ES2938447T3 - Composición de proteínas de guisante con calidad nutricional mejorada - Google Patents

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Abstract

La presente invención se refiere a una composición de proteína de guisante cuya calidad nutricional, y en particular el PDCAAS, se mejora, así como a un método para preparar la misma y al uso de esta composición en una composición alimentaria o farmacéutica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Composición de proteínas de guisante con calidad nutricional mejorada
Campo de la invención
La presente invención tiene por objeto una composición de proteínas de guisante cuya calidad nutricional, en particular, su PDCAAS, está mejorada, su procedimiento de preparación, así como el uso de esta composición en una composición alimenticia o farmacéutica.
Técnica anterior
Las necesidades diarias de proteínas están comprendidas entre el 12 y el 20 % de la ración alimenticia. Estas proteínas las proporcionan tanto los productos de origen animal (carnes, pescados, huevos, productos lácteos) como los alimentos vegetales (cereales, legumbres, algas).
No obstante, en los países industrializados, los aportes de proteínas se encuentran principalmente en forma de proteínas de origen animal. Ahora bien, numerosos estudios demuestran que un consumo excesivo de proteínas de origen animal, en detrimento de proteínas vegetales, es una de las causas del aumento de cánceres y enfermedades cardiovasculares.
Por otro lado, las proteínas animales presentan muchas desventajas, tanto desde el punto de vista de su alergenicidad, en lo que concierne concretamente a las proteínas procedentes de la leche o de los huevos, como desde el punto de vista medioambiental con respecto a los daños de la ganadería intensiva.
Por tanto, la industria demanda, cada vez más, proteínas de origen vegetal con propiedades nutricionales y funcionales interesantes, sin los inconvenientes de los compuestos de origen animal.
Desde los años 70, el guisante es la semilla de legumbre que más se ha desarrollado en Europa, y principalmente en Francia, concretamente como recurso proteico para la alimentación animal, pero también para el consumo humano. El guisante contiene aproximadamente el 27 % en peso de proteínas. El término “guisante” se considera, en este caso, en su acepción más amplia, e incluye, en particular, todas las variedades de tipo natural de “guisante liso” (“ smooth pea” ), y todas las variedades mutantes de “guisante liso“ y de “guisante rugoso” (“ wrinkled pea” ), y eso independientemente de los usos a los que se destinen generalmente dichas variedades (alimentación humana, nutrición animal y/u otros usos).
La solicitud internacional WO 2012/047252 (D1) describe que un aislado de proteínas de guisante tiene una tasa del 90 al 95 % de proteínas totales con respecto al peso del extracto seco. En este documento también se recuerda que las proteínas solubles contenidas en el guisante están constituidas por del 65 al 80 % de globulinas, y del 20 al 35 % de albúminas.
En el documento “ Pea protein” (XP002788006. D2) se describe un aislado comercial de proteínas de guisante, que tiene un contenido proteico medio del 83 % y que puede añadirse a una bebida.
El documento Food Research International. 2015, 76, 160-167 (D3) trata de la caracterización de las proteínas en aislados de proteínas de guisante y harinas de guisante, que pueden usarse para la preparación de productos alimenticios.
En el documento “ Roquette Nutralys” (XP002788026. D4) se describe el producto Nutralys®, comercializado por la empresa solicitante, y que puede usarse en nutrición o alimentación especializada.
El documento J. Sci. Food Agric. 1990, 53, 107-110 (D5) trata de la evaluación del impacto de un tamizado sobre la composición proteica de una harina de guisante. En el documento WO 2007/017572 (D6) se describe una composición de proteínas de guisante, que presenta un contenido en proteínas con respecto a materia seca, de al menos el 60 % en peso, preferiblemente comprendido entre el 60 y el 95 % en peso, y un contenido en factores antitrípsicos comprendido entre 2 y 5,5 UIT/mg.
A pesar de sus innegables cualidades, las proteínas del guisante presentan un poder nutricional por debajo del de las proteínas animales y de la soja. En efecto, varios estudios han demostrado que su PDCAAs es inferior a 1 (véase, por ejemplo, “Aliments a base de soja - source de protéines de haute qualité” , ENSA, agosto de 2015). La PDCAAS, o puntuación de aminoácidos corregida por la digestibilidad de las proteínas, sirve para evaluar la calidad de las proteínas en función de dos criterios: las necesidades de aminoácidos esenciales del ser humano, y la digestibilidad de las proteínas. Desde 1989, la OMS y la FAO aconsejan usar este método para determinar la calidad de las proteínas. Se admite que una proteína perfecta, desde un punto de vista nutricional, debe obtener una puntuación de 1 (o del 100 %, según la expresión del resultado).
Numerosos trabajos y estudios han intentado subsanar esta carencia de la proteína de guisante. La PDCAAS inferior a 1 se debe, al menos en parte, a la presencia de factores antinutricionales extraídos conjuntamente con la proteína de guisante. Pueden mencionarse, por ejemplo, los factores antitrípsicos que, al inhibir la tripsina digestiva, alteran la digestión de la proteína. Por tanto, el solicitante ha desarrollado un procedimiento de preparación de una composición de proteínas de guisante, que comprende principalmente globulinas y que tiene un bajo contenido en factores antinutricionales (véase el documento WO2007017572). La PDCAAS de esta composición se mejora netamente al alcanzar un valor del 93 % (o 0,93) (véase “Vegetable Protein: A winner?” , C. Lefranc-Millot, 2014). Con el fin de alcanzar el valor de PDCAAS de 1, una solución bien conocida consiste en añadir a esta composición una mezcla de proteínas extraídas del trigo (véase también en “Vegetable Protein: A winner?” , C. Lefranc-Millot, 2014). Sin embargo, esta sofisticada solución presenta varias desventajas, tales como la necesidad de encadenar varias etapas, con el fin de obtener la proteína deseada, y el uso de proteínas de trigo susceptibles de contener trazas de gluten.
Además, aunque puede contemplarse obtener una proteína con una PDCAAS de 1, mediante el mezclado de proteínas distintas del guisante, se obtiene una mezcla que pierde las propiedades funcionales de dicha proteína de guisante, en particular, su poder emulsionante. La conservación de un poder emulsionante, al tiempo que se aumenta su PDCAAS, con el fin de poder formularse fácilmente en recetas alimentarias, es un requisito principal para ciertas aplicaciones industriales, en particular, en los campos alimentario, farmacéutico y cosmético.
Por tanto, sigue existiendo una necesidad no satisfecha de una proteína extraída únicamente del guisante, cuya calidad nutricional sea equivalente a la de las proteínas animales, y cuyas propiedades funcionales, en particular, su actividad emulsionante, sigan siendo altas
Es mérito del solicitante haber entablado trabajos para responder a estas necesidades y haber elaborado la presente invención. En particular, el solicitante ha desarrollado una composición que tiene una PDCAAS de 1, que comprende únicamente proteínas extraídas del guisante, mezclando la composición proteica de la solicitud WO2007017572, la fracción de globulina del guisante, con un extracto de guisante rico en albúminas. El experto en la técnica no habría contemplado esta solución, ya que los extractos de guisante ricos en albúminas, también presentan un fuerte contenido en factores antitrípsicos. Los factores antitrípsicos son albúminas de bajo peso molecular, de 8 a 10 kDa, que pueden unirse de manera irreversible a los sitios activos de la tripsina. De este modo, impiden la hidrólisis gastrointestinal de las proteínas ingeridas por las proteasas y, por tanto, reducen la digestibilidad de las proteínas y su PDCAAS. Al reducir el contenido en factores antitrípsicos de extractos de guisante ricos en albúminas, y combinarlos con extractos de guisante ricos en globulinas, el solicitante ha podido obtener una composición de proteínas de guisante de excelente calidad nutricional.
Además, la mezcla de la composición proteica de la solicitud WO2007017572, la fracción de globulina del guisante, con un extracto de guisante rico en albúminas, se realiza:
- usando un extracto de guisante rico en albúminas particular, ya que su actividad emulsionante es superior a 600 ml de aceite por gramo de proteínas, preferiblemente superior a 800 ml de aceite por gramo de proteínas, aún más preferiblemente superior a 1000 ml de aceite por gramo de proteínas.
- y realizando esta mezcla por vía húmeda, y después secando la disolución así obtenida, preferiblemente mediante atomización.
Descripción detallada
Un primer objeto de la presente invención, es una composición de proteínas de guisante que comprende globulinas y albúminas, caracterizada por que el extracto seco de la composición:
- comprende al menos el 80 % en peso, preferiblemente del 80 al 99 % en peso, más preferiblemente del 85 al 98 % en peso, del 90 al 97 % en peso, del 92 al 95 % en peso de proteínas con respecto al peso del extracto seco;
- presenta una razón en masa de las globulinas, con respecto a las albúminas, de 65/35 a 85/15, preferiblemente de 70/30 a 82/18, más preferiblemente de 75/25 a 80/20,
presentando las albúminas una actividad emulsionante superior a 600 ml de aceite de maíz por gramo de albúminas,
y presentando el extracto seco de la composición un contenido en factores antitrípsicos, de 1 a 5 UIT/mg.
De manera preferida, la composición se caracteriza por una actividad emulsionante superior a 300 ml de aceite por gramo de proteínas, preferiblemente comprendida entre 300 y 500 ml de aceite por gramo de proteínas, preferiblemente entre 350 y 450.
Un segundo objeto de la presente invención, es un procedimiento de preparación de una composición de proteínas de guisante, según la invención, que comprende las siguientes etapas:
a) extraer las globulinas y las albúminas del guisante, para obtener una fracción proteica;
b) separar las globulinas de las albúminas, para obtener una fracción enriquecida en globulinas y una fracción enriquecida en albúminas;
c) reducir el contenido en factores antitrípsicos de la fracción enriquecida en albúminas, para obtener una fracción enriquecida en albúminas tratada, con un procedimiento que comprende las siguientes etapas:
c-i) realizar una microfiltración, o una centrifugación, de la fracción enriquecida en albúminas, para obtener un permeado de microfiltración o un sobrenadante de centrifugación; y
c-ii) realizar una ultrafiltración de dicho permeado de microfiltración o de dicho sobrenadante de centrifugación, para obtener un retenido de ultrafiltración, correspondiente a la fracción enriquecida en albúminas tratada;
d) ajustar el pH a un valor comprendido entre 6,5 y 7,5, después calentar la fracción enriquecida en albúminas tratada, a una temperatura comprendida entre 130 °C y 150 °C, preferiblemente a 140 0C, durante un periodo de tiempo comprendido entre 5 y 15 segundos, preferiblemente 10 segundos, para obtener una fracción enriquecida en albúminas termizada, cuya actividad emulsionante es superior a 600 ml de aceite por gramo de proteínas, preferiblemente superior a 800 ml de aceite por gramo de proteínas, aún más preferiblemente superior a 1000 ml de aceite por gramo de proteínas;
e) mezclar, en presencia de agua, la fracción enriquecida en globulinas y la fracción enriquecida en albúminas termizada, de manera que el extracto seco de la mezcla presente una razón en masa de las globulinas, con respecto a las albúminas, de 65/35 a 85/15, preferiblemente de 70/30 a 82/18, más preferiblemente de 75/25 a 80/20;
f) secar la disolución así obtenida.
De manera preferida, la etapa d) se realiza ajustando el pH entre 6 y 8, preferiblemente entre 6,5 y 7,5, y calentando entre 130 °C y 150 °C, preferiblemente a 140 °C, con un tiempo de tratamiento comprendido entre 5 y 15 segundos, preferiblemente de 10 segundos.
De manera preferida, la etapa f) se realiza mediante atomización, preferiblemente mediante atomización denominada “de efecto múltiple” .
Un tercer objeto de la presente invención, es el uso de la composición de proteínas de guisante, según la invención, en una composición alimenticia o farmacéutica.
El término “guisante” debe entenderse en la presente solicitud, como todas las variedades de tipo natural de “guisante liso” (“smooth pea” ), y todas las variedades mutantes de “guisante liso” y de “guisante rugoso” (“wrinkled pea” ).
El término “proteína” debe entenderse en la presente solicitud, como las macromoléculas formadas por una o varias cadenas polipeptídicas constituidas por el encadenamiento de restos de aminoácidos unidos entre sí mediante enlaces peptídicos. En el contexto particular de las proteínas de guisante, la presente invención se refiere, más particularmente, a las globulinas (aproximadamente el 50-60 % en peso de las proteínas del guisante) y las albúminas (el 20-25 % en peso de las proteínas del guisante). Las globulinas de guisante se subdividen principalmente en tres subfamilias: las legúminas, las vicilinas y las convicilinas. Las albúminas de guisante se subdividen principalmente en dos familias, denominadas PA1 y PA2.
La expresión “factores antitrípsicos” debe entenderse en la presente solicitud, como el conjunto de los compuestos que poseen una actividad que inhibe las proteasas digestivas, en particular, la tripsina. El método de cálculo del contenido en factores antitrípsicos de la composición según la invención, se detalla en los ejemplos de la presente solicitud.
El término “ PDCAAS” debe entenderse en la presente invención, como la “ Protein Digestibility Corrected Amino Acid Scoring” , o puntuación de aminoácidos corregida por la digestibilidad de las proteínas. Este método es el más usado en la actualidad para estimar la calidad proteica de los alimentos destinados a la alimentación humana. La PDCAAS evalúa la calidad de las proteínas, en función de dos criterios: las necesidades de aminoácidos esenciales del ser humano, según las recomendaciones de la FAO, y la digestibilidad de las proteínas. Desde 1989, la OMS y la FAO aconsejan usar este método para determinar la calidad de las proteínas. Se admite que una proteína perfecta, desde un punto de vista nutricional, debe obtener una puntuación de 1 (o del 100 %, según la expresión del resultado). El método de cálculo de la PDCAAS de la composición según la invención, se detalla en los ejemplos de la presente solicitud.
La expresión “ actividad emulsionante” debe entenderse como la cantidad máxima de aceite que puede dispersarse en una disolución acuosa que contiene una cantidad definida de emulsionante, antes de la ruptura o inversión de fase de la emulsión (Sherman, P., 1995. A critique of some methods proposed for evaluating the emulsifying capacity and emulsion stabilizing performance of vegetable proteins. Ital. J. Food Sci., 1:3). Con el fin de cuantificarla, el solicitante ha desarrollado una prueba que permite cuantificarla de manera fácil, rápida y reproducible. Esta expresión, también se conoce con la terminología “concentración micelar crítica” , o “ CMC” .
Los diferentes objetos de la invención se comprenderán mejor en la siguiente descripción detallada de la invención.
La composición objeto de la presente invención, es una composición de proteínas de guisante, que comprende globulinas y albúminas.
A continuación, los términos “proteínas” , “globulinas” y “albúminas” , designan, respectivamente, proteínas, globulinas y albúminas extraídas únicamente del guisante. Por tanto, las proteínas, globulinas y albúminas extraídas de una fuente vegetal distinta del guisante, o de una fuente animal, no se engloban en estos términos. Las globulinas pueden distinguirse de las albúminas mediante diversos métodos bien conocidos por el experto en la técnica, concretamente por su solubilidad en agua, siendo las albúminas solubles en agua pura, mientras que las globulinas solo lo son en agua salada. También pueden identificarse las albúminas y globulinas presentes en una mezcla mediante electroforesis o cromatografía.
El extracto seco de la composición según la invención, comprende al menos el 80 % en peso, preferiblemente del 80 al 99 % en peso, más preferiblemente del 85 al 98 % en peso, del 90 al 97 % en peso, del 92 al 95 % en peso, de proteínas con respecto al peso del extracto seco. Para cuantificar la tasa de proteínas, puede usarse cualquier método de valoración de referencia bien conocido por el experto en la técnica. Preferiblemente, se realiza una valoración del nitrógeno total (en %/bruto), y el resultado se multiplica por el coeficiente 6,25. Esta metodología, bien conocida en el campo de las proteínas vegetales, se basa en el hecho de que las proteínas contienen, por término medio, un 16 % de nitrógeno. También puede usarse cualquier método de valoración de la materia seca bien conocido por el experto en la técnica.
Además, el extracto seco de la composición según la invención, presenta una razón en masa de las globulinas, con respecto a las albúminas, de 65/35 a 85/15, preferiblemente de 70/30 a 82/18, más preferiblemente de 75/25 a 80/20. Según un modo de realización particular, las albúminas contenidas en la composición según la invención, consisten, esencialmente, en albúminas de tipo PA1 y PA2, y en lectinas. Por tanto, el porcentaje en peso de los factores antitrípsicos con respecto al peso de las proteínas de la composición según la invención, es inferior al porcentaje en peso de los factores antitrípsicos con respecto al peso de las proteínas en el guisante en el estado natural. Preferiblemente, el extracto seco de la composición según la invención, presenta un contenido en factores antitrípsicos de 1 a 5 UIT/mg. El contenido en factores antitrípsicos puede medirse concretamente según el procedimiento descrito a continuación.
Las albúminas de la composición según la invención, presentan una actividad emulsionante superior a 600, preferiblemente superior a 800, más preferiblemente superior a 1000 ml, de aceite de maíz por gramo de albúminas. La actividad emulsionante se define como la cantidad máxima de aceite que puede dispersarse en una disolución acuosa que contiene una cantidad definida de emulsionante, antes de la ruptura o inversión de fase de la emulsión (Sherman, 1995). Con el fin de cuantificarla, el solicitante ha desarrollado una prueba que permite cuantificarla de manera fácil, rápida y reproducible. Este procedimiento consiste en poner en práctica las siguientes etapas:
1. se dispersan 0,2 g de la muestra del producto, en 20 ml de agua;
2. se homogeneiza la disolución, con un aparato Ultraturax IKA T25, durante 30 s, a una velocidad de 9500 revoluciones por minuto (rpm);
3. se añaden 20 ml de aceite de maíz, comercializado con la denominación AMPHORA por la empresa CARGILL, con homogeneización en las mismas condiciones que las de la etapa 2 anterior;
4. se centrifuga durante 5 minutos, a 3100 g;
a. si se obtiene una buena emulsión, se reinicia la prueba en la etapa 1, aumentando las cantidades de agua y de aceite de maíz en un 50 %;
b. si se obtiene una mala emulsión, por ejemplo, una separación de fases, se reinicia la prueba en la etapa 1, reduciendo las cantidades de agua y de aceite de maíz en un 50 %.
De este modo, la cantidad máxima de aceite (Cmáx en ml) que puede emulsionarse, se determina de manera iterativa. Por tanto, la actividad emulsionante es la cantidad máxima de aceite de maíz que puede emulsionarse, por gramo de producto.
Actividad emulsionante = (Cmáx / 0,2) * 100
Pueden obtenerse albúminas que presenten una actividad emulsionante superior a 600 ml de aceite de maíz por gramo de albúminas, concretamente mediante calentamiento de una fracción proteica que comprenda albúminas, tal como se describe en la etapa d) del procedimiento que se indica continuación.
Según una realización particular, la composición según la invención, presenta una PDCAAS igual a 1 (o al 100 %, según la expresión de los resultados). En efecto, el bajo contenido en factores antitrípsicos de la composición según la invención, le confiere una buena digestibilidad. La razón en masa de las globulinas, con respecto a las albúminas, en la composición según la invención, contribuye, además, a un buen equilibrio de los aminoácidos. La presencia de albúminas permite, concretamente, enriquecer la composición en aminoácidos azufrados. De este modo, la composición según la invención, presenta una excelente calidad nutricional.
La composición según la invención, puede obtenerse, concretamente, mediante el procedimiento de preparación de una composición de proteínas de guisante, descrito a continuación.
El procedimiento de preparación de una composición de proteínas de guisante, objeto de la presente invención, comprende una etapa a) en donde las globulinas y las albúminas se extraen del guisante, para obtener una fracción proteica.
Según una realización preferible, en la etapa a) las globulinas y las albúminas se extraen del guisante, con un procedimiento que comprende las siguientes etapas:
a-i) triturar guisantes;
a-ii) introducir los guisantes triturados en una disolución acuosa, para obtener una fase sólida A en suspensión, en una fase líquida B; y
a-iii) separar la fase líquida B, correspondiente a la fracción proteica, de la fase sólida A.
Un procedimiento de este tipo se describe concretamente en la solicitud de patente EP1400537.
Los guisantes puestos en práctica en la etapa a-i), habrán podido someterse previamente a etapas bien conocidas por el experto en la técnica, tales como, concretamente, una limpieza (eliminación de las partículas no deseadas, tales como piedras, insectos muertos, residuos de tierra, etc.) o bien, incluso, la eliminación de las fibras externas del guisante (envuelta externa celulósica), mediante una etapa bien conocida, denominada decorticado, en inglés, “ dehulling” .
En la etapa a-i), los guisantes pueden triturarse sin agua (procedimiento denominado, de “trituración en seco” ). Según una realización alternativa, los guisantes pueden triturarse con agua (procedimiento denominado de “trituración en húmedo” ). En este caso, la etapa a-ii) no se pone en práctica, ya que al final de la etapa de trituración en húmedo se obtiene directamente una fase sólida A en suspensión, en una fase líquida B.
En la etapa a-ii), el pH de la disolución acuosa puede estar, concretamente, comprendido entre 6,2 y 7, y la temperatura de la disolución acuosa puede estar, concretamente, comprendida entre 5 y 20 0C.
La etapa a-iii) permite separar la fase líquida B de la fase sólida A. La fase líquida B corresponde a la fracción proteica, y también se denomina “fracción soluble” . Contiene las proteínas, en particular, las globulinas y las albúminas, así como otros compuestos solubles en la fase acuosa, en particular, sales, aminoácidos y glúcidos. La fase sólida A contiene, por su parte, las fibras de guisante y almidón.
Preferiblemente, la fase líquida B y la fase sólida A se separan mediante fraccionamiento. La separación mediante fraccionamiento puede realizarse, concretamente, por medio de decantadores centrífugos o de hidrociclones.
El procedimiento según la invención, comprende una etapa b), en donde se separan las globulinas y las albúminas, para obtener una fracción enriquecida en globulinas y una fracción enriquecida en albúminas.
Por “fracción enriquecida en globulinas” y “fracción enriquecida en albúminas” , se entiende una fracción que tiene un porcentaje en peso de globulinas, respectivamente, de albúminas, con respecto al peso de las proteínas en dicha fracción, que es superior al porcentaje en peso de globulinas, respectivamente, de albúminas, con respecto al peso de las proteínas en el guisante en el estado natural. Por tanto, el enriquecimiento corresponde al porcentaje de aumento de la proporción de globulinas, respectivamente, de albúminas, entre el guisante en el estado natural y la fracción enriquecida. En particular, el enriquecimiento de la fracción enriquecida es de al menos el 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, o 50 %, con respecto al guisante en el estado natural. El enriquecimiento puede obtenerse, concretamente, mediante purificación y/o concentración de las fracciones proteicas de interés, en globulinas y en albúminas. Estas fracciones, según el procedimiento aplicado, pueden presentarse en forma hidratada o seca.
La etapa b) puede ponerse en práctica, concretamente, mediante precipitación de las proteínas a su pH isoeléctrico, o mediante separación por membrana, por ejemplo, mediante ultrafiltración.
Según un modo de realización preferible, en la etapa b) las globulinas se separan de las albúminas, con un procedimiento que comprende las siguientes etapas:
b-i) hacer flocular las globulinas de la fracción proteica, para obtener una fase sólida C en suspensión, en una fase líquida D; y
b-ii) separar la fase líquida D, que contiene las albúminas, de la fase sólida C, que contiene las globulinas.
Preferiblemente, en la etapa b-i), la floculación de las globulinas se realiza llevando el pH de la fracción proteica al pH isoeléctrico de las globulinas. Más preferiblemente, el pH de la fracción proteica se ajusta a 4,5. La floculación de las proteínas puede realizarse, concretamente, calentando la fracción proteica a una temperatura de 30 a 70 0C, en particular durante de 5 a 30 minutos, más particularmente entre 10 y 30 minutos.
En la etapa b-ii), la fase sólida C (también denominada “flóculo” ), se separa preferiblemente de la fase líquida D, mediante centrifugación. La fase sólida C corresponde a la fracción enriquecida en globulinas, y comprende las globulinas. La fase líquida D corresponde a la fracción enriquecida en albúminas, y comprende las albúminas, así como otros compuestos solubles en fase acuosa, en particular, sales, aminoácidos y glúcidos.
El procedimiento según la invención, comprende una etapa c), en donde se reduce el contenido en factores antitrípsicos de la fracción enriquecida en albúminas, para obtener una fracción enriquecida en albúminas tratada.
Según una realización preferible, en la etapa c), la fracción enriquecida en albúminas tratada, presenta un contenido en factores antitrípsicos en el extracto seco, de 20 a 80 UIT/mg, preferiblemente de 30 a 50 UIT/mg.
En la etapa c), el contenido en factores antitrípsicos de la fracción enriquecida en albúmina, se reduce con un procedimiento que comprende las siguientes etapas:
c-i) realizar una microfiltración o una centrifugación de la fracción enriquecida en albúminas, para obtener un permeado de microfiltración o un sobrenadante de centrifugación; y
c-ii) realizar una ultrafiltración de dicho permeado de microfiltración o de dicho sobrenadante de centrifugación, para obtener un retenido de ultrafiltración, correspondiente a la fracción enriquecida en albúminas tratada.
La microfiltración de la etapa c-i) conduce a un permeado y a un retenido de microfiltración. Es el permeado el que se trata a continuación, en la etapa posterior c-ii) de ultrafiltración. La centrifugación de la etapa c-i) conduce, por su parte, a un sobrenadante y a un sedimento de centrifugación. Es el sobrenadante el que se trata a continuación, en la etapa posterior c-ii) de ultrafiltración.
Cuando la etapa c-i) es una microfiltración, ésta es, preferiblemente, una microfiltración tangencial en membrana. Más particularmente, la microfiltración tangencial se realiza preferiblemente con una membrana cerámica que presenta una porosidad de 0,01 pm a 1 pm, preferiblemente de 0,05 pm a 0,5 pm.
La etapa c-ii) de ultrafiltración se realiza con el permeado de microfiltración o con el sobrenadante de centrifugación. Permite obtener, por un lado, un retenido de ultrafiltración rico en albúminas y, por otro lado, un permeado rico en sales, en aminoácidos y en glúcidos. Más particularmente, se recomienda realizar la ultrafiltración con una membrana que presente un umbral de corte comprendido entre 0,1 y 0,5 pm, manteniéndose la presión transmembrana inferior a 4 bar.
El procedimiento según la invención, comprende una etapa d), en donde la fracción enriquecida en albúminas tratada, se somete a un ajuste de pH, y después a un calentamiento, para obtener una fracción enriquecida en albúminas termizada. Esta etapa permite, concretamente, obtener albúminas que presenten una actividad emulsionante superior a 600 ml de aceite de maíz por gramo de albúminas.
En la etapa d), el pH de la fracción enriquecida en albúminas tratada, se ajusta a un valor comprendido entre 6 y 8, preferiblemente entre 6,5 y 7,5. El pH de la fracción enriquecida en albúminas tratada, puede ajustarse, concretamente, mediante adición de una base elegida entre sosa, potasa o amoniaco, preferiblemente sosa. Debe observarse, que debe evitarse el uso de carbonato, ya que tiene una acción nefasta sobre el gusto de la fracción de albúmina obtenida.
Después de ajustar el pH, el calentamiento de la fracción enriquecida en albúminas tratada, es un calentamiento de tipo UHT, es decir, un calentamiento a una temperatura muy alta durante un tiempo corto.
En la etapa d), la fracción enriquecida en albúminas tratada, se calienta a una temperatura comprendida entre 130 0C y 150 0C, preferiblemente a 140 0C, durante un periodo de tiempo comprendido entre 5 y 15 segundos, preferiblemente 10 segundos.
El procedimiento según la invención, comprende una etapa e), en donde se mezclan la fracción enriquecida en globulinas y la fracción enriquecida en albúminas termizada, de manera que el extracto seco de la mezcla presente una razón en masa de las globulinas, con respecto a las albúminas, de 65/35 a 85/15, preferiblemente de 70/30 a 82/18, más preferiblemente de 75/25 a 80/20.
La fracción enriquecida en globulinas y la fracción enriquecida en albúminas termizada, se mezclan en medio húmedo y, a continuación, se seca dicha mezcla. La mezcla en medio húmedo puede realizarse, concretamente, en cualquier recipiente conveniente para ello, preferiblemente, equipado con un sistema de agitación adecuado, tal como un árbol móvil equipado con palas o turbinas. Una vez obtenida una mezcla homogénea, se seca mediante técnicas bien conocidas por el experto en la técnica, tal como atomización, preferiblemente, la atomización denominada “de efecto múltiple” , o bien la liofilización.
El procedimiento según la invención, puede comprender, además, una o varias etapas opcionales, antes y/o después de una de las etapas a), b), c), d) o e). Según un modo de realización particular, el procedimiento según la invención, puede comprender una etapa de hidrólisis enzimática de la fracción proteica enriquecida en globulinas, y/o de la fracción proteica enriquecida en albúminas tratada, entre la etapa c) y la etapa e). El tipo de enzima que se utiliza en la reacción de hidrólisis enzimática es, preferiblemente, una enzima del grupo de las proteasas.
Sin limitarse a ninguna teoría, el solicitante ha constatado que es la elección
• de una fracción rica en albúminas particular, ya que su actividad emulsionante es superior a 600 ml de aceite por gramo de proteínas, preferiblemente superior a 800 ml de aceite por gramo de proteínas, aún más preferiblemente superior a 1000 ml de aceite por gramo de proteínas,
• después, su mezcla por vía húmeda con una fracción rica en globulina, seguida de un secado de la disolución así obtenida, preferiblemente mediante atomización,
lo que permite obtener las propiedades únicas de la composición objeto de la presente invención.
La presente invención, también tiene por objeto el uso de la composición de proteínas de guisante, según la invención, en una composición alimenticia o farmacéutica.
En efecto, debido a su excelente calidad nutricional y a su baja alergenicidad, dicha composición de proteínas de guisante es de gran interés en numerosas aplicaciones industriales, en particular, en la industria agroalimentaria o farmacéutica, y en la nutrición animal.
Por composición alimenticia, se entiende una composición destinada a la alimentación humana o animal. El término composición alimenticia incluye productos y complementos alimenticios. Por composición farmacéutica, se entiende una composición destinada a un uso terapéutico.
Los siguientes ejemplos permiten ilustrar mejor la solicitud, sin por ello limitar su alcance.
Ejemplo 1: Producción de harina de guisante y de las fracciones enriquecidas, respectivamente, en globulinas y en albúminas de guisante.
Inicialmente, se prepara harina de guisante, mediante trituración de guisantes forrajeros decorticados, en una trituradora de martillos de tipo ALPINE, equipada con una rejilla de 100 pm. Esta harina se denominará “ harina de guisante” .
A continuación, 300 kg de harina de guisante al 87 % en peso de materia seca, se sumergen en agua a la concentración final del 25 % en peso de materia seca (MS), a un pH de 6,5. Después, se introducen 1044 kg de suspensión de harina al 25 % en peso de MS (es decir, 261 kg de harina seca) con 500 kg de agua, en una batería de hidrociclones compuesta por 14 etapas. Se alimenta de la suspensión de harina en la etapa n.° 5. Esta separación conduce a la obtención de una fase ligera, que corresponde a la salida de la etapa n.° 1. Está constituida por una mezcla de proteínas, fibras y compuestos solubles. Esta fase ligera en la salida de los hidrociclones, contiene en mezcla (142 kg de MS en total): las fibras (aproximadamente el 14,8 % en peso, es decir, 21 kg de MS), las proteínas (aproximadamente el 42,8 % en peso, es decir, 60,8 kg de MS) y los compuestos solubles (aproximadamente el 42,4 % en peso, es decir, 60,2 kg de MS). Esta fracción presenta un contenido en MS del 11,4 % en peso. Se procede a la separación de las fibras, sobre decantadores centrífugos de tipo WESTFALIA, empleados en una unidad industrial feculera de tratamiento de patata. La fase ligera en la salida del decantador centrífugo contiene una mezcla de proteínas y de compuestos solubles, mientras que la fase pesada contiene las fibras de guisante. La fase pesada contiene 105 kg de fibras al 20 % en peso de MS. Se constata que casi todas las fibras se encuentran claramente en esta fracción. En cuanto a la fracción de proteínas y materias solubles, esta contiene 1142 kg de una mezcla en disolución de materias solubles y de proteínas (fracción al 6 % en peso de MS). Se procede a la floculación de las proteínas a su punto isoeléctrico, mediante ajuste de la fase ligera en la salida del decantador centrífugo, a un pH de 4,5, y calentamiento a 50 0C. Las proteínas así puestas a flocular, se dejan 10 minutos en una cuba de maduración. Después de la precipitación de las proteínas, se procede a una decantación centrífuga, que permite recuperar sedimento que contiene 56 kg de proteínas (el 86 % de N x 6,25 en seco), al 20 % en peso de MS, y un sobrenadante que contiene, entre otras cosas, la fracción proteica que contiene las albúminas. Este sedimento corresponde a la fracción proteica enriquecida en globulinas, y se denominará “fracción enriquecida en globulinas” . El sobrenadante corresponde a la fracción proteica enriquecida en albúminas, y se denominará “fracción enriquecida en albúminas” .
A continuación, se procede al refinado de la fracción enriquecida en albúminas. Se ajusta su pH a 7,0, mediante la adición de sosa al 50 %. La temperatura de la suspensión así obtenida, se lleva a 70 0C. La disolución se bombea a través de una unidad de microfiltración equipada con membranas cerámicas de tipo Inside Ceram®, que tienen un umbral de corte de 0,14 pm (19 canales de 4,5 mm). A lo largo de toda la filtración, la temperatura se regula a 60 0C, y la presión transmembrana se mantiene a un valor comprendido entre 0,4 y 0,6 bar. De este modo, se recuperan 707 litros de permeado de microfiltración y 1768 litros de retenido de microfiltración. A través de una unidad de ultrafiltración, se bombean 550 litros del permeado. La unidad de ultrafiltración está equipada con membranas cerámicas de tipo KERASEP® BX, comercializadas por la empresa NOVASEP, y que tienen un umbral de corte de 15 kDa (7 canales de 6 mm). A lo largo de toda la filtración, la temperatura se regula a 60 °C, y la presión transmembrana se mantiene a un valor comprendido entre 1 y 3 bar. De este modo, se recuperan 467 litros de permeado de ultrafiltración y 33 litros de retenido, que contienen el 75 % en peso de proteínas al 7,2 % en peso de MS. Este retenido de ultrafiltración corresponde a la fracción proteica enriquecida en albúminas tratada, y se denominará “fracción enriquecida en albúminas tratada” .
Después, el pH de la fracción enriquecida en albúminas tratada, se ajusta con agitación a un pH de 6,8, mediante la adición de sosa concentrada al 50 %. A continuación, se aplica un tratamiento térmico UHT, haciendo pasar la fracción enriquecida en albúminas tratada, sobre un bastidor VOMATEC, a una temperatura de 140 0C, durante un tiempo de contacto de unos diez segundos, y después sometiendo a evaporación ultrarrápida al vacío, a aproximadamente 90 0C. El producto final se denominará “fracción enriquecida en albúminas termizada” .
Ejemplo 2: Preparación de composiciones de proteínas de guisante según la invención
Se usa una cuba de acero inoxidable equipada con un agitador motorizado. En esta cuba, se introducen 1,89 kg de “fracción enriquecida en globulinas” y 2 kg de “fracción enriquecida en albúminas termizada” . Esta mezcla permite obtener una razón, expresada en porcentaje relativo de materia seca, entre la “fracción enriquecida en globulinas” y la “fracción enriquecida en albúminas termizada” , de 75/25. A continuación, se enciende el agitador motorizado, y el producto se homogeneiza durante de 15 a 30 minutos. A continuación, la mezcla se envía a una torre de atomización de efecto simple, para secarse. De este modo, se recupera un polvo, con una valoración del 95 % en peso de MS. El producto se denominará “composición proteica de guisante 75/25” .
Se usa de nuevo la cuba anterior de acero inoxidable equipada con un agitador motorizado. En esta cuba, se introducen 2,5 kg de “fracción enriquecida en globulinas” y 2 kg de “fracción enriquecida en albúminas termizada” . Esta mezcla permite obtener una razón, expresada en porcentaje relativo de materia seca, entre la “fracción enriquecida en globulinas” y la “fracción enriquecida en albúminas termizada” , de 80/20. A continuación, se enciende el agitador motorizado, y el producto se homogeneiza durante de 15 a 30 minutos. A continuación, la mezcla se envía a una torre de atomización de efecto simple, para secarse. De este modo, se recupera un polvo, con una valoración del 96 % en peso de MS. El producto se denominará “composición proteica de guisante 80/20” .
Ejemplo 2 bis: Preparación de composiciones de proteínas de guisante, que no forma parte de la invención, usando la “fracción enriquecida en albúminas tratada”
Se usa una cuba de acero inoxidable equipada con un agitador motorizado. En esta cuba, se introducen 1,89 kg de “fracción enriquecida en globulinas” y 2 kg de “fracción enriquecida en albúminas tratada” . Como se describió anteriormente en el ejemplo 2, esta fracción no se neutraliza a 6,8 y no se somete a tratamiento UHT. Esta mezcla permite obtener una razón, expresada en porcentaje relativo de materia seca, entre la “fracción enriquecida en globulinas” y la “fracción enriquecida en albúminas tratada” , de 75/25. A continuación, se enciende el agitador motorizado, y el producto se homogeneiza durante de 15 a 30 minutos. A continuación, la mezcla se envía a una torre de atomización de efecto simple, para secarse. De este modo, se recupera un polvo, con una valoración del 95 % en peso de MS. El producto se denominará “composición proteica de guisante 75/25” .
Ejemplo 3: Metodología del cálculo de la digestibilidad y de la PDCAAS
La medición de la digestibilidad proteica en la rata, se describe en el siguiente artículo de la FAO: “ Protein Quality Evaluation. Report of a Joint FAO/WHO Expert Consultation. Roma, Italia” .
Para ello, el alimento experimental está compuesto por el 10 % en peso de las proteínas que se van a analizar, el 1 % en peso de una mezcla de vitaminas AlN93, el 3,5 % en peso de una mezcla de minerales AIN93, el 0,2 % en peso de bitartrato de colina, el 5 % en peso de celulosa, y el 10 % en peso de aceite de maíz. El alimento se completa hasta el 100 %, con almidón de maíz.
Este mismo alimento, pero sin proteínas, se usará como control del ensayo. Para ello, se sustituirán las proteínas por almidón de maíz.
Ratas Sprague-Dawley en crecimiento (con un peso comprendido entre 50 y 70 g, al inicio del ensayo), se alojarán individualmente en jaulas metabólicas, a una temperatura comprendida entre 18 y 24 0C, y una humedad comprendida entre el 40 y el 70 %. Las ratas se alimentarán con un pienso convencional, al menos 2 días antes del inicio del ensayo. A continuación, se alimentan con las dietas experimentales, durante un periodo de tiempo mínimo de 9 días, constituido por un periodo inicial de aclimatación a las dietas de 4 días, seguido de un periodo de recogida de heces de 5 días. Durante todo el estudio, se suministra agua a voluntad. Las heces así recogidas, diariamente se pesan, se liofilizan durante 24 horas, y se trituran. La medición del nitrógeno contenido en el alimento y en las heces, permitirá calcular la digestibilidad proteica. El método de medición usado es el método de Kjeldahl.
El nitrógeno ingerido y el nitrógeno excretado, se obtienen multiplicando la ingesta alimentaria, o el peso de las heces, por las tasas de nitrógeno respectivas. La tasa de nitrógeno basal se obtiene midiendo el nitrógeno fecal de los animales alimentados con la dieta que no contiene proteínas.
La digestibilidad proteica se obtiene de la siguiente manera:
Digestibilidad = [nitrógeno ingerido -(nitrógeno fecal - nitrógeno basal)] / nitrógeno ingerido * 100
El aminograma, o perfil de aminoácidos totales, se establece con el método oficial NF EN ISO13903:2005.
La puntuación de aminoácidos se determina como el aminoácido esencial limitante con respecto al perfil de referencia determinado en el adulto. Para obtenerla, hay que calcular la siguiente razón: [mg del aminoácido contenido en 1 g de la proteína de prueba] / [mg del aminoácido del perfil de referencia]. El valor más pequeño representa la puntuación de aminoácidos.
La PDCAAS (“ Protein digestibility corrected amino acid score” ) se obtiene multiplicando esta puntuación de aminoácido limitante, por la digestibilidad proteica determinada en la rata.
La FAO describe el perfil de referencia en el adulto, en su artículo: “ Protein and amino acid requirements in human nutrition. Report of a joint WHO/FAO/UNU expert consultation”. Ginebra, Suiza. 2007.
Figure imgf000010_0002
Ejemplo 4: Metodología de medición del contenido en factores antitrípsicos
El método de medición del contenido en factores antitrípsicos, consiste en extraer con sosa los inhibidores de la tripsina. Volúmenes crecientes de la muestra diluida, se ponen en contacto con un exceso de tripsina, en presencia de N-alfa-benzoil-D,L-arginina-p-nitroanilida (BAPNA), que se hidroliza en forma de p-nitroanilina, un compuesto que absorbe a 410 nm. Después de bloquear la reacción con ácido acético, se mide el aumento de la coloración con el espectrofotómetro a 410 nm. Después, se calcula el contenido en inhibidores, a partir de la velocidad de disminución de la coloración. Una unidad de tripsina se define de manera arbitraria, como la cantidad de enzima necesaria para provocar un aumento de 0,01 unidades de la absorbancia a 410 nm, por 10 ml de mezcla de reacción, en las condiciones del método AOCS Ba 12-75. El contenido en factores antitrípsicos, se expresa en unidades de inhibición de la tripsina, por mg de muestra que se va a analizar (UIT/mg).
Ejemplo 5: Comparación de las diferentes fracciones
En la siguiente tabla, se resumen los análisis de la PDCAAS (según el Ejemplo 3), el contenido en factores antitrípsicos (según el Ejemplo 4), y la capacidad emulsionante (según el método explicado en la descripción).
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000011_0001
Estos ejemplos demuestran claramente la concentración de factores antitrípsicos en la fracción enriquecida en albúminas, confirmando, así, la enseñanza general del campo técnico, de que estas fracciones de bajo peso molecular e hidrosolubles, son ricas en factores antitrípsicos. Por tanto, el experto en la técnica habría desistido de reutilizar esta fracción, con la intención de mejorar la PDCAAS de la fracción enriquecida en globulinas. En su lugar, habría optado por usar fuentes complementarias, como las proteínas de trigo, tal como se enseña en la técnica anterior. El solicitante ha ido más allá de esta enseñanza, y ha desarrollado una solución que permite obtener una proteína cuya PDCAAS es igual a 1, basándose únicamente en fracciones proteicas procedentes del guisante. Ejemplo 8: Realización de una de bebida de tipo “ Ready To Drink’ o “ Lista para Beber”
Las diferentes composiciones se comparan mediante su uso en la formulación de bebidas denominadas “ listas para beber” o “ Ready To Drink” . En la siguiente tabla se resumen los diferentes componentes:
Figure imgf000011_0002
El procedimiento de producción de las bebidas, es el siguiente:
• mezclar en seco polvos (proteínas, maltodextrinas y sacarosa),
• calentar el agua a 50 0C, añadir los polvos, dispersar con un agitador Silverson durante 30 min a 50 0C, 3500 rpm, añadir aroma de vainilla,
• mezclar y fundir por separado, la lecitina de soja y el aceite, a 50 0C,
• después de 30 min, añadir la mezcla de lecitina/aceite a la disolución acuosa, mezclar con alta agitación durante 5 min a 10000 rpm,
• calentar a 75 0C,
• homogeneizar a 200 bar en 2 etapas,
• enfriar y almacenar a 4 0C.
Con el fin de cuantificar la calidad de la emulsión en las bebidas, el tamaño de las partículas se mide con un dispositivo Particle Size Analyser 3000, de la empresa MALVERN. D modo representa el tamaño medio de las partículas emulsionadas.
Figure imgf000012_0001
Sólo las bebidas elaboradas con la invención, permiten obtener partículas emulsionadas igual de bien emulsionadas que con el control del 100 % de leche de referencia.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Composición de proteínas de guisante, que comprende globulinas y albúminas, caracterizada por que el extracto seco de la composición:
    - comprende al menos el 80 % en peso, preferiblemente del 80 al 99 % en peso, más preferiblemente del 85 al 98 % en peso, del 90 al 97 % en peso, del 92 al 95 % en peso de proteínas con respecto al peso del extracto seco;
    - presenta una razón en masa de las globulinas, con respecto a las albúminas, de 65/35 a 85/15, preferiblemente de 70/30 a 82/18, más preferiblemente de 75/25 a 80/20,
    presentando las albúminas una actividad emulsionante superior a 600 ml de aceite de maíz por gramo de albúminas,
    y presentando el extracto seco de la composición un contenido en factores antitrípsicos, de 1 a 5 UIT/mg.
  2. 2. Composición según la reivindicación 1, caracterizada por que las albúminas presentan una actividad emulsionante superior a 800, preferiblemente superior a 1000 ml de aceite de maíz por gramo de albúminas.
  3. 3. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada por que presenta una PDCAAS igual a 1.
  4. 4. Procedimiento de preparación de una composición de proteínas de guisante, según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende las siguientes etapas:
    a) extraer las globulinas y las albúminas del guisante, para obtener una fracción proteica;
    b) separar las globulinas de las albúminas, para obtener una fracción enriquecida en globulinas y una fracción enriquecida en albúminas;
    c) reducir el contenido en factores antitrípsicos de la fracción enriquecida en albúminas, para obtener una fracción enriquecida en albúminas tratada, con un procedimiento que comprende las siguientes etapas:
    c-i) realizar una microfiltración o una centrifugación de la fracción enriquecida en albúminas, para obtener un permeado de microfiltración o un sobrenadante de centrifugación; y c-ii) realizar una ultrafiltración de dicho permeado de microfiltración o de dicho sobrenadante de centrifugación, para obtener un retenido de ultrafiltración, correspondiente a la fracción enriquecida en albúminas tratada;
    d) ajustar el pH a un valor comprendido entre 6,5 y 7,5, después calentar la fracción enriquecida en albúminas tratada, a una temperatura comprendida entre 130 °C y 150 °C, preferiblemente a 1400C, durante un periodo de tiempo comprendido entre 5 y 15 segundos, preferiblemente 10 segundos, para obtener una fracción enriquecida en albúminas termizada, cuya actividad emulsionante es superior a 600 ml de aceite de maíz por gramo de proteínas;
    e) mezclar en presencia de agua, la fracción enriquecida en globulinas y la fracción enriquecida en albúminas termizada, de manera que el extracto seco de la mezcla presente una razón en masa de las globulinas, con respecto a las albúminas, de 65/35 a 85/15, preferiblemente de 70/30 a 82/18, más preferiblemente de 75/25 a 80/20;
    f) secar la disolución así obtenida.
  5. 5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que, en la etapa b), las globulinas se separan de las albúminas, con un procedimiento que comprende las siguientes etapas:
    b-i) hacer flocular las globulinas de la fracción proteica, para obtener una fase sólida C en suspensión, en una fase líquida D; y
    b-ii) separar la fase líquida D, que contiene las albúminas, de la fase sólida C, que contiene las globulinas.
  6. 6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado por que, en la etapa c), la fracción enriquecida en albúminas tratada, presenta un contenido en factores antitrípsicos en el extracto seco, de 20 a 80 UIT/mg, preferiblemente de 30 a 50 UIT/mg.
  7. 7. Uso de la composición de proteínas de guisante, tal como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en una composición alimenticia o farmacéutica.
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