacion de compuestos ricos en lfpidos. Se pueden encontrar facilmente en la bibliograffa ilustraciones de las tecnologfas y los equipos propuestos: por ejemplo en el Spray Drying Handbook, de K. MASTERS, fundamentalmente en su 5a edicion, publicada en 1991 y vuelta a publicar en 1994 por Longman Scientific & Technical (disponible en la British Library o en la Library of Congress con el ISBN 0-470-21743-X) o en el BETE® Spray Dry Manual, 2005 (accessible en la direccion de Internet
www.bete.com).
Por ejemplo, la atomizacion se puede realizar en una torre de atomizacion a efecto simple NIRO-Minor Mobil o en un Filtermat FMD125 con un ciclon.
Una ultima etapa clave consiste, antes o despues de la etapa 6) de tratamiento termico, en neutralizar la suspension de biomasa (no lisada o lisada) a pH 7.
Esta neutralizacion se puede hacer por ajuste del pH a 7 mediante agregado de NaOH o KOH, preferentemente de KOH. Esta neutralizacion con potasa concentrada permite suavizar las fluctuaciones posibles de pH posteriormente y entre los lotes de produccion, pero asimismo mejorar las propiedades sensoriales.
Tambien se puede elegir agregar uno o varios oxidantes (antes o despues de la etapa de neutralizacion del pH a un valor de 7).
Se puede elegir ventajosamente acido ascorbico y/o una mezcla de tocoferoles, preferentemente una combinacion de acido ascorbico y tocoferoles.
Clasicamente las proporciones utilizadas son de 150 ppm/seca de acido ascorbico y 500 ppm/seca de una mezcla de tocoferoles. (x ppm/seca significa x mg por kg de de biomasa seca).
Se entiende que la naturaleza del antioxidante depende de las propiedades de la matriz que se va a estabilizar. Estos deben mejorar la estabilidad del producto terminado de cara a los riesgos de alteracion oxidativa y asf mejorar su conservacion manteniendo una estabilidad del perfil fisicoqmmico y sensorial.
Por otra parte se pueden determinar los efectos de las etapas de tratamiento de la biomasa de microalgas sobre la calidad del producto mediante:
° la medicion de la perdida de rendimiento, en particular el analisis de la perdida de materia seca celular asf como la perdida de contenido proteico proveniente fundamentalmente de la « solubilizacion » durante el tratamiento termico y su eliminacion en el lavado si esta ultima etapa se coloca posteriormente.
Se ha demostrado que cierta perdida de materia seca esta mayoritariamente constituida por una fraccion proteica (lo que permite responder a las dificultades a) y b) identificadas precedentemente);
° la determinacion de la calidad sensorial de los lotes producidos, fundamentalmente por un panel sensorial formado para evaluar las propiedades sensoriales de lotes diferentes (para responder en la dificultad c)) ;
° la medicion de la estabilidad en el tiempo, fundamentalmente mediante una prueba de envejecimiento acelerado, que consiste en un analisis sensorial comparativo de la muestra inicial y de esa misma muestra colocada 10 dfas a 60 °C en la estufa en condiciones hermeticas (para responder a la dificultad d));
El analisis sensorial se efectua conforme a la prueba descrita. Este analisis permite poner en evidencia descriptores eventuales de oxidacion, permitiendo asf evaluar la estabilidad de la muestra de cara a cierta degradacion oxidativa.
° medir la evolucion de la carga microbiana en el transcurso del tiempo en las diferentes etapas del procedimiento (para responder a dificultad e)).
° el analisis de la evolucion de la materia seca (factor de concentracion) en el curso de ese encadenamiento de la operacion (para responder a la dificultad f)).
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Tres caractensticas esenciales de la evaluacion de la calidad han sido definidas por la sociedad Solicitante:
• el contenido de biomasa seca y/o de protemas en el producto;
• la calidad organoleptica del producto; y
• la estabilidad en el tiempo del producto.
Por otra parte, se pueden tomar en cuenta asimismo otros parametros para evaluar la calidad del producto, especialmente los siguientes:
• medicion del peso seco de las celulas en la biomasa;
• medicion del contenido de azucares;
• determinacion de la cantidad de protemas;
• analisis de los compuestos organicos volatiles;
• medicion de actividades enzimaticas, en particular la actividad de lipooxigenasa;
• medicion de la coloracion o del contenido de pigmentos:
• medicion del contenido de metales, en particular hierro, cobre o mquel;
• determinacion del grado de oxidacion.
La invencion se comprendera mejor con ayuda de los ejemplos siguientes, los cuales se desean ilustrativos y no limitantes.
Ejemplos
Se produjeron varios lotes por tratamiento de fase final de una biomasa de Chlorella protothecoides preparada por fermentacion en condiciones heterotroficas y en ausencia de luz. La cepa utilizada es la Chlorella protothecoides con referencia UTEX 250.
Las diferentes etapas se realizaron segun se definen a continuacion.
Tratamiento HTST: tratamiento termico a alta temperatura/tiempo corto (HTST) de la biomasa, durante 30 segundos a 5 min, a una temperatura inferior a 100 °C, especialmente durante 1 minuto a 75 °C.
Lavado: con un maximo de 6 volumenes de agua por volumen de biomasa.
Agregado de antioxidante: agregado de acido ascorbico y de una mezcla de tocoferoles, preferentemente con las proporciones de 150 ppm/seca de acido ascorbico y 500 ppm/seca de una mezcla de tocoferoles.
Atomizacion: atomizacion en una torre de atomizacion a efecto simple NIRO-Minor Mobil o en un Filtermat FMD125 con un ciclon.
Trituracion: trituracion mediante trituracion por bolas « Bead Mill ». Clasicamente, se utiliza un triturador de bolas NETZSCH Labstar con bolas de silicato de circonio de 0,5 mm de diametro.
Concentracion: concentracion/evaporacion por evaporador rotativo (a escala de laboratorio) o cualquier otro tipo de evaporador a escala mas grande (de corriente forzada, de flujo descendente, de pelmula agitada...) de 20 a 30 % de materia seca.
Tratamiento UHT: a una temperatura comprendida entre 100 y 150 °C durante 5 a 30 segundos, preferentemente a una temperatura comprendida entre 120 y 140 °C durante 5 a 15 segundos.
La calidad de los lotes obtenidos se estudia de la manera siguiente. Se determinaron o midieron uno o varios de los parametros siguientes.
La calidad sensorial: la calidad sensorial de los lotes producidos es evaluada por un panel sensorial de aproximadamente 18 personas con relacion a un conjunto de descriptores sensoriales. El panel de expertos evalua las propiedades olfativas de los lotes a 3 % en agua a 55 °C (muestras presentadas en un pote de vidrio cerrado) con escalas de intensidad ordinal (NF V 09-015: 1985).
La estabilidad en el tiempo: se mide durante una prueba de envejecimiento acelerado puesta a punto por la sociedad Solicitante que consiste en un analisis sensorial comparativo de la muestra inicial y de la misma muestra colocada
5
10
15
20
25
10 dfas a 60 °C en la estufa en condiciones hermeticas. El analisis sensorial permite poner en evidencia descriptores eventuales de oxidacion, que permiten de esta manera evaluar la estabilidad de la muestra de cara a cierta degradacion oxidativa.
La medicion de la perdida de rendimiento:
• Medicion del peso seco de las celulas (DCW). y/o
• Medicion de la biomasa seca. y/o
• Contenido de protemas.
Por otra parte, se pueden evaluar asimismo parametros complementarios.
El contenido de azucares: Determinacion del contenido de azucares (glucosa, maltosa, fructosa, sacarosa) por cromatograffa ffquida. Luego de la separacion por cromatograffa de intercambio de iones, las diferentes especies se detectan por amperometna.
Compuestos organicos volatiles: El contenido de compuestos organicos volatiles se determina por SPME/GC.
Analisis del tratamiento termico: por observacion de los cambios de morfologfa celulares inducidos en microscopia optica.
Medicion de la coloracion: medicion con ayuda de un espectrocolonmetro de las medidas de reflectancia a las longitudes de onda de 400 nm a 700 nm bajo iluminador D65 o iluminador C y con el observador CIE 1931 (2°). Determinacion de los indices « L », « a », « b » donde « L » corresponde a la luminancia, « a » corresponde a la escala del verde al rojo y « b » a la escala del azul al amarillo.
El contenido de pigmentos: despues de la ruptura de las celulas, los pigmentos se extraen con acetona al 90 %. Despues el extracto se analiza por espectrofotometna. La cuantificacion de los pigmentos se realiza por calculos a partir de las absorbancias obtenidas a diferentes longitudes de onda.
La dosificacion de los metales: destruccion de las materias organicas por mineralizacion con ayuda de una mezcla sulfomtrica y determinacion, luego de una dilucion apropiada, por espectrometna de emision.
Determinacion del grado de oxidacion: despues de la dilucion en isooctano, medicion de la absorbancia a 232 nm.

Claims (10)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento de optimizacion del tratamiento de fase final de una biomasa de microalgas del genero Chlorella rico en protemas, preparada previamente por fermentacion en condiciones heterotroficas y en ausencia de luz, que comprende:
    1) proporcionar una biomasa que contenga mas de 50 % de protemas en peso seco de la biomasa; luego, efectuar a una temperatura inferior 8 °C, preferentemente inferior a 4 °C:
    2) la recoleccion de la biomasa al final de la fermentacion,
    3) el lavado y la concentracion de la biomasa,
    4) opcionalmente, la lisis de la biomasa, luego, sin restriccion de la temperatura inferior a 8 °C:
    5) opcionalmente, concentrar la suspension de biomasa,
    6) aplicar un tratamiento termico,
    7) secar la biomasa obtenida de esa manera para obtener el producto,
    una etapa de ajuste del pH a 7 que se aplica antes o despues de la etapa 6) de tratamiento termico.
  2. 2. Un procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la biomasa contiene mas de 60 % de protemas en peso seco de la biomasa, preferentemente mas de 65 o 70 %.
  3. 3. Un procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el tratamiento termico es un tratamiento termico a alta temperatura/tiempo corto (HTST) durante 30 segundos a 5 minutos, a una temperatura inferior a 100 °C.
  4. 4. Un procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el tratamiento termico es un tratamiento termico a ultra alta temperatura (UHT) a una temperatura comprendida entre 100 °C y 150 °C durante 5 a 30 segundos.
  5. 5. Un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el lavado de la biomasa se realiza con un maximo de 6 volumenes de agua por 1 volumen de biomasa, preferentemente con un maximo de 3 volumenes de agua.
  6. 6. Un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la neutralizacion de la suspension de biomasa a pH 7 se realiza por agregado de KOH o NaOH.
  7. 7. Un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la lisis de las celulas de la biomasa se realiza por trituracion, preferentemente mediante trituracion por bolas.
  8. 8. Un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la concentracion de la biomasa se realiza por centrifugacion o evaporacion.
  9. 9. Un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los efectos de las etapas de tratamiento de la biomasa de microalgas sobre la calidad del producto se determinan asimismo por uno o varios de los parametros siguientes:
    - medicion del peso seco de las celulas en la biomasa;
    - medicion del contenido de azucares;
    - determinacion de la cantidad de protemas;
    - analisis de los compuestos organicos volatiles;
    - medicion de actividades enzimaticas, en particular la actividad de lipooxigenasa;
    - medicion de la coloracion o del contenido de pigmentos:
    - medicion del contenido de metales, en particular hierro, cobre o mquel;
    - determinacion del grado de oxidacion.
  10. 10. Un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque las microalgas del genero Chlorella se eligen del grupo constituido por Chlorella vulgaris, Chlorella sorokiniana y Chlorella protothecoides, y son mas particularmente Chlorella protothecoides.
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