ES2954895T3

ES2954895T3 - Procedimiento de elaboración de un producto a partir de material vegetal

Info

Publication number: ES2954895T3
Application number: ES12716210T
Authority: ES
Inventors: Keld Ejdrup Andersen; Jens Christian SØRENSEN; Hilmer SØRENSEN; Anne Dorthe SØRENSEN
Original assignee: Kobenhavns Universitet
Current assignee: Kobenhavns Universitet
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2023-11-27
Anticipated expiration: 2032-03-01
Also published as: WO2012116703A1; MY186103A; CN103402366B; PL2680709T3; HUE062747T2; US20170013859A1; EP2680709B1; CN103402366A; US10292406B2; HRP20231073T1; EP2680709C0; US20140030421A1; EP2680709A1; RS64511B1; US9491958B2; AR085595A1

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para la fabricación de un producto a partir de un material vegetal que comprende las etapas de proporcionar un material vegetal descompuesto que comprende <10 % (p/p) de almidón y <10 % (p/p) de aceite/lípidos; ajustar el pH del material vegetal descompuesto a un valor de pH 3,5 o inferior para proporcionar una suspensión ácida; calentar la suspensión ácida a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 50°C a aproximadamente 80°C; aislar el producto de la suspensión ácida calentada. El producto puede ser un producto proteico o un producto no proteico. En particular, el proceso de la invención proporciona un producto proteico con contenidos reducidos de componentes no proteicos de valor nutricional negativo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de elaboración de un producto a partir de material vegetal

Campo de la invención

Esta invención se refiere a procesos para la elaboración de un producto a partir de un material vegetal. El producto puede ser un producto proteínico o un producto no proteínico. Los procesos de la invención proporcionan productos vegetales para usar en alimentos para animales, productos no alimenticios o destinados al consumo humano. Los productos no alimenticios incluyen adhesivos, pinturas, etc. En particular, los productos proteínicos tienen un contenido reducido de componentes no proteínicos de valor nutricional negativo.

Los procesos se definen por las reivindicaciones adjuntas.

Antecedentes en la técnica conocida

Los procesos para la producción de productos vegetales, p. ej. aislados o concentrados proteínicos o similares, son suficientemente conocidos en la técnica actual. Estos productos vegetales son utilizados habitualmente en alimentos para animales aunque también pueden usarse destinados al consumo humano u otros propósitos. Además de componentes nutricionalmente valiosos, muchas plantas comprenden además componentes de valor nutricional negativo. Los componentes de materia vegetal pueden tener valor nutricional negativo porque ellos disminuyen la digestibilidad de un alimento para animales, o estos componentes pueden inhibir en general el sistema digestivo, o funciones específicas del sistema metabólico de los seres humanos y de los animales. Algunos componentes pueden poseer incluso una toxicidad inherente.

Muchas plantas contienen niveles demasiado altos de inhibidores de hidrolasa o proteasa, cuya eliminación se considera beneficiosa, por ejemplo, cuando ha de usarse un producto proteínico en un alimento para animales. Los inhibidores de proteasa, p. ej. los inhibidores de tripsina, se encuentran en la mayoría de las legumbres pero también se los encuentra en las papas. Los inhibidores de proteasa son en general proteínas hidrofílicas de tamaño pequeño de elevada solubilidad que pueden ser glicosiladas. Por lo tanto, pueden ser difíciles de precipitar, pero normalmente se los puede desactivar térmicamente. Los inhibidores de proteasa tienden a seguir proteína soluble en el procesamiento de material vegetal.

Una gran proporción de una materia vegetal estará constituida por polímeros de azúcares de distintos tamaños. En consecuencia, por ejemplo una materia vegetal puede comprender oligosacáridos y polisacáridos que pueden encontrarse en forma de fibras solubles o insolubles. Un ejemplo de fibra soluble es la de los oligosacáridos de la familia rafinosa. Los oligosacáridos de la familia rafinosa incluyen los compuestos rafinosa, estaquiosa, verbascosa y ajugosa. Estos se encuentran en todas las legumbres y en menor cantidad, en las papas. Son compuestos neutros, que se pueden separar de una solución mediante filtración con membranas, por ejemplo ultrafiltración o nanofiltración.

Las saponinas son compuestos neutros o aniónicos que tienden a seguir a las proteínas durante los procesos de purificación. La solubilidad de las saponinas es bastante alta, si bien pueden precipitar junto con las proteínas. Resulta útil poder aislar por separado las saponinas cuando se procesa materia vegetal, para que su presencia en los productos finales pueda reducirse en gran medida o incluso evitarse, si es necesario. Los efectos de las saponinas van desde producir un sabor desagradable, p. ej. amargo, hasta resultar tóxicas.

El fitato es un componente habitual de la materia vegetal, que tiene valor nutricional negativo, pues, entre otras cosas, reduce la biodisponibilidad de varios minerales. El valor nutricional negativo del fitato se hace notable en el caso de los animales no rumiantes. El fitato tiene una carga altamente negativa y puede extraerse, hasta cierto punto, de las matrices proteínicas de las plantas por medio de un tratamiento mecánico de las paredes celulares vegetales en combinación con un bajo pH, lo que hace que la pared celular se expanda. En general, la solubilidad del fitato es alta a pH bajo, p. ej. menor a 5.

Los alcaloides y heteroaromáticos son compuestos que contienen nitrógeno de bajo peso molecular que se encuentran en concentraciones altísimas en muchas plantas, y pueden resultar tóxicos. Por ejemplo, las semillas de lupino representan un tipo de materia vegetal de origen leguminoso que comprenden alcaloides tóxicos. Los alcaloides son compuestos neutros y pueden extraerse de una materia vegetal por medio de ultrafiltración o nanofiltración o por adsorción a un material hidrofóbico tal como materiales de columna hidrofóbicos. Asimismo se los puede extraer utilizando carbón activado.

Los glicoalcaloides son compuestos alcaloides glicosilados que están en las plantas, por ejemplo papas. Los glicoalcaloides pueden tener sabor amargo o incluso resultar tóxicos. Por lo tanto, es conveniente controlar su presencia en un producto vegetal.

Los fenólicos, por ejemplo polifenólicos, lignina o taninos, el grupo de flavonoides, isoflavonoides, o-difenólicos, son compuestos que están presentes en la materia vegetal y que pueden ser generadores de problemas de calidad, como por ejemplo biodisponibilidad proteínica reducida, pérdida de color o sabor durante el procesamiento del material vegetal. Los procesos de uso habitual en esta especialidad por lo común sólo se concentran en los contaminantes individuales o componentes indeseables. En consecuencia, lo normal es que los procesos actuales fracasen en su intento de dar cuenta de otros componentes excepto el componente de interés y es necesario disponer de mejores procesos que tengan en cuenta más de un único componente contaminante.

Además, los productos proteínicos actuales que provienen de plantas padecen una serie de inconvenientes. Uno de los mayores obstáculos es que la recuperación de proteína de la materia prima vegetal se realiza en general a escala industrial mediante coagulación por calor. Debido a los procesos de coagulación por calor que se utilizan en la actualidad, la proteína se desnaturaliza y, como consecuencia, pierde propiedades funcionales, es decir poder emulsionante, poder espumante, poder termogelante, capacidad hidrofílica, etc. Hasta el requisito más básico de su aplicación en la industria alimenticia, es decir la hidrosolubilidad, apenas puede cumplirse con las proteínas desnaturalizadas por calor.

El documento de patente WO2008/049385 describe un proceso para producir fracciones de proteínas leguminosas coaguladas. Estas se obtienen del jugo de los frutos de las legumbres, que se forma al exprimir secciones específicas de la planta, especialmente los frutos, o mediante extracción líquido/líquido de partes molidas de la planta. El método del documento WO2008/049385 comprende un paso de procesamiento para aumentar las condiciones de precipitación, que puede comprender coagulación calórica de las proteínas, es decir a una temperatura entre 50 y 85°C, en el jugo de los frutos, o precipitación de las proteínas del jugo de los frutos a un pH ácido, es decir 2 a 7, preferiblemente 5 a 7. En particular, se aísla una fracción de proteína determinada mediante el ajuste del pH a un valor que resulta el adecuado para la precipitación junto con una precipitación térmica del sobrenadante del paso previo; se escoge un valor de pH alrededor del punto isoeléctrico de la proteína, en combinación con un aumento de la temperatura por encima de la temperatura ambiente. El documento WO2008/049385 enumera sustancias negativas cuya extracción se considera de importancia. Entre estas están comprendidos los inhibidores de tripsina, el ácido fítico, las lectinas y otros inhibidores de enzimas, inhibidores de la digestión, taninos/ácido tánico, inhibidores de proteasa, polifenoles y azúcares especiales como los azúcares de legumbres. Sin embargo, la información que se brinda en el documento WO2008/049385 solo se relaciona con el perfil proteínico del producto, y hay poco basamento respecto de los componentes nutricionales negativos.

El documento de patente US2008/226810 divulga una composición de proteína de arvejas que tiene un contenido elevado de proteína con un perfil característico de la distribución del peso molecular y un contenido característico de proteína soluble. La composición puede ser producida mediante un proceso que comprende preparar una harina haciendo la molienda de arvejas deshidratadas, suspender la harina de arvejas en agua, fraccionar la suspensión para aislar una porción rica en proteínas, aislar de esta porción un componente proteínico aplicando una técnica de floculación térmica en el punto isoeléctrico de las proteínas, es decir 4,5 aproximadamente, y a una temperatura de entre 40 y 70°C.

En las composiciones de proteína de arvejas del documento US2008/226810 solamente se describen las característica con respecto a componentes proteínicos, y no aparecen considerados otros componentes negativamente nutricionales.

El documento de patente WO2008/144939 describe un proceso para la extracción acuosa de proteínas a partir de harina de semillas oleaginosas de Brassicaceae. El proceso puede incluir una extracción acuosa a partir de una harina de semillas oleaginosas de Brassicaceae a un pH de entre 2,5 y 5,0 y a una temperatura entre 40 y 60°C. Comparando con el documento US2008/226810, los productos del documento WO2008/144939 están relacionados con el perfil de la proteína pero no se tienen en cuenta los componentes no proteínicos.

El documento de patente US 4.697.004 describe un aislado de proteínas de soja con un contenido de aluminio reducido y que no contiene complejos de fitato y ácido fítico. Este aislado se prepara a partir de una materia prima a base de proteína de soja, como por ejemplo harina de soja desgrasada o copos de soja desgrasada en un proceso que comprende la formación de una solución acuosa de proteína de soja en un pH alcalino a partir de materia prima que contiene proteína de soja. Por ejemplo, el pH puede ser de 8 a 10 y la temperatura puede ser superior a 65°C. Luego de esto, la temperatura baja rápidamente hasta 25 a 65°C, y se mantiene la suspensión a esta temperatura para proseguir con la extracción de la proteína de soja de la materia prima. La fracción insoluble que contiene fitatos y carbohidratos es separada por filtración o centrifugación de la fracción de proteínas solubilizada. Estos intervalos térmicos se consideran valores óptimos para disociar la proteína de soja soluble del complejo de ácido fítico y para mantener los fitatos y los derivados de ácido fítico sustancialmente insolubles. Según el documento US 4.697.004, el pH bajo resulta en la formación de un enlace entre el fitato y la proteína.

El documento de patente EP 1528068 se refiere a un método para producir una proteína de soja aislada que comprende el paso de lavar en ácido porotos de soja desgrasados con un medio acuoso en un intervalo de pH 3,0 a 5,0 para extraer y eliminar los componentes séricos. La temperatura de lavado puede ser de 10 a 60°C, lo que se considera un intervalo de temperatura dentro del cual la proteína no resulta desnaturalizada; dentro de lo cual el más preferido es el intervalo de temperatura de 40 a 50°C. En una forma de realización representativa del documento EP 1528068, se resuspenden copos de porotos de soja desgrasados de baja desnaturalización en agua a 45°C, seguido de un ajuste del pH a 4,2 con ácido clorhídrico.

El documento de patente EP 1323353 provee un método para producir una proteína de porotos de soja fraccionada. El método comprende calentar una solución que contiene una proteína de porotos de soja hasta una temperatura de 30 a 75°C en un pH ligeramente ácido de 3,8 a 6,8. El método puede comprender asimismo la descomposición de fitato a cargo de una fitasa durante el proceso de elaboración. El pH preferido de 4,2 a 6,2 abarca el punto isoeléctrico de la proteína, p. ej. 4,5 a 5,3; y el método del documento EP 1323353 consiste entonces en una precipitación isoeléctrica.

En consecuencia, existe un interés en proporcionar procesos mejorados que dispongan de la capacidad de producir productos vegetales de mayor valor nutricional. El desafío de desarrollar tales productos vegetales no ha sido debidamente encarado. En particular, se necesita un proceso que disponga de un método simple y eficaz para fraccionar una materia vegetal con el fin de separar los componentes nutricionalmente valiosos de los componentes de valor nutricional negativo. Resulta especialmente interesante obtener procesos capaces de dar cuenta, y reducir el contenido, de más de un único componente contaminante, así como también se necesita un proceso capaz de trabajar a la vez con componentes proteínicos y no proteínicos.

La presente invención da respuesta a estos objetivos.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a un proceso para la fabricación de un producto empobrecido en fitato a partir de un material vegetal derivado de legumbres que comprende los siguientes pasos:

- proporcionar un material vegetal disociado que comprende <10% (p/p) de almidón y <10% (p/p) de aceite/lípidos;

- simultáneamente ajustar el pH del material vegetal disociado hasta un valor de pH en el intervalo de 1,5 a 2,5 y calentar el material vegetal disociado hasta una temperatura dentro del intervalo de 50°C a 80°C para proporcionar una suspensión ácida calentada;

- aislar el producto de la suspensión ácida calentada

Los inventores de la presente han descubierto que cuando una materia vegetal que contiene menos de 10% de almidón y menos de 10% de lípidos es sometida a un tratamiento que comprende disminuir el pH hasta por debajo de 3,5, es decir el intervalo de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 3,5, p. ej. aproximadamente 2,0, aumentando al mismo tiempo la temperatura mediante la aplicación de calor a la materia vegetal en el intervalo de aproximadamente 50°C a aproximadamente 80°C, preferiblemente aproximadamente 60°C a aproximadamente 80°C, la solubilidad de las proteínas en la materia vegetal se incrementa en comparación con el caso en que la materia vegetal es extraída a temperaturas mayores sin bajar el pH o cuando la materia vegetal es extraída a un pH menor sin aumentar la temperatura. En consecuencia, por ejemplo los inventores de la presente se han encontrado con que cuando una materia vegetal es extraída a 65°C después de ajustar el pH a 2,0, se extrae una cantidad de proteína equivalente al 107% de la cantidad de proteína extraída a un pH de 7,0 a temperatura ambiente. Por el contrario, la extracción del material con pH ajustado, p. ej. un pH de 2,0, a temperatura ambiente produce menos proteína, 96%, y la extracción a temperatura mayor, 65°C, a partir de materia vegetal a un pH de 7,0 también produce menos proteína, 98%, en comparación con la extracción de referencia a temperatura ambiente y pH 7,0.

Los resultados indican que tanto el calor como el bajo pH cambian la estructura de la proteína en una forma que da como resultado una disminución de la solubilidad de la proteína. Novedosamente, sin embargo, la combinación de los efectos del calor con el bajo pH produce modificaciones de las estructuras de la proteína, lo cual a su vez aumenta la solubilidad de la proteína. Saliendo de las limitaciones teóricas, se cree que algunas proteínas grandes, p. ej. de peso molecular por encima de 100 kDa, pueden disociarse en subunidades más pequeñas, p. ej. de un tamaño de aproximadamente 10 a aproximadamente 30 kDa. Se considera que estas subunidades son de solubilidad más alta y, por lo tanto, este efecto puede ayudar a explicar el efecto ventajoso.

Asimismo, se ha descubierto que la combinación de pH bajo y temperatura elevada posee un efecto benéfico sobre la interacción entre componentes no proteínicos, p. ej. fitato, fenólicos, saponinas, etc., y componentes proteínicos en el material. En particular, se ha visto que las interacciones entre fitato y proteína son bloqueadas, con lo que se facilita la separación de los dos componentes. Igualmente, se ha descubierto que las interacciones entre proteínas y otros componentes no proteínicos, p. ej. alcaloides, glicoalcaloides, saponinas, fenólicos y fibras solubles, etc., son modificadas por el efecto combinado de pH bajo y temperatura elevada, lo que hace que la proteína pueda separarse fácilmente de estos. Asimismo, el bloqueo de las interacciones entre fitato y proteína permite la recuperación del fitato a partir del material vegetal, y así se evita la degradación del fitato, p. ej. con las enzimas de fitasa presentes. El método provee de modo ventajoso un producto a partir de la materia vegetal que tiene un contenido de fitato disminuido, y en particular se hace menos necesario el agregado de una enzima fitasa en el proceso para obtener un producto que tiene un contenido bajo de fitato. En una forma de realización específica, no se agrega enzima fitasa en el proceso. Igualmente, dado que se evitan las interacciones entre fitato y proteína, también es posible recuperar fitato del material vegetal, y el fitato puede recuperarse sin necesidad de incorporar un inhibidor de enzima fitasa en el proceso. En una forma de realización específica del proceso, no se agrega inhibidor de fitasa.

La temperatura elevada junto con un pH bajo pueden inhibir a su vez, de manera reversible o irreversible, a varias enzimas de una materia vegetal. Algunas enzimas, tales como las oxidasas de polifenol, participan en reacciones que provocan la decoloración o amarronamiento enzimático indeseable y su inhibición puede prevenir provechosamente el amarronamiento de los productos vegetales.

El método que se utilice para ajustar el pH no está restringido a ningún principio particular. Se puede emplear cualquier ácido. Por ejemplo, el ácido puede ser un ácido inorgánico, tal como ácido sulfúrico, ácido clorhídrico o ácido fosfórico, o el ácido puede ser orgánico, como ácido cítrico o ácido acético. También es posible combinar diferentes ácidos inorgánicos o ácidos orgánicos o usar sus combinaciones, por ejemplo se pueden emplear ácido sulfúrico y ácido cítrico combinados. El ácido puede incorporarse con una concentración final adecuada, o el ácido puede ser añadido en una forma concentrada a una suspensión acuosa del material vegetal. Por ejemplo, se puede añadir ácido sulfúrico 1 M a una suspensión acuosa de una materia vegetal en un volumen suficiente para ajustar el pH a voluntad, o se puede suspender el material deshidratado, p. ej. en 20 a 25 mM de ácido cítrico suplementado con ácido sulfúrico, p. ej. a una concentración de aproximadamente 50 mM. El ácido también puede añadirse en forma de amortiguador, o se pueden tamponar las condiciones una vez que el ácido haya sido incorporado para mantener el PH en el valor deseado. También es conveniente que el ácido que se use para ajustar el pH sea compatible con aplicaciones para alimentos y bebidas destinadas al consumo humano o con aplicaciones destinadas a alimento para animales.

Cuando el ácido puede asimismo servir como agente quelante, p. ej. ácido cítrico, ácido oxálico, ácido láctico, ácido málico, ácido maleónico, ácido tartárico, ácido succínico, la combinación de pH bajo y el efecto quelante sirven además para impedir la decoloración de la materia vegetal provocada por las enzimas, como ser oxidasas de polifenol, o la decoloración que se produce por causas no enzimáticas.

La adición de ácido puede ir acompañada a la vez de la adición de un volumen extra de otro líquido, p. ej. agua, o se puede incorporar el ácido en la concentración final deseada. Cuando la materia vegetal para el procesamiento está en forma de un material deshidratado, p. ej. en forma de polvo, copos, gránulos, etc., el material puede ser suspendido en agua antes de agregar el ácido. La materia vegetal habitualmente se suspende entre aproximadamente 50 g/l y aproximadamente 500 g/l. Algunos materiales vegetales, p. ej. jugos de frutos o similares, podrían encontrarse ya en una forma líquida apropiada y la adición de ácido, p. ej. en forma concentrada, como ácido sulfúrico 1 M, puede ser la suficiente para ajustar el pH como se desee.

El proceso de la invención se aplica a materiales vegetales derivados de legumbres. Algunas plantas, p. ej. algunas legumbres como la soja y el lupino, contienen grandes cantidades de lípidos, generalmente hasta aproximadamente 20% del peso en seco, y entonces el contenido de lípidos de la materia vegetal debe ser reducido antes de su procesamiento de acuerdo con la invención. La materia vegetal que se ha de procesar de acuerdo con la presente invención debe ser reducida para que no contenga más de 10% (p/p) de lípidos o aceite. En la técnica especializada son bien conocidos los procesos para eliminar lípidos (“desgrasar”) de legumbres y otras plantas que tienen un alto contenido de lípidos.

Igualmente, el contenido de almidón en la materia vegetal que se ha de procesar debe ser inferior al 10% (p/p). El almidón es una mezcla de amilosa y amilopectina; estas dos son polímeros complejos de carbohidrato de glucosa. El almidón está presente habitualmente en la fruta, semillas, rizomas o tubérculos de plantas. El almidón es una fibra insoluble en agua fría pero que se expande al aumentar la temperatura, de modo que una presencia de 10% (p/p) será perjudicial para el procesamiento. Por consiguiente, las plantas con altos contenidos de almidón deben tener un contenido reducido de almidón. En la técnica se sabe bien cómo extraer el almidón.

Algunas plantas pueden tener desde antes contenidos inherentes de lípidos y almidón por debajo del límite requerido inferior y así no requerir mayor procesamiento en el momento previo a aplicar el método de la invención. En general, la eliminación de la cáscara, p. ej. de plantas leguminosas como la soja, el lupino, el haba caballuna y las arvejas, puede aumentar el rendimiento proteínico y su pureza.

La materia vegetal es disociada antes de tratarla con la combinación de pH bajo y temperatura elevada. La disociación de la materia vegetal habrá de aumentar el área específica de superficie disponible para extraer los componentes del material vegetal, por lo cual la extracción proseguirá de modo más eficaz y más rápido. Igualmente, el contenido, como por ejemplo componentes proteínicos y no proteínicos, de una materia vegetal disociada se calienta más rápido que los materiales vegetales que tienen áreas específicas de superficie menores.

El proceso de la invención puede tener impacto en varios componentes de una materia vegetal y su consiguiente separación. En particular, el proceso de la invención permite provechosamente que los componentes proteínicos y no proteínicos puedan ser separados más fácilmente unos de otros una vez iniciado el tratamiento a temperatura elevada y pH bajo. Por ejemplo, el procesamiento inicial minimiza las interacciones entre componentes proteínicos y no proteínicos, tales como fitato, saponinas, alcaloides, glicoalcaloides, y fibras solubles, etc. El producto elaborado en el proceso puede ser, por lo tanto, un producto proteínico o un producto no proteínico. Los productos proteínicos comprenden aislados proteínicos, concentrados proteínicos, componentes proteínicos purificados, etc. Un producto proteínico puede tener una pureza deseada, y además se puede controlar el contenido de agua según se desee. Los productos proteínicos preparados de acuerdo con el proceso tienen como ventaja contenidos disminuidos de componentes no proteínicos. Así por ejemplo, la cantidad relativa de un componente no proteínico respecto de la proteína será menor que en el material vegetal inicial. El producto obtenido en el proceso también puede ser un producto no proteínico. Por ejemplo, el producto puede ser un producto de fibras, p. ej. un producto de fibras solubles o insolubles, p. ej. fibras dietarias, o el producto puede ser fenólicos, fitato, alcaloides, heteroaromáticos o glicoalcaloides, etc.

Las siguientes realizaciones no son según la invención y se presentan únicamente con fines ilustrativos.

El tratamiento de una materia vegetal con un pH bajo y temperatura elevada de acuerdo con la invención puede incluirse provechosamente como un paso inicial del proceso en diversos procesos para la producción de materiales vegetales. En otra forma de realización, el proceso comprende además:

¡Error! No se encuentra el origen de la referencia..

La fracción ácida precipitada comprenderá la mayor parte de las fibras insolubles del material vegetal. Según las condiciones y operación unitaria empleadas para separar la fracción ácida precipitada y la fracción ácida líquida soluble, se puede obtener un producto enriquecido en fibras insolubles, p. ej. un producto de fibras insolubles. En particular, las fibras insolubles no quedarán solubilizadas en condiciones ácidas en los pasos iniciales del procesamiento, y las fibras insolubles tienden a seguir a las fracciones precipitadas. Las fibras insolubles pueden ser extraídas, de manera selectiva, empleando operaciones unitarias de separación de tipo sólido-líquido para eliminar los materiales gruesos, por ejemplo tamización o filtración a través de filtros de gruesos o mediante centrifugación con fuerza centrífuga baja o una combinación de los mencionados, p. ej. tamización centrífuga o por medio de una peladora centrífuga. En una forma de realización, la suspensión ácida calentada, es sometida a tamización para separar en primer término las fibras insolubles del resto de los componentes, con lo que se obtiene un producto enriquecido en fibras insolubles. En una forma de realización específica, se emplean varios pasos de separación de tipo sólido-líquido en serie antes de utilizar otras operaciones unitarias para separar los componentes entre sí. Por ejemplo, después de ajustar el pH de la materia vegetal y de calentarla, la suspensión ácida calentada se puede someter a una operación de tamización para eliminar la materia gruesa, por ejemplo fibras insolubles, seguida de filtración o centrifugación para quitar el material más fino, tal como precipitados proteínicos. Esto permite la obtención de una fracción enriquecida con fibras insolubles y una fracción enriquecida con proteína y disminución de fibras insolubles y otros componentes no proteínicos de las respectivas operaciones sólido-líquido.

La suspensión ácida calentada también puede ser sometida a homogenización, p. ej. molienda en húmedo o similares. La homogenización puede llevarse a cabo antes o después de cualquiera de las operaciones de separación de tipo sólido-líquido, o entre cualesquiera de ellas. Algunas fibras de carbohidratos solubles, p. ej. pectina, tienden a expandirse tras la aplicación de calor y acidificación, y, por tanto, una homogenización puede sumar una ventaja al aumentar la extracción de componentes proteínicos y no proteínicos, y entonces conseguir un rendimiento mayor. Por otra parte, la homogenización puede disminuir muy convenientemente la viscosidad de la suspensión. Igualmente, se puede incluir una operación de homogenización a continuación de cualquiera de los pasos en los procesos. Por ejemplo, cuando un precipitado es resuspendido o resolubilizado, se lo puede homogenizar también con propiedad para mejorar la resuspensión o la resolubilización.

Además de las fibras insolubles, la fracción ácida precipitada ha de contener en general proteína y una cantidad relativa reducida de componentes no proteínicos respecto del material inicial. En una forma de realización, las fibras insolubles han sido extraídas con anticipación al procesamiento subsiguiente de la fracción ácida precipitada. Esta fracción ácida precipitada puede ser un producto en sí mismo, p. ej. un “aislado de proteínas”, o puede incluso tratarse adicionalmente la fracción ácida precipitada, y en otra forma de realización, el proceso comprende además

¡Error! No se encuentra el origen de la referencia..

De la fracción alcalina precipitada se puede aislar un producto, y al igual que la fracción ácida precipitada, la fracción alcalina precipitada comprenderá en general material fibroso con una cantidad relativa reducida de otros componentes no proteínicos y proteína respecto del material inicial. Este producto también puede ser denominado “aislado de fibras”. Para aumentar el pH, se puede utilizar cualquier base, pero esta debe ser preferiblemente compatible con las que se usan en productos alimenticios.

Cualquiera de las fases líquidas, p. ej. la suspensión ácida calentada, la fracción ácida líquida soluble, o la fracción alcalina líquida soluble, pueden ser procesadas en forma adicional. En consecuencia, en una forma de realización, el proceso comprende además

¡Error! No se encuentra el origen de la referencia..

La suspensión ácida calentada o la fracción ácida líquida soluble o la fracción alcalina líquida soluble pueden ser concentradas antes del ajuste del pH por medio de cualquier método de concentración tal como, por ejemplo, evaporación o filtración.

Igualmente, el paso de ajustar el pH hasta un valor de aproximadamente 4,0 a aproximadamente 6,0 se puede aplicar también a la suspensión alcalina. Las fracciones sólidas de los pasos anteriores, es decir la fracción ácida precipitada o la fracción alcalina precipitada, también pueden ser sometidas a este paso. En todos los casos, el paso dará lugar a una suspensión neutra. En una forma de realización preferida, el pH es ajustado hasta un valor cercano a los puntos isoeléctricos promedio de las proteínas en el material vegetal; en cuanto a las legumbres, como soja, arvejas, habas o similares, el pH es ajustado a aproximadamente 4,7. Otros intervalos preferidos van desde aproximadamente 4,5 a aproximadamente 5,0. Los ácidos y las bases que sirven para ajustar el pH han sido descriptos anteriormente en esta memoria.

Luego de ajustar el pH, se puede aislar un producto de la suspensión neutra. En una forma de realización, la suspensión neutra puede ser sometida a una separación de tipo sólido-líquido para obtener un precipitado neutro y un sobrenadante neutro, y el producto puede ser aislado de cualquiera de estos. Asimismo, el precipitado neutro puede llamarse en términos generales como aislado de proteínas; este aislado de proteínas, al igual que los aislados proteínicos preparados a partir de la fracción ácida precipitada o la fracción alcalina precipitada, comprenden proteína y una cantidad relativa reducida de componentes no proteínicos respecto del material inicial.

En cuanto a los aislados proteínicos preparados de acuerdo con los procesos ya descriptos en sus diversas operaciones de precipitación, el contenido de componentes no proteínicos, tales como fitato, fenólicos, saponinas, alcaloides, glicoalcaloides, resultará provechosamente reducido respecto del material inicial. Estos componentes no proteínicos tienden a permanecer en solución, o posiblemente suspensión, en las fracciones líquidas. Por lo tanto, su contenido estará reducido en las fracciones precipitadas. En general, las proteínas precipitadas en cada paso consistirán básicamente en proteínas de baja solubilidad con el pH empleado en el paso anterior, p. ej. la fracción ácida precipitada comprenderá proteínas de baja solubilidad en razón de un pH bajo y la fracción alcalina precipitada comprenderá proteínas de baja solubilidad en razón de un pH alto; en general, sin embargo, la mayoría de la proteína puede ser precipitada de la suspensión neutra, es decir en el precipitado neutro, p. ej. con un pH cercano a los puntos isoeléctricos de la masa de proteína del material vegetal, si se incluye en el proceso un paso para ajustar el pH hasta un valor de aproximadamente 4,0 a aproximadamente 6,0. El contenido de proteína de los precipitados puede ser de por lo menos 70% (p/p), tal como por lo menos 80% (p/p) o por lo menos 90% (p/p). En una forma de realización preferida, cuando se han separado las fibras insolubles, se obtiene un aislado de proteínas de por lo menos 90% (p/p). Otros componentes importantes pueden ser las fibras insolubles y las sales. Todos los aislados proteínicos preparados de acuerdo con la invención tienen contenidos reducidos de componentes no proteínicos, tales como fitato, fenólicos, saponinas, alcaloides, heteroaromáticos, glicoalcaloides y oligosacáridos. Por lo tanto, se los puede usar en la preparación de alimento para animales o alimentos de valor incrementado.

Las formas de realización divulgadas hasta aquí pueden comprender operaciones unitarias de separación de tipo sólido-líquido. En general, de acuerdo con la invención, se puede incluir en cualquier etapa un paso de separación de tipo sólido-líquido donde un líquido contiene un material sólido. Por ejemplo, el material inicial comprende sólidos, y a continuación de los ajustes en los valores del pH, se pueden formar materiales sólidos en la suspensión. En general, se puede usar toda clase de separación de tipo sólido-líquido. Es conveniente escoger la operación de separación de tipo sólido-líquido con el criterio de que elimine de manera selectiva un componente de interés. Por ejemplo, las fibras insolubles pueden extraerse con tamización mientras que los precipitados proteínicos requieren en general un poder mayor de separación. Luego de la sedimentación de la proteína del material vegetal, el componente proteínico puede ser aislado aplicando cualquier principio de separación de tipo sólido-líquido. Las formas de realización específicas emplean además la adición de agentes floculantes y/o auxiliares filtrantes antes de la separación de tipo sólido-líquido o durante esta. Entre los ejemplos de auxiliares filtrantes se encuentran el almidón, p. ej. almidón de papa, fibras vegetales o proteína vegetal, o una combinación de estos.

Los aislados proteínicos pueden a su vez procesarse después de las operaciones sólido-líquido. En una forma de realización, la proteína separada es seguidamente deshidratada.

En otras formas de realización de la presente invención, toda fase líquida, es decir suspensiones o sobrenadantes de las operaciones sólido-líquido, puede ser sometida a más operaciones para obtener productos con características de especial interés, tales como pureza o una reducción adicional de los componentes no proteínicos. El aislamiento de la proteína también puede efectuarse usando ultrafiltración, p. ej. con membranas de 100 kDa de corte para aislar proteínas de alto peso molecular (opcionalmente junto con azúcares de alto peso molecular, principalmente pectinas), seguido de separación a través de membranas más finas (p. ej. 75, 50, 25, 10 y/o 3 kDa) para aislar proteína de los compuestos de bajo peso molecular, como oligosacáridos, fitato, saponina, etc.

En consecuencia, de acuerdo con una forma de realización, el proceso de la invención comprende además

¡Error! No se encuentra el origen de la referencia..

El pH del material que ha de entrar en contacto con la resina de intercambio catiónico puede ser modificado para ajustar las propiedades de unión catiónica de los componentes en el material. En consecuencia, al ajustar el pH hasta un valor de aproximadamente 3,0 a aproximadamente 4,0, p. ej. 3,5 aproximadamente, se puede estar seguro de que una gran parte de las proteínas presentes se unirán como cationes a las cargas negativas de la resina de intercambio catiónico. El material fijado a la resina de intercambio catiónico recibe el nombre de “fracción de unión catiónica” independientemente de la condición en la que la suspensión o fracción líquida haya hecho contacto con la resina de intercambio catiónico. Sin embargo, si se desea purificar un determinado componente del material, se puede poner en contacto el material con la resina de intercambio catiónico a un pH más elevado. El fitato y las saponinas tendrán en general carga negativa y no se fijarán a la resina de intercambio catiónico, es decir que estarán presentes en la fracción sin unión catiónica. Igualmente, las fibras solubles no estarán cargadas por lo común y, consecuentemente, tampoco son de unión catiónica.

Cualquier resina de intercambio catiónico es adecuada para la presente invención, y en este contexto también se considera la posibilidad de una membrana de intercambio catiónico para la invención.

Luego de poner en contacto a la resina de intercambio catiónico con el material vegetal, la resina de intercambio catiónico puede entrar en contacto con una solución eluyente para eluir el producto de la fracción de unión catiónica de la resina para cromatografía de intercambio catiónico. Las condiciones de la elución a partir de la resina de intercambio catiónico pueden ser cualquier clase de condición adecuada, y el experto en esta técnica conoce bien cuáles son estas condiciones adecuadas. En una forma de realización, la solución eluyente tiene un pH más elevado, p. ej. aproximadamente 8,0, que el pH de la fracción líquida o la suspensión puestas en contacto con la resina para cromatografía de intercambio catiónico. Esto pondrá en una etapa sin carga o aniónica a los componentes catiónicos fijados, de modo tal que serán rechazados por las cargas negativas sobre la resina para cromatografía de intercambio catiónico y, por consiguiente, serán eluidos de ella. En otras formas de realización, la solución eluyente tiene una mayor concentración de sal, p. ej. NaCl. El producto eluido puede ser sometido a pasos adicionales de procesamiento, p. ej. pasos para reducir el volumen, para desalar, para concentrar, operaciones para deshidratar y otros más, según se necesite. El producto eluido estará compuesto en general de por lo menos 90% (p/p) de proteína, tal como por lo menos 95% (p/p) de proteína o incluso aproximadamente 99% (p/p) de proteína, donde la compensación estará hecha por lo común con ceniza; este producto puede ser llamado “aislado de proteínas” o “concentrado de proteína”. Normalmente, el aislado de proteínas tendrán una reducción significativa de componentes no proteínicos, tales como fitato, fenólicos, saponinas, alcaloides, heteroaromáticos, glicoalcaloides y fibras solubles; en una forma de realización, el producto es reducido en fitato por debajo del nivel de detección del método de medición que se use.

La fracción sin unión catiónica, o colada, del paso que consiste en poner en contacto a la suspensión o fracción líquida con la resina para cromatografía de intercambio catiónico, dará cuenta en general de los componentes no proteínicos, tales como fitato, fenólicos, saponinas, alcaloides, heteroaromáticos, glicoalcaloides y fibras solubles. Sin embargo, esta colada puede ser sometido también a pasos adicionales de procesamiento, y otra forma de realización comprende asimismo el aislamiento del producto de la fracción sin unión catiónica. Estos pasos adicionales de procesamiento pueden consistir en ultrafiltración o nanofiltración - p. ej. a un corte de 100 kDa a 10 kDa o incluso de 1 kDa, para separar las pectinas de alto peso molecular del grupo de compuestos de bajo peso molecular. En su forma más simple, esta forma de realización comprende la concentración y el desecamiento de la fracción sin unión catiónica. Sin embargo, el proceso puede comprender también

¡Error! No se encuentra el origen de la referencia..

La fracción sin unión catiónica comprenderá una cantidad importante del fitato y de las saponinas y también de las fibras solubles. El fitato y las saponinas probablemente tendrán carga negativa y consiguientemente se encontrarán en la fracción de unión aniónica. En la fracción sin unión aniónica se pueden hallar diversos componentes no proteínicos, tales como fibras solubles y, según la matriz, pH y propiedades emulsionantes, también algunos alcaloides y glicoalcaloides. La fracción de unión aniónica puede ser eluida con cualquier solución eluyente apropiada, y estas son del conocimiento general en la especialidad. Se puede tratar de elución a pH bajo o alta concentración salina. Sin embargo, debido a que la fracción de unión aniónica en general no es proteinácea, la solución eluyente puede comprender también de manera provechosa solventes orgánicos. En cuanto a la resina de intercambio catiónico, la “resina de intercambio aniónico” no es limitante y entonces se consideran relevantes también las membranas de intercambio aniónico.

Algunas formas de realización de la invención proporcionan procesos integrados para el procesamiento de una materia vegetal siguiendo los procesos ya descriptos en una serie integrada. Un proceso integrado puede comprender cualquier combinación de los procesos ya descriptos, pero no necesariamente todos los procesos ya descriptos; los procesos convenientes para una determinada serie dependerán del material inicial y de los componentes buscados que se encuentran en el material inicial. En la serie de procesos integrados, cada uno de los procesos ya descriptos brindarán en general una fracción que comprende un componente de interés para dicho proceso específico, y otra fracción que puede usarse como material inicial en otro de los procesos descriptos arriba.

La presente divulgación no comprendida por las reivindicaciones se refiere además a los productos que se pueden obtener en las formas de realización divulgadas del proceso de la invención. En consecuencia, en un aspecto se refiere a un aislado de proteínas o concentrado de proteínas con un contenido relativo reducido de componentes no proteínicos. En particular, se refiere a un aislado de proteínas o concentrado de proteínas con un contenido relativo reducido de fitato. En otro aspecto, se refiere a un aislado de proteínas con un contenido relativo reducido de saponinas. Otro aspecto adicional se refiere a un producto de un componente no proteínico con un contenido relativo reducido de proteína, p. ej. un producto de fitato con un contenido relativo reducido de proteína, un producto de saponina con un contenido relativo reducido de proteína, un producto de alcaloide o glicoalcaloide con un contenido relativo reducido de proteína. Igualmente, dentro de la parte de la divulgación no comprendida por las reivindicaciones también está contemplado un producto de fibras solubles y carbohidratos como los oligosacáridos de la familia rafinosa con un contenido relativo reducido de proteína y/u otros componentes no proteínicos.

Breve descripción de las figuras

A continuación se explicará la invención más detalladamente con el auxilio de ejemplos de formas de realización y con referencia a los dibujos esquemáticos, en donde:

La Fig. 1 muestra el efecto de la temperatura elevada y pH bajo en la extracción de proteína;

La Fig. 2 muestra un diagrama del proceso de una forma de realización de la invención;

La Fig. 3 muestra un diagrama del proceso de una forma de realización de la invención.

La Fig. 4 muestra un diagrama del proceso de una forma de realización de la invención.

Descripción detallada de la invención

- aislar el producto de la suspensión ácida calentada

La materia vegetal será sometida a un nivel determinado de procesamiento disociativo en el momento previo a la aplicación de los métodos de la presente invención. Este procesamiento disociativo (o “disociación” o formas derivadas de este término) puede consistir en cualquier tipo de procesamiento destinado a reducir el tamaño de las partes o partículas del material vegetal, y un procesamiento disociativo típico comprende las acciones de cortar, prensar, picar, moler, pulverizar, triturar, rallar, desmenuzar, etc. En particular, el objetivo de la disociación es degradar o disociar las paredes celulares de la materia vegetal para acceder al contenido de las células. Las expresiones “materia vegetal” y “materia vegetal disociada” pueden referirse a la vez a todo líquido que se obtenga en el transcurso del procesamiento disociativo, y la expresión “materia o material vegetal” puede, entonces, referirse a toda planta entera, parte de una planta, material sólido o líquido, obtenidos durante tal procesamiento disociativo, o una mezcla de estos.

El contenido de almidón en la materia vegetal que se ha de procesar debe ser inferior al 10% (p/p). Es conveniente que el contenido de almidón sea menor que el valor mencionado, p. ej. inferior al 8% (p/p), inferior al 6% (p/p), o inferior al 5% (p/p). Del mismo modo, el contenido de lípidos y/o aceites debe ser inferior al 10% (p/p). Al igual que para el contenido de almidón, es conveniente que el contenido de aceite/lípidos sea incluso más bajo que el mencionado, p. ej. inferior al 8% (p/p), inferior al 6% (p/p), o inferior al 5% (p/p).

La presente invención está limitada a legumbres. Las legumbres, es decir las plantas de la familia Fabaceae (o Leguminosae), poseen en general frutos secos en vainas; los frutos tienen elevado contenido de proteínas y lípidos. Entre las legumbres comunes se incluyen alfalfa, trébol, arvejas, habas, lentejas, lupinos, mezquite, algarroba, soja y maníes. Más específicamente, las legumbres incluyen porotos secos (Phaseolus spp. que incluyen varias especies que ahora pertenecen a Vigna), tales como frijoles colorados, judías blancas, judías pintas, alubias blancas (Phaseolus vulgaris), habas de lima, frijoles mantequilla (Phaseolus lunatus), porotos azuki, porotos adzuki (Vigna angularis), porotos mung, garbanzos de la India, porotos verdes (Vigna radiata), frijoles negros, lentejas urad (Vigna mungo), poroto pallar escarlata (Phaseolus coccineus), frijol de arroz (Vigna umbellata), frijol polilla (Vigna acontifolia), frijol tépari (Phaseolus acutifolius); haba verde desecada (Vicia faba), tales como haba caballuna (Vicia faba equina), haba verde (Vicia faba), guisantes de campo (Vicia faba); arvejas secas (Pisum spp.), tales como guisante de jardín (Pisum sativum var. sativum), arveja forrajera (Pisum sativum var. arvense); garbanzos (Cicer arieti-num), caupí desecado (Vigna unguiculata), frijol de palo (Cajanus cajan), lentejas (Lens culinaris), maníes (Arachis hypogaea), lupinos (Lupinus spp.), soja (Glycine max).

De interés particular son algunas legumbres como la soja, los lupinos, las habas faba (o habas verdes) y las arvejas.

El lupino tiene la misma composición general que el poroto de soja, pero el contenido de saponina es muy bajo. Antes de llevarlo a procesamiento, se puede eliminar la fracción compuesta por cáscaras. Esto aumenta la concentración de proteína de los concentrados proteínicos. Los lupinos contienen aceite en concentraciones que van desde un porcentaje muy bajo hasta alrededor de 15% (P/P) según cada especie en particular. Algunas de las especies pueden procesarse en forma directa mientras que aquellas especies que tienen un alto contenido de aceite pueden requerir el desgrasamiento antes de ser procesadas. Los lupinos contienen asimismo alcaloides tóxicos que pueden extraerse. Las especies de lupino dulce tienen un contenido reducido de estos alcaloides y se las prefiere antes que las especies amargas. En general habrá compuestos alcaloides presentes en el producto eluido después de la cromatografía de intercambio catiónico donde pueden ser eluidos en una fracción específica por una persona experimentada o en la fracción de carbohidratos solubles después de la cromatografía de intercambio catiónico y aniónico. Se los puede eliminar de esta fracción por ultrafiltración o nanofiltración o por adsorción en un material hidrofóbico como, por ejemplo, materiales hidrofóbicos de columna. Con carbón activado también se los puede extraer.

Las habas faba o habas verdes contienen almidón en lugar de lípidos/aceite. Este debe reducirse hasta un 10% (p/p) o menos antes del calentamiento y también es conveniente extraer la fracción compuesta por la cáscara. Esto puede realizarse, por ejemplo, mediante tamización al viento luego de la molienda, o bien puede retirarse el almidón (y la fracción compuesta por cáscara) mediante fraccionamiento en húmedo antes del calentamiento, p. ej. usando tamizadores o decantadores céntricos. Las habas faba o habas verdes también pueden contener concentraciones demasiado altas de heteroaromáticos que actúan como compuestos tóxicos como la vicina y la convicina. Por otra parte, algunos fenólicos/taninos de habas faba pueden acarrear problemas nutricionales cuando están presentes en la comida y los forrajes. Ya se han desarrollado especies con baja concentración de estos compuestos y se las prefiere para el proceso de la presente invención.

La arveja contiene tanto almidón como elevadas concentraciones de saponinas. El almidón y las cáscaras pueden eliminarse tal cual se ha descripto en el caso de las habas faba y semillas de lupinos, mientras que por otro lado se pueden retirar (parcialmente) las saponinas empleando el proceso en general y aislarlas en la fracción de unión aniónica durante la elución de la resina de intercambio aniónico.

Hay legumbres que contienen proteínas grandes, p. ej. la soja contiene glicinina y conglicinina de aproximadamente 400 kDa de peso molecular, de las cuales se sabe que dan lugar a respuestas inmunológicas en los terneros. Los inventores de la presente han descubierto ahora que el efecto combinado de pH ácido y temperatura elevada puede disociarlas en sus subunidades constituyentes y reducir así su antigenicidad. En consecuencia, la invención proporciona un efecto benéfico adicional en un alimento para animales destinado a terneros, preparado con un producto proteínico de la invención.

Saliendo de las limitaciones teóricas, se cree que un efecto combinado de temperatura mayor y pH menor puede hacer que las proteínas grandes, p. ej. proteínas de peso molecular por encima de 100 kDa, como por encima de 200 o 300 kDa, p. ej. proteínas de aproximadamente 400 kDa de peso molecular, se disocien en unidades de aproximadamente 10 a aproximadamente 30 kDa de tamaño. A su vez, esto podría ser la explicación del aumento de la solubilidad de la proteína.

El material vegetal es una mezcla compleja de material soluble e insoluble que comprende proteínas y componentes no proteínicos, tales como carbohidratos, p. ej. almidón, pectina, celulosa y hemicelulosa, minerales, y otros componentes orgánicos, como fitato, glicoalcaloides, alcaloides, componentes saborizadores, ácidos orgánicos simples, etc., y fenoles reactivos monoméricos y poliméricos.

El fitato es el éster de hexaortomonofosfato de mioinositol y puede aparecer como una sal de calcio y magnesio, la fitina. En el contexto de la presente invención, los términos “fitato” y “ácido fítico” pueden utilizarse indistintamente. En particular, la forma exacta de fitato dependerá del pH circundante, de manera tal que el fitato puede transformarse en ácido fítico y el ácido fítico en fitato por el solo hecho de ajustar el pH. El fitato posee una fuerte afinidad de unión con minerales importantes tales como calcio, magnesio, hierro y zinc. Cuando un mineral se une al fitato, se vuelve insoluble y no podrá ser absorbido en los intestinos, lo cual reducirá lógicamente la biodisponibilidad de diversos minerales, tales como zinc, magnesio, calcio, hierro, etc. Es conveniente la extracción del fitato y sus derivados y formas alternativas debido a que el fitato fosforoso no es de fácil metabolismo para los humanos o animales e interfiere con la absorción de cationes, tales como zinc, magnesio, calcio, hierro.

El contenido de fitato en materiales vegetales puede ser de hasta aproximadamente 5% del peso en seco o más alto. En las legumbres, el contenido de fitato habitualmente va desde aproximadamente 0,5% a aproximadamente 2,5% del peso en seco.

Otros componentes de materiales vegetales típicos son las fibras solubles e insolubles. Las fibras insolubles son por lo común, de recolección relativamente fácil, por ejemplo mediante gravedad/sedimentación y son utilizadas posteriormente como fertilizante o acondicionador del suelo o bien como alimento para animales. La mayor parte de estas fibras derivan de material de las paredes celulares. Sin embargo, estas fibras insolubles podrían convertirse en un producto potencialmente valioso para destinar al uso en la industria de la alimentación, con la condición de que se disponga de métodos simples para hacer la extracción de estas fibras, preferiblemente sin componentes de valor nutricional negativo, tales como alcaloides, glicoalcaloides, fitato, fenólicos, inhibidores de enzimas digestivas. Estos productos compuestos por fibras podrían tener potencialmente un desarrollo enorme de aplicaciones dentro de la industria de la alimentación en calidad de aditivo de costo económico con la capacidad de mejorar las cualidades nutricionales y/o digestivas de los productos alimenticios y/o funcionar como agente dador de masa y/o como reemplazo de otros constituyentes tales como p. ej. azúcar, alcoholes de azúcar, y/o grasa.

Puede resultar conveniente eliminar las fibras solubles de un producto proteínico, p. ej. un aislado o concentrado de proteínas, con el fin de usarlas en la preparación de alimento para animales. Sin embargo, las fibras solubles pueden constituir en sí mismas un interesante componente de materiales vegetales con un potencial comercial. Las fibras solubles pueden usarse, por ejemplo, como agente para reemplazar el azúcar. Las fibras solubles de interés comercial en la actualidad comprenden, por ejemplo, los fructanos, la inulina, la oligofructosa, la polidextrosa, las dextrinas indigeribles, etc. Por su solubilidad en agua, estos productos cuentan con un amplio uso en la industria de la alimentación, en particular como sustituto de azúcar de bajas calorías, en combinación, por ejemplo con edulcorantes de alta intensidad. Las fibras solubles también pueden emplearse para mejorar las cualidades nutricionales de diversos productos alimenticios.

Los métodos de la presente invención comprenden un paso para ajustar el pH de la materia vegetal hasta un valor de 1,5 a 2,5, p. ej. 1,5 a 2,0 o 2,0 a 2,5. El ajuste del pH se realiza en simultáneo con el calentamiento. El pH puede ser ajustado añadiendo cualquier ácido apropiado, teniendo en cuenta la materia vegetal y el componente de interés en el proceso. También es posible ajustar el pH con un amortiguador. El ácido debería ser preferiblemente compatible con aplicaciones destinadas a la alimentación, y puede ser de tipo inorgánico u orgánico. Los ácidos inorgánicos preferidos son el ácido sulfúrico, el ácido clorhídrico o el ácido fosfórico.

En algunas formas de realización, el ácido ejerce también un efecto quelante y en combinación con el pH bajo puede impedir la decoloración de la materia vegetal que es provocada por el contacto con el oxígeno, tal como oxidación enzimática causada por la polifenol oxidasa o decoloración no enzimática. Las combinaciones de valores de pH y concentraciones de ácidos quelantes para impedir la decoloración están delineadas en el documento de patente WO 2010/006621, que se incorpora así a esta memoria como referencia. En particular, los intervalos relevantes de pH están indicados en la página 13 del documento de patente WO 2010/006621 A1 y las concentraciones relevantes de los agentes quelantes, en la página 12 del documento de patente WO 2010/006621 A1. El contenido de estas páginas se incorpora así a esta memoria como referencia.

El intervalo de pH de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 3,5 puede recibir también el nombre de “ácido” en el contexto de la presente invención. En consonancia con esta definición, el intervalo de pH desde aproximadamente 4 a aproximadamente 8 recibe la denominación de “neutro”, y el intervalo de pH por encima de 8, p. ej. de 8-14, se llama “alcalino” o “básico”. Igualmente, estos términos pueden usarse para describir fracciones específicas que aparecen en los distintos pasos de los procesos de la invención.

Cuando se necesita una base, esta debería ser, preferiblemente, compatible con aplicaciones destinadas a la alimentación. Bases apropiadas son los hidróxidos de metales alcalinos, p. ej. NaOH, KOH, amoníaco o Ca(OH)². Las condiciones básicas también pueden implementarse con el uso de un amortiguador.

En el proceso de la presente invención resulta adecuado cualquier método para calentar la materia vegetal siempre y cuando la temperatura de la materia vegetal alcance un valor en el intervalo de 50°C a 80°C. En el contexto de la invención, este intervalo recibe el nombre general de temperatura “elevada o alta”. En formas de realización específicas de la invención, la materia vegetal es calentada hasta una temperatura de aproximadamente 55°C o mayor, aproximadamente 60°C, aproximadamente 65°C, o aproximadamente 70°C o aproximadamente 75°C. Cuando la materia vegetal se encuentra en una forma desecada sin adición de líquido, el ácido es calentado antes de mezclarlo con la materia vegetal de un modo que permite llevar la materia vegetal a la temperatura del ácido calentado. Con esto se tendrá la certeza de que la materia vegetal se caliente rápido dentro del tiempo disponible para mezclar la materia vegetal con el líquido, por ejemplo en 5 minutos o menos, p. ej. en 3 minutos o en 1 minuto. Para asegurarse de que la materia vegetal se ha calentado eficazmente, el volumen del líquido agregado es tal que la materia vegetal no constituya más de la mitad de la masa total, i.e. la materia vegetal es suspendida a razón de 50 g/l a 500 g/l, por ejemplo aproximadamente 100 g/l a aproximadamente 300 g/l, por ejemplo aproximadamente 100 g/l o aproximadamente 200 g/l.

La duración del tratamiento ácido no es limitante a los efectos de la invención. Cuando el pH de la materia vegetal ya ha sido ajustado al valor deseado, se puede retener este valor hasta que en un paso subsiguiente de procedimiento se requiera un cambio en el pH o hasta que se separe el material sólido y líquido en una separación de tipo sólidolíquido. Sin embargo, también es posible ajustar el pH, por ejemplo para aumentarlo, antes de disminuir la temperatura.

La cantidad de tiempo en que la materia vegetal se mantiene a la temperatura mayor, debería ser la suficiente para asegurarse de que el efecto de la combinación de pH bajo y temperatura elevada se ha concretado. Lo dicho ocurrirá en general transcurrido aproximadamente 1 minuto. Sin embargo, en algunas formas de realización, la temperatura elevada se mantiene durante aproximadamente 5 minutos o durante aproximadamente 10 minutos. En otras formas de realización, se considera suficiente el tiempo que lleva manipular los líquidos y hacerlos pasar a la siguiente etapa del procedimiento. Aun en otras formas de realización, la materia vegetal es sometida a homogenización después de haber calentado el material vegetal, preferiblemente luego de añadir un líquido a temperatura elevada al material vegetal. Por ejemplo, la materia vegetal puede ser homogenizada durante aproximadamente 1 segundo, aproximadamente 1 minuto, p. ej. aproximadamente 2 minutos, aproximadamente 5 minutos o durante aproximadamente 10 minutos, antes de aislar un producto de la suspensión ácida calentada.

Algunas formas de realización de la invención comprenden pasos de separación de tipo sólido-líquido para separar sólidos de líquidos en una suspensión líquida. En general, se puede emplear cualquier clase de operación unitaria de separación de tipo sólido-líquido, aunque es conveniente elegir la operación de separación de tipo sólido-líquido según la naturaleza, en especial de los sólidos que se han de eliminar. Por ejemplo, el material grueso, tal como fibras insolubles, puede separarse de una suspensión valiéndose de un tamiz o colador con un tamaño de malla, por ejemplo, de aproximadamente 500 μm, aproximadamente 250 μm, aproximadamente 125 μm, aproximadamente 100 |jm, o aproximadamente 80 jm . Esto permitirá la separación selectiva de fibras insolubles reteniendo al mismo tiempo la mayor parte de los precipitados proteínicos en suspensión.

Los componentes proteínicos sedimentados pueden ser aislados por filtración. Esta filtración puede realizarse con cualquier material de filtro de distribución comercial, y puede llevarse a cabo en cualquier tipo de operación de filtración, por ejemplo las conocidas como filtración por vacío, filtración por presión, filtración de flujos cruzados, centrifugación en canasto, filtración de lecho profundo, etc. El componente proteínico puede ser aislado además por centrifugación, p. ej. en una centrífuga de tazón sólido, una centrífuga de tazón tubular, una centrífuga decantadora, una centrífuga de apilamiento de discos, etc.

Algunas formas de realización que hacen parte de la divulgación no comprendida por las reivindicaciones comprenden resinas de intercambio catiónico y aniónico. Toda operación unitaria útil para poner en contacto a un material líquido con una resina para cromatografía es apropiada para estos aspectos de la invención. Por ejemplo, la materia vegetal puede entrar en contacto con la resina para cromatografía de intercambio catiónico en un reactor de tanque agitado, o en una columna de lecho empacado o expandido. Según cuál sea el tipo de operación unitaria usada en el paso de poner en contacto, la materia vegetal puede ser clarificada, por ejemplo mediante tamización, filtración o centrifugación, antes de exponer la materia vegetal a la operación unitaria de intercambio aniónico o catiónico o a otras operaciones unitarias. La materia vegetal puede además concentrarse antes de exponer la materia vegetal a la operación unitaria de intercambio aniónico o catiónico o a otras operaciones unitarias. En cualquiera de los aspectos, puede ser conveniente ajustar el pH de la materia vegetal antes de entrar en contacto con la resina para cromatografía de intercambio catiónico. Por ejemplo, el pH puede a su vez ajustarse hasta un valor de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 3,5. Este ajuste es posible mediante el agregado de un ácido o base, p. ej. H₂SO4 o NaOH, respectivamente, según corresponda, o agregando un amortiguador. Las membranas de intercambio iónico también son relevantes para la presente invención.

Las resinas de intercambio iónico pueden contactarse con una solución eluyente para eluir componentes de unión iónica. Para la resina de intercambio catiónico, la solución eluyente puede tener un pH más alto, una fuerza iónica más alta, o una combinación de un pH más alto y una fuerza iónica más alta que el material contactado con la resina. Es preferible usar una solución eluyente con un pH más alto que el pH de la suspensión o fracción líquida contactada con la resina de cromatografía. La solución eluyente para la resina para cromatografía de intercambio aniónico se basa en los mismos principios que rigen al intercambio aniónico. En consecuencia, puede contener un pH más bajo que el material contactado con la resina, o se puede incrementar la concentración salina. También es posible que la solución eluyente para eluir componentes de unión aniónica contenga un solvente orgánico. Por ejemplo, la solución eluyente puede ser ácido fórmico 0,5 M en 50% de etanol.

Sin embargo, en algunas formas de realización, los componentes de unión aniónica o catiónica son fraccionados además poniendo en contacto a las resinas para cromatografía de intercambio aniónico o catiónico, respectivamente, con el material unido, modificando gradualmente las condiciones de elución, por ejemplo para el material de unión catiónica poniendo primero en contacto a la resina con una primera solución eluyente de pH más elevado que el material contactado con la resina, luego con otra solución eluyente de un pH más alto que la primera solución eluyente. La resina para cromatografía de intercambio catiónico puede entrar en contacto entonces con otra solución eluyente adicional. Estas mismas consideraciones se aplican a la resina para cromatografía de intercambio aniónico. Los cambios de material de unión, o una solución de lavado opcional, a la serie de soluciones eluyentes pueden ocurrir en un estilo paso por paso, o se pueden modificar las condiciones gradualmente en una elución denominada de tipo gradiente.

Los aislados o concentrados proteínicos producidos en un proceso de acuerdo con la invención pueden ser sometidos también a pasos adicionales para retirar las trazas de componentes no proteínicos o para concentrar el producto. Por ejemplo, el proceso puede comprender además un paso de concentración capaz de extraer el agua de una suspensión líquida; un paso de concentración preferido es la ultrafiltración. Las membranas de ultrafiltración adecuadas son aquellas con valores de corte de 100 kDa, 20 kDa, 15 kDa, 10 kDa, 8 kDa, 5 kDa, o incluso membranas más finas según la aplicación específica. También pueden emplearse otros métodos tales como, por ejemplo, diafiltración o nanofiltración.

El líquido también puede extraerse de una suspensión líquida usando otros métodos apropiados, tales como un método de separación de tipo sólido-líquido, p. ej. centrifugación o filtración, o se puede eliminar el líquido de una suspensión, p. ej. mediante evaporación, evaporación por vacío, liofilización, secado por centrifugación flash, secado por pulverización, secado por lecho flotante, o similares. También es posible combinar varios de estos principios para obtener un producto en forma deshidratada.

A continuación se explicará la invención en ejemplos que no revisten carácter limitante. Como podrán darse cuenta las personas con capacitación en la técnica, es posible desarrollar variaciones sin desviarse del espíritu de la invención.

Ejemplos

1. Efecto de la temperatura y el pH en la solubilidad de la proteína

Se mezclaron 2,5 gramos de harina de porotos de soja en copos blancos con 25,00 ml de amortiguador con fosfato 20 mM a pH 7,0. La extracción se hizo agitando durante 10 min a temperatura ambiente seguida de centrifugación durante 15 min a 2350 x g.

Se transfirió un sobrenadante de 750 μl a tubos Eppendorf y el pH fue reducido hasta 2,0 agregando 37,5 μl de H₂SO₄1 M a los tubos de las muestras. A las muestras de referencia se agregaron 37,5 μl de agua mili-Q. Después del mezclado, las muestras fueron colocadas en un bloque calefactor durante 10 min antes de ajustar el pH a pH 7,0 mediante la adición de 75 μl de NaOH 1 M. A las muestras de referencia se agregaron 70 μl de agua mili-Q. Las muestras fueron centrifugadas y se hizo la medición del contenido de proteína en los sobrenadantes por medio de espectrofotometría UV a 280 nm.

La solubilidad de la proteína (calculada como concentración de proteína soluble) en función del ajuste del pH y el tratamiento con calor (25°C, 45°C y 65°C) fue calculada respecto de la solubilidad de la proteína de la muestra de referencia (25°C sin ajuste de pH). Los resultados están expuestos en la La Fig. 1.

El tratamiento con calor sin ajuste del pH no tiene efecto en la solubilidad de la proteína hasta 45°C. A temperaturas más elevadas, la solubilidad de la proteína disminuye un poco y un tratamiento con calor a 65°C produce una reducción del 2% de la concentración de proteína.

A temperatura ambiente, un tratamiento con pH bajo da como resultado una disminución de la solubilidad de la proteína a pH 7,0 del 4% en comparación con la muestra inerte. Si se aumenta la temperatura durante el tratamiento con pH bajo, se consigue un aumento de la solubilidad de la proteína a pH 7,0, y los tratamientos con calor a temperaturas por encima de aproximadamente 50°C dan una solubilidad mayor de la proteína que las muestras de referencia. El tratamiento con calor a 65°C durante el tratamiento con pH bajo produce así un aumento de la solubilidad de la proteína del 7% si se compara con la muestra de referencia (25°C) y un aumento de la solubilidad de la proteína de aproximadamente 10% en comparación con la muestra de referencia tratada con calor a 65°C.

Los resultados indican que tanto el calor como el pH bajo tienen capacidad de modificar la estructura de la proteína de una manera tal que se consigue una disminución de la solubilidad de la proteína, pero la combinación de los efectos desnaturalizadores del calor junto con el pH bajo produce una clase diferente de solubilización de la proteína, que da origen a un aumento de la solubilidad de la proteína.

2. Producción de concentrados proteínicos en escala de laboratorio

Producción de proteínas, fracción de fibra dietaria insoluble, fracción de fibra dietaria soluble y aniones de soja aplicando el proceso completo en escala de laboratorio

La Fig. 2 ilustra una forma de realización de la invención en escala de laboratorio. Las operaciones unitarias principales están expuestas en lLa Fig. 2, aunque algunos detalles que se evidenciarán en lo que sigue del texto de la memoria no están incluidos en la figura. Cada una de las operaciones unitarias utilizadas en el ejemplo pueden variar y las operaciones unitarias específicas pueden reemplazarse fácilmente con otras operaciones unitarias conocidas en la técnica actual. Estas variaciones serán consideradas dentro del conocimiento que posee la persona capacitada en la técnica.

Se precalentaron 50,0 g gramos de material inicial (Soja HP: soja desgrasada y tostada o Soja WF: soja desgrasada) hasta 70°C y a continuación se agregaron 250 ml de solución ácida caliente A (70°C) (ácido cítrico 20 mM ácido sulfúrico 50 mM). La muestra fue homogenizada mediante homogenizador dispersador Ultra Turrax durante 1 min a 6500 rpm y a continuación se aplicó centrifugación a 1700 x g durante 2 min. El sobrenadante fue decantado y el pellet fue sometido a otras dos extracciones en condiciones similares a las anteriores excepto por los 200 ml de solución ácida caliente A. Se juntaron los tres sobrenadantes ácidos y se los almacenó a temperatura ambiente.

Al pellet se agregaron 200 ml de solución de NaOH caliente (70°C) 50 mM y se homogenizó por homogenizador dispersador Ultra Turrax (6500 rpm durante 1 min). El pH fue ajustado a 9,0 ± 0,2 con HCl 1 M y la muestra fue centrifugada (1700 x g durante 2 min). El sobrenadante alcalino fue decantado y el pellet fue sometido a otras dos extracciones en condiciones similares a las anteriores empleando 200 ml de agua caliente (70°C). Los tres sobrenadantes alcalinos y acuosos fueron agrupados y almacenados a temperatura ambiente.

Al pellet se agregaron 200 ml de solución ácida A y el pH fue ajustado a 4,7 ± 0,2 empleando NaOH 1 M. La suspensión fue centrifugada (1700 x g durante 2 min). El sobrenadante neutro fue almacenado a temperatura ambiente para mayor purificación y el pellet (Proteína 1A) fue congelado (-20°C) y liofilizado.

Las proteínas solubles ácidas fueron precipitadas de los sobrenadantes ácidos haciendo el ajuste del pH a 4,7 ± 0,2 con NaOH 1 M y la solución fue centrifugada (1700 x g; 2 min). El pellet (proteína ácida soluble y neutra precipitada; Proteína 2) fue congelado y liofilizado. El sobrenadante fue integrado al sobrenadante neutro.

Las proteínas solubles alcalinas fueron precipitadas de los sobrenadantes alcalinos ajustando el pH a 4,7 ± 0,2 con ácido sulfúrico 1 M y la solución fue centrifugada (1700 x g; 2 min). El pellet (proteína alcalina soluble y neutra precipitada; Proteína 1B) fue congelado y liofilizado. El sobrenadante fue integrado al sobrenadante neutro.

El pH del sobrenadante neutro fue ajustado a 3,5 ±0,2 y sometido a cromatografía de intercambio catiónico empleando una columna de 100 ml (sefarosa Amersham SP sepharose FF (Fastflow) en forma de H+). El material no fijado fue eluido con acetato 20 mM con pH 3,5. Se recogió la fracción colada y se almacenó para purificación adicional. La elución de los compuestos fijados fue llevada a cabo usando 150 ml de gradiente lineal (de acetato 20 mM con pH 3,5 a fosfato 20 mM con pH 8,2). Las proteínas eluidas (proteína neutra no precipitada; Proteína 3) fueron recogidas y agrupadas antes del congelamiento y la liofilización.

El pH de la fracción colada después de la cromatografía de intercambio catiónico fue ajustado a 8,0 ± 0,2 y sometido a cromatografía de intercambio aniónico empleando una columna de 100 ml (sefarosa Amersham Q sepharose FF en forma de acetato). El material no fijado fue eluido con fosfato 10 mM con pH 8,0. La fracción colada fue recogida, congelada y liofilizada (constituyentes no proteínicos neutros (Carbohidratos solubles). La elución de los compuestos fijados fue llevada a cabo usando 150 ml de ácido fórmico 0,5 M en 50% de etanol. La fracción eluida fue desecada por evaporación.

Se calentaron 0,5 - 1 gramo de una muestra (Proteína 1A, Proteína 1B y Proteína 2) a 550°C durante 4 horas. El contenido de cenizas fue medido gravimétricamente. La ceniza fue transferida de modo cuantitativo en frascos de 50 ml usando 5 ml de agua mili-Q y 5,00 ml de ácido clorhídrico concentrado. Las muestras fueron calentadas en agua hirviente durante 10 min antes de la filtración (Frisenette AGF 165 - 50 mm) y transferidas cuantitativamente en frascos medidores de 100 ml de capacidad usando 5 x 1 ml de agua mili-Q. A los frascos se agregaron 10,0 ml de KOH 2 M antes de cargarlos con agua mili-Q.

Se transfirieron 100 μl de cada muestra a un frasco medidor de 50 ml y se agregaron 20 ml de agua mili-Q junto con 5,00 ml de reactivos de fosfato compuestos por 1,7 g de ácido ascórbico en 300 ml de solución de molibdato de amonio (12,8 gramos de molibdato de amonio, 0,3 gramos de timoiltartrato de potasio, 158 ml de ácido sulfúrico concentrado y agua hasta 2000 ml). El frasco fue cargado con agua mili-Q y se mezcló. Se midió la absorbancia por espectrofotometría transcurridos 15 min a 890 nm. El contenido de fitato fue calculado a partir del contenido total de fosfato (P) empleando un estándar de fosfato.

Tabla 1. Rendimiento gravimétrico (% de masa inicial) y composición del producto (% de materia deshidratada).

Cálculo de proteínas en base a %N*6,25; IDF = fibras dietarias insolubles; SDF = fibras dietarias solubles Tabla 2. Concentración de fitato en concentrados proteínicos. Los números se calcularon como la concentración más alta posible tomando como base el fosfato total en las muestras. Los resultados se indican en % respecto de la concentración hallada en el material inicial de WF. La recuperación (%) es relativa al contenido hallado en el material inicial de WF.

1) Cálculo sobre la base del P total en una muestra respecto de P en el material inicial de WF

2) Recuperación respecto del contenido en el material inicial de WF

^{En las Tablas 3 y 4 se indican los equilibrios másicos para el procesamiento de Soja WF y Soja HP.}

Tabla 3. Equilibrio másico para procesamiento en escala de laboratorio de Soja HP

Tabla 4. Equilibrio másico para procesamiento en escala de laboratorio de Soja WF

Como surge de los equilibrios másicos en las Tablas 3 y 4, todas las fracciones proteínicas redujeron su contenido de fitato respecto del material inicial. En particular, se rindió cuenta de solo aproximadamente 20 a aproximadamente 30 por ciento del fitato en las fracciones proteínicas. La mayor parte del fitato estaba presente en el producto eluido del paso de intercambio aniónico. Esta fracción también contendrá las saponinas y los aniones, tales como citrato y sulfato usados en el proceso.

3. Producción de concentrados proteínicos en escala piloto

3.1. Producción de concentrados y aislados de proteína de soja a partir de soja en copos blancos en escala piloto

La Fig. 3 ilustra una forma de realización de la invención en escala piloto. Las operaciones unitarias principales están expuestas en lLa Fig. 3, aunque algunos detalles que se evidenciarán en lo que sigue del texto de la memoria no están incluidos en la figura. Cada una de las operaciones unitarias utilizadas en el ejemplo pueden variar y las operaciones unitarias específicas pueden reemplazarse fácilmente con otras operaciones unitarias conocidas en la técnica actual. Estas variaciones serán consideradas dentro del conocimiento que posee la persona capacitada en la técnica.

A 15,0 kg de copos de porotos de soja desgrasados (copos blancos; Soja WF) se agregaron 75 L de ácido cítrico 25 mM caliente (60°C) y el pH fue ajustado a 2,0 ± 0,2 con ácido sulfúrico. La suspensión fue homogenizada con un molino Fryma (0,25 mm). El homogenado fue drenado en un tamiz centrífugo (025 cm; poro de 125 μm). El material no disuelto fue lavado resuspendiendo la torta filtrada 2 veces con 50 l de agua caliente (60°C) seguido de homogenización y drenaje como ya se describió. Por último se resuspendió la torta filtrada en agua y se ajustó el pH a 4,7 ± 0,2 con hidróxido de sodio antes de drenar en el tamiz centrífugo y secar mediante secadora centrífuga flash (Proteína 1).

Los elementos filtrados del tamiz centrífugo fueron agrupados y se ajustó el pH a 4,7 ± 0,2 con hidróxido de sodio. La solución fue almacenada a 4°C de un día para el otro. La fracción superior transparente fue decantada y el precipitado fue purificado dos veces por centrifugación a 1700 x g durante 3 min con una resuspensión intermedia en agua (1:1 V/V). La fase soluble transparente decantada y los sobrenadantes fueron agrupados. El pellet fue secado a continuación en una secadora centrífuga flash (Proteína 2).

La fase soluble fue sometida a cromatografía de intercambio catiónico usando sefarosa SP-Sepharose BB (Big Beads, perlas grandes) como material de columna (GE Healthcare, Dinamarca). El material no fijado fue extraído de la columna por enjuague usando agua (Colada) mientras que el material fijado fue eluido con hidróxido de sodio 10 mM. El perfil de elución de la proteína fue monitoreado mediante detección UV a 280 nm. Se agruparon las proteínas eluidas y se ajustó el pH a 5,0 ± 0,2 antes de secar por pulverización (Proteína 3).

Tabla 5. Rendimiento gravimétrico (% de masa inicial) y composición del producto (% de materia deshidratada).

Cálculo de proteínas tomando como base %N*6,25; IDF = fibras dietarias insolubles; SDF = fibras dietarias solubles

3.2. Producción de concentrados y aislados de proteína de soja a partir de Soja HP en escala piloto

La Fig. 4 ilustra una forma de realización en escala piloto de la invención. Las operaciones unitarias principales están expuestas en lLa Fig. 4, aunque algunos detalles que se evidenciarán en lo que sigue del texto de la memoria no están incluidos en la figura. Cada una de las operaciones unitarias utilizadas en el ejemplo pueden variar y las operaciones unitarias específicas pueden reemplazarse fácilmente con otras operaciones unitarias conocidas en la técnica actual. Estas variaciones serán consideradas dentro del conocimiento que posee la persona capacitada en la técnica.

A 15,0 kg de copos de porotos de soja desgrasados y tostados (Soja HP) se agregaron 75 l de ácido cítrico 25 mM caliente (60°C) y se ajustó el pH a 1,7 ± 0,2 con ácido sulfúrico. La suspensión fue homogenizada con un molino Fryma (0,25 mm). El homogenado fue drenado en un tamiz centrífugo (0 25 cm; poro de 125 μm). El material no disuelto fue lavado resuspendiendo la torta 2 veces con 50 l de agua caliente (60°C) seguido de homogenización y drenaje como se ha descripto. Por último se resuspendió la torta filtrada en agua y se ajustó el pH a 4,7 ± 0,2 con hidróxido de sodio antes de drenar en el tamiz centrífugo (Proteína 1).

Los elementos filtrados del tamiz centrífugo fueron agrupados y el pH fue ajustado a 4,7 ± 0,2 con hidróxido de sodio. La solución fue almacenada a 4°C de un día para el otro. La fracción superior transparente fue decantada y el precipitado fue purificado dos veces por filtración en marco (lámina de filtro de profundidad -KD7 BECO -KD7 Depth filter sheet) con una resuspensión intermedia en agua (1:1 V/V). La fase soluble transparente decantada y el filtrado se juntaron. La torta filtrada (Proteína 2) fue juntada con la Proteína 1 y secada con una secadora centrífuga flash (Proteína 1+2).

La fase soluble fue sometida a cromatografía de intercambio catiónico usando como material de columna sefarosa SP-Sepharose BB (GE Healthcare, Dinamarca). El material no fijado fue extraído de la columna por enjuague usando agua (Colada) mientras que el material fijado fue eluido con hidróxido de sodio 10 mM. El perfil de elución de la proteína fue monitoreado mediante detección UV a 280 nm. Se agruparon las proteínas eluidas y se ajustó el pH a 5,0 ± 0,2 antes de secar por pulverización (Proteína 3).

Tabla 6. Rendimiento gravimétrico (% de masa inicial) y composición del producto (% de materia deshidratada).

Cálculo de proteínas tomando como base %N*6,25; IDF = fibras dietarias insolubles; SDF = fibras dietarias solubles

3.3. Recuperación de inhibidores de tripsina en los concentrados proteínicos después del aislamiento piloto de la proteína vegetal

Se extrajeron 0,5 g de Proteína (Proteína WF 1, Proteína WF 2 (sección 3.1) y proteína HP 1+2 (sección 3.1)) en 2 x 5 ml de amortiguador de acetato 100 mM a pH 4,9 durante 2 x 1 min usando un homogenizador dispersador Ultra Turrax. Los extractos fueron centrifugados (dos 3000 x g durante 2 min) y se juntaron los sobrenadantes transparentes de cada concentrado de proteína y fueron conservados durante una noche a 4°C. Las soluciones se ^{volvieron a centrifugar para eliminar las precipitaciones y se decantaron los sobrenadantes transparentes. El}contenido de inhibidores de tripsina fue medido mediante un 4nsayo espectrofotométrico usando tripsina de porcino y Na-benzoil-L-arginina-4-nitroanilida (L-BAPA) como sustrato para medir el color del hidrolizado a 410 nm. La actividad de la tripsina se define como la cantidad de enzima que se necesita para hidrolizar 1 μmol de L-BAPA en 1 min (25°C; pH 8,2). La unidad inhibidora de tripsina (TIU por sus siglas en inglés) se define como la cantidad de ^{proteína inhibidora que se necesita para inhibir 1 unidad de tripsina.}

El extracto fue a su vez analizado para evaluar el contenido de saponinas mediante el uso de cromatografía TLC usando láminas de gel de sílice.

Tabla 7. Contenido de inhibidores de tripsina en concentrados proteínicos. “Unidades inhibidoras de tripsina” (TIU) está definido en el texto.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para la fabricación de un producto empobrecido en fitato a partir de un material vegetal derivado de legumbres que comprende los siguientes pasos:

- proporcionar un material vegetal disociado que comprende <10% (p/p) de almidón y <10% (p/p) de aceite/lípidos; - simultáneamente ajustar el pH del material vegetal disociado hasta un valor de pH en el intervalo de 1,5 a 2,5 y calentar el material vegetal disociado hasta una temperatura dentro del intervalo de 50°C a 80°C para proporcionar una suspensión ácida calentada;

- aislar el producto de la suspensión ácida calentada.

2. Un proceso para la fabricación de un producto empobrecido en fitato a partir de un material vegetal derivado de legumbres que comprende los pasos de:

- proporcionar un material vegetal disociado en forma seca sin líquidos añadidos, el material vegetal comprendiendo <10% (p/p) de almidón y <10% (p/p) de aceite/lípidos;

- suspender el material vegetal disociado a 50 g/l a 500 g/l en ácido precalentado a una temperatura en el intervalo de 50°C a 80°C en un pH en el intervalo de 1,5 a 2,5;

- aislar el producto de la suspensión ácida calentada.

3. El proceso para la fabricación de un producto de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, donde el pH se ajusta con un ácido capaz de actuar como un agente quelante.

4. El proceso para la fabricación de un producto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el ácido comprende un ácido seleccionado del grupo compuesto por ácido cítrico, ácido oxálico, ácido láctico, ácido málico, ácido maleónico, ácido tartárico, ácido succínico o una combinación de estos.

5. El proceso para la fabricación de un producto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde la suspensión ácida está amortiguada.

6. El proceso para la fabricación de un producto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde la legumbre se selecciona del grupo compuesto por soja, lupino, habas faba, habas verdes y arvejas.

7. El proceso para la fabricación de un producto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el producto empobrecido en fitato es un producto proteínico empobrecido en fitato.

8. El proceso para la fabricación de un producto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde la cantidad de tiempo en que el material vegetal se mantiene a temperatura mayor va de 1 minuto a 10 minutos.

9. El proceso para la fabricación de un producto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde no hay enzima fitasa o inhibidor de enzima fitasa agregados.

10. El proceso para la fabricación de un producto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde una fracción líquida o suspensión es sometida además a una etapa de concentración, como las que se seleccionan entre ultrafiltración, diafiltración, nanofiltración, evaporación, evaporación por vacío, liofilización, secado centrífugo flash, secado por pulverización, secado por lecho flotante, o una combinación de estos.