PT88316B

PT88316B - Processo para a infusao de cereais com uma nova preparacao de enzimas

Info

Publication number: PT88316B
Application number: PT88316A
Authority: PT
Inventors: Abraham Caransa
Original assignee: Dorr Oliver Inc; Alko Ltd
Priority date: 1987-11-17
Filing date: 1988-08-22
Publication date: 1993-01-29
Also published as: FI93919B; FI884046A0; RU1829959C; EP0321004B1; JP2589560B2; ES2028263T3; CN1018518B; DE3868032D1; AR242092A1; PT88316A; ATE71811T1; FI884046A; CA1296668C; KR0124792B1; NL8702735A; FI93919C; KR890007662A; ZA885074B; JPH01281048A; MX26691A

Description

PROCESSO PARA A INFUSÃO DE CEREAIS COM UMA NOVA PREPARAÇÃO DE ENZIMAS s

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-2Normalmente a temperatura da água de infusão é de 40 a 55°C e a quantidade de dióxido de enxofre é da ordem dos 0,2%. 0 processo de infusão dura entre 12 a 48 horas. A preparação de enzimas inclui, geralmente, fitase e/ou fosfatase ácida, que podem ser obtidas, por exemplo, a partir de trigo ou Aspergillus spp.

O licor de infusão de milho assim obtido é utilizado, principalmente, como alimento para animais ou como nutriente em fermentações microbianas.

I

-30 presente invento diz respeito a um processo para a infusão de grãos de milho e sorgo em água quente contendo dióxido de enxofre. Daqui em diante, para simplificar será apenas feita referência a milho. A infusão de grãos de milho é o primeiro passo no processamento do milho pa ra se obter diferentes fracções de produto como germes, proteí^ nas e amido. Neste primeiro passo, os grãos duros do milho são postos em infusão para serem amaciados. Os grãos absorvem a água e intumescem. Ao mesmo tempo, as substâncias solúveis em água do milho são dissolvidas e passam para a água de infusão.

A temperatura da água de infusão é, de preferência, 40-55°C.

dióxido de enxofre que está geralmente presente em cerca de 0,2%, rompe a estrutura da parede da célula e previne o desen volvimento de micro-organismos durante a infusão. 0 processo de infusão dura cerca de 48 horas. Todos os passos subsequentes, em que se obtêm diferentes fracções de produto, são muito mais curtas. 0 líquido da infusão do milho (LIM) obtido, é concentrado por evaporação. 0 produto obtido será principalmente uti. lizado como alimento para animais, mas também como um nutriente em fermentações microbionas. Os grãos intumescidos são depois separados em fracções de germes, fibras, amidos e proteínas, em vários passos.

Tal como acontece em muitas outras sementes de plantas, o ácido fítico, o éster hexafosfato de mio-imositol, está presente nos grãos do milho. O ácido fi tico aparece principalmente na forma de sais de cálcio e magné sio que, em geral, são designados por fítina. Uma grande parte do fósforo existente nas plantas está armazenado nestes com postos. No processo de infusão, a maior parte do ácido fítico entra no LIM. AÍ, ele forma um componente indesejável, pelas razões seguintes.

ácido fítico no LIM deposita uma pasta com proteínas e iões metal. Isto tem causado proble

-4mas na concentração por evaporação, do LIM.

transporte e armazenagem

Quando utilizado como um nutrien te em fermentações microbianas, o LIM é diluído e o pH elevado para 4-5. Quando este meio é esterilizado, o ácido fítico for ma um revestimento de precipitado na superfície interior do fermentador. Este precipitado é depois de difícil remoção e também interfere com a purificação dos produtos finais da fer mentação.

Quando se utiliza LIM como alimen to para animais, o ácido fítico presente resulta nos seguintes problemas: 0 ácido fítico, dado a sua reacção com iões metal multivalente, interfere com a assimilação de vários metais no corpo dos animais (e humanos). Isto pode levar a perturbações de insuficiência.

ácido fítico inibiria também vá. rias enzimas no corpo, nomeadamente a pepsina. Para além disso o fosfato presente no ácido fítico não é útil para animais monogástricos, porque eles podem digerir ácido fítico apenas numa quantidade muito limitada.

A memória descritiva da Patente dos E.U.A. 2.515.157 descreve um processo para o tratamento con LIM com vista à obtenção de um nutriente melhorado para fermen tações antibióticas. Neste processo, o ácido fítico é removido por adição de um composto fornecedor de iões alumínio para o LIM a um pH baixo, aquecendo-se e separando-se o fitato de alu mínio formado.

A memória descritiva da patente dos E.U.A. 2.712.516 descreve um processo semelhante em que o fitato é precipitado na forma do seu sal de cálcio. Os proces^ sos descritos? nestas memórias descritivas das patentes dos

E.U.A. são executados após o processo de infusão. Por conseguinte, é necessário um passo adicional para remoção do ácido

-5a gaâsss® fítico.

Verificou-se agora gue este passo adicional pode ser evitado, executando-se a infusão na presença de uma preparação de enzimas contendo uma ou mais enzimas degradadoras da fítina.

Este invento apresenta um processo específico para o processamento de milho ou sorgo, que consiste nos passos consecutivos de:

a) se por em infusão grãos de milho ou sorgo em água quente .contendo dióxido de enxofre na presença de uma preparação de enzimas contendo uma ou mais enzimas degradadoras de fítina, fc>) se separar a água de infusão dos grãos e concentrando-a,

c) se moer grosseiramente os grãos, separando-se e desidra tando-se os germes

d) se moer finamente os grãos, separando-se as fibras do amido e proteína e desidratando-se a fracção fibrosa,e

e) se separar o amido e a proteina um do outro, concentran do-se a fracção proteina e secando-se e/ou convertendo-se a fracção amido.

De preferência, a preparação de enzimas contem uma quantidade de uma ou mais enzimas degradadoras de fitina suficiente para que a fitina presente nos grãos seja substancialmente degradada. Com o termo fitina aqui utilizado, significa-se os sais de ácido fítico e também o próprio ácido fítico.

As enzimas degradadoras de fitina desfosforilam fosfatos de inositol, produzindo inositol e ortofosfato. As enzimas degradadoras de fitina incluem fosfatases de ácido e fitase. As fosfatases de ácido e fitase são

-6produzidas por vários micro-organismos como Aspergillus spp., Rhizopus spp. e fermentos (Appl. Microbiol 16 (1968) 1348-1357 Enzyme Microb. Technol. 5 (1983), 377-382), enquanto que a fitase é também produzida por várias sementes de plantas, como por exemplo trigo, durante a germinação. As enzimas degradadoras da fitina são muito activas ao baixo pH da água de infusão De acordo com os métodos conhecidos na técnica da especialidade, podem obter-se preparações de enzimas dos organismos anteriormente mencionados. Verificou-se que a fitina no milho se degrada da forma mais eficaz com enzimas de Aspergillus spp. Assim, na mesma dosagem de enzimas, uma preparação de enzimas de Aspergilhus niger é mais eficiente que uma fitase de trigo.

As preparações de enzimas produzidas de forma microbiana podem incluir outras enzimas que de gradam material vegetal, tais como enzimas tendo actividade de celulose, hemicelulase e/ou pectinase. Estas outras activi dades contribuem para as vantagens que se obtêm com o processo do invento. São, por exemplo, preparações de enzimas adequadas as enzimas da série Econase EP 43 fabricadas por Alko Ltd.

Durante o processo de infusão de acordo com o invento, a temperatura é de 20-60°C, geralmente cerca de 50°C. A quantidade aplicada de preparação de enzimas depende da preparação utilizada, dos teores em fitina dos grãos de milho e das condições da reacção. A dosagem certa po de ser facilmente calculada por um perito na técnica da especialidade.

O processo de acordo com o inven to oferece, para além de evitar um passo adicional, várias e importantes vantagens. Em primeiro lugar, quando se adiciona a preparação de enzimas, o processo de infusão é acelerado de tal modo que o tempo de infusão pode ser consideravelmente re duzido. Dado o processo de infusão ser o passo mais longo no processamento completo do milho, uma redução dele é de grande

-Ίimportância económica. Assim, o processo de infusão pode ser reduzido para apenas 12 horas sem quaisquer perdas nos princ_i pais rendimentos das fracções do produtos. De preferência, o tempo de infusão será de 12-18 horas, no entanto, são possíveis tempos de infusão mais longos até 48 horas.

Em segundo lugar, os processos de separação após o processo de infusão de acordo com... o invento são melhores e dão rendimentos superiores. Quando se executa a infusão durante, por exemplo, 16 horas na presença da prepa^ ração de enzimas, o rendimento do amido é superior ao do caso do processo de infusão convencional.

Em terceiro lugar, o milho em in fusão na presença de enzimas degradadoras da fitina resulta num líquido de infusão do milho que não contem fitina. Consequentemente, a concentração LIM é mais fácil e o produto obti do é excelente para a alimentação dos animais e para fermentações microbianas. O tempo de infusão pode ainda ser mais re duzido quando se realizar o processo de infusão em dois passos primeiramente fazendo-se a infusão durante 4-10 horas, seguin do-se a moagem dos grãos de milho e pondo-se depois em infusão os grãos de milho moidos durante mais 3-6horas. De preferência, a segunda fase desta infusão, em duas etapas é executada em água que não contem dióxido de enxofre.

Nos exemplos o processo do inven to é realizado à escala laboratorial segundo as normas de Pelshenke e Lindemann.

Como é de esperar, os resultados obtidos, quando o processo é executado à escala industrial, serão semelhantes ou até melhores devido às técnicas de separação mais avançadas.

-8EXEMPLO 1

Numa série de testes, faz-se a in fusão de 50 g de grãos de milho em água a 50°C contendo dióxido de enxofre a 0,2%, na presença ou na ausência de uma quantidade de Econase EP 434. Esta preparação de enzimas tem como principais actividades, as de degradação de fitina e celulose e co mo actividades menores as de hemicelulase e pectinase. Os tempos de infusão dos testes variam de 12 a 48 horas, conforme indicado no Quadro A.

As dosagens das enzimas são apresentadas na forma de unidades degradadoras de fitina /g de milho .

Uma unidade degradadora de fitina (1 PU) é a quantidade de enzima que liberta 1 nmol de fósforo inorgânico do fitato de sódio por minuto em condições normais (40°C, pH 5,5).

Os grãos após a infusão voltam a ser processados para que se obtenham as fracções de produto mencionadas no Quadro B.

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-10Ressalta do Quadro B que o rendi, mento de amido, após 16 ou 48 horas de infusão de uma só fase na presença da preparação de enzimas, é superior ao da in fusão convencional sem preparação de enzimas e, após 12 horas de infusão na presença da preparação de enzimas o rendimento de amido é quase tão elevado como no caso da infusão convencional sem preparação de enzimas.

EXEMPLO II

Faz-se a pre-infusão de 50 g de grãos de milho em água a 50°C contendo dióxido de enxofre a 0,2% e Econase EP 434 fornecendo 135 PU/g de milho durante 6 horas. Na sequência da desgerminação manual, o produto é moido grosseiramente. A seguir os germes voltam a ser adicionados à pasta. A seguir executa-se a segunda fase da infusão em água fresca a 50°C contendo ECONASE EP 434 fornecendo 135 PU/g de milho durante 4 horas. A suspensão obtida volta a ser processa da para obter as fracções do produto mencionadas no Quadro C.

-11QUADRO C

Rendimento em % de

	peso	em seco
Substância seca em LIM	2,19
Germes	8,80
Fibras (teor em amido)	9,64	(20 ,99)
Amido (teor em proteina)	65,53	(0 ,37)
Glúten (teor em proteina)	6,8	(56,74)
Substância seca em
sobrenadante	5,45
Recuperação de amido	96,5

Recuperação total de substâncias secas

98,41

Nota: Neste teste é necessário desgerminar antes da moagem, dado o moinho a utilizar danificar o germe. Quando se realiza industrialmente a infusão de dupla fase, utili. zar-se-á um moinho que não danifique o germe. A desgerminação não será então necessária.

-12EXEMPLO III

Dilui-se o LIM na proporção de

1:10 e ajusta-se o pH para 5,0. Dilui-se a farinha de milho em 1:10 com solução tampão de citrato 0,2 M, pH 5,0. Adiciona-se azido de sódio a uma concentração de 0,02% para inibir o crescimento microbiano. Adiciona-se uma preparação de enzimas Aspergillus spp. contendo actividade degradadora da fitina ou fitase de trigo (Sigma P-1259) numa dosagem de 7000 PU/grama de fitina (300 PU por cada ml de diluição LIM e 150 PU por cada 2 gramas de farinha de milho).

As suspensões são incubadas num balão misturador (250 rpm) a 50°C. A reacção é interrompida a intervalos fixos com volume igual de a 6% (em peso).

O fitato é extraido para o líquido acídico durante 30 min. à temperatura ambiente. O ácido fítico é a seguir precipitado de um sobrenadante límpido com cloreto férrico. Os iões férricos são removidos por precipitação com hidróxido de sódio. O fitato é determinado por HPLC utilizando-se fitato de sódio, como padrão. 0 Quadro D indica o teor em fitina residual de LIM e farinha de milho após incubação com enzimas degradadoras de fi. tina. Na experiência a) a incubação é efectuada com preparação de enzimas Aspergillus spp. e na experiência b) a incuba ção é efectuada com fitase de milho.

-13QUADRO D

Comparação entre preparação de enzimas Aspergillus spp. e fitase de trigo.

Substracto Tempo de Fitina (na forma de acido fítico)

Incubação (h) exp.a) exp.b) mg/ml % mg/ml %

LIM	0	3,1	100	3,4	100
	2	2,7	87	2,4	71
	4	1,4	45	1,9	56
	10	1,0	32	2 ,0	59
	24	0	0	1,4	41
Farinha de	0	13,6	100	11,4	100
milho	2	9,1	67	9,1	80
	4	0	0	7,9	69
	10	0	0	6,8	60
	24	0	0	2,3	20

Quadro D indica que o teor em ácido fítico pode ser consideravelmente reduzido com ambas as enzimas degradadoras de fitina Na mesma dosagem de enzimas, a preparação de enzimas Aspergillus spp. é mais eficiente que a fitase de trigo.

EXEMPLO IV

Põe-se em infusão 25 g de grãos de milho em 50 ml de água a 50°C contendo dióxido de enxofre a 0,2%. No teste de controle não se adiciona preparação de enzimas e no teste de acordo com o invento adiciona-se uma prepara, ção de enzimas Aspergillus spp. numa dosagem de 135 PU/g milho O tempo de infusão é de 24 horas ou 48 horas.

Após a infusão, faz-se a extracção de uma guantidade de LIM durante 30 min com um volume igual de t^SCq a 6% (em peso) à temperatura ambiente. O ácido fítg co é precipitado de um sobrenadante límpido com cloreto férri. co. Os iões férricos são removidos por precipitação com hidróxido de sódio. 0 fitato é determinado por HPLC utilizando-se fitato como padrão.

O Quadro E indica a quantidade de ácido fitico em LIM. A experiência a) consiste na infusão convencional sem enzimas degradadoras de fitina e a experiência b) consiste na infusão na presença da preparação de enzimas anteriores.

QUADRO E

Teor em fitina de LIM

Tempo de mg ácido fítico/ml infusão(h) LIM exp. a) exp. b)

1,6

3,1 ^S'^fJ

-15O Quadro E indica que quando os grãos de milho são postos em infusão na presença de enzimas degradadoras de fitina o LIM está isento de fitina.

EXEMPLO V

Faz-se o teste de Econase EP

434 e de uma preparação de enzimas degradadoras da parede das células das plantas com uma actividade degradadora de fitina desprezível, um processo de infusão de uma fase e de duas fases.

No processo de infusão de uma fa se, põe-se em infusão 50 g de grãos de milho em água a 50°C contendo dióxido de enxofre a 0,2%. A dosagem de Econase EP 434 é de 135 PU/g milho. Aplica-se volume igual da preparação de enzimas degradadoras da parede das células das plantas com actividade degradadora de fitina desprezível. 0 tempo de infusão é de 20 horas. Os grãos voltam a ser processados de acordo com o método de Pelshenke e Lindemann.

No processo de infusão de duas fases, faz-se a pre-infusão de 50 g de grãos de milho durante 6 horas em água a 50°C contendo dióxido de enxofre a 0,2% e Econase EP 434 fornecendo 135 PU/g de milho ou um volume igual de preparação de enzimas degradadoras da parede das célu las das plantas com actividade degradadora de fitina desprezjL vel.

Na sequência da desgerminação manual, o produto é moido grosseiramente. A seguir os germes voltam a ser adicionados à pasta. Seguidamente efectua-se a segunda fase da infusão durante 4 horas em água fresca a 50°C contendo Econase EP 434 fornecendo 135 PU/g de milho ou um volume igual de preparação de enzimas degradadora da parede

V

-16das células das plantas com actividade degradadora de fitina desprezível. A pasta é processada de novo de acordo com o méto do de Pelshenke e Lindemann.

QUADRO F

Recolhas de amido com deferentes preparações de enzimas.

1. Econase EP 434

2. Preparação de enzimas degradadoras da parede das células das plantas com actividade degradadora de fitina desprezível .

Processo de infusão	Tempo de infusão h	Enzima	Recolha de amido %
Uma fase	20	1	97,0
	20	2	94,4
Duas fases	6+4	1	96,5
	6 + 4	2	91,4

Ressalta do Quadro F que o rendimento de amido é mais elevado quando os grãos são tratados com uma preparação de enzimas contendo actividade degradadora de fitina.

Claims

REIVINDICAÇOES la. - Processo para a infusão de grãos de milho ou de sorgo em água guente contendo dióxido de enxofre, caracterizado por se efectuar a infusão na presença de uma preparação de enzimas contendo uma ou mais enzimas que degradam a fitina.
2ã. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a preparação de enzimas con ter uma determinada quantidade de uma ou mais enzimas que degradam a fitina, suficiente para que a fitina presente no milhe seja substancialmente degradada.
3ã. - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a preparação de enzimas incluir fitase e/ou fosfatase ácida.
4^. - Processo de acordo com qual, quer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a preparação de enzimas incluir ainda outras enzimas que degradam material vegetal.
5a. - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por as enzimas gue degradam mate rial vegetal possuírem actividades de celulase, hemicelulase e/ou pectinase.
6â, - Processo de acordo com qual, quer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por se obter a preparação de enzimas que degradam a fitina a partir de trigo ou Aspergillus spp. ou de outras fontes vegetais ou microbianas
7§. - Processo de acordo com qual, quer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a tempera/; tura da água ser 20-60°C.
8 5. - Processo de acordo com qual, quer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por os grãos do milho ou do sorgo serem postos em infusão durante 12 a 48 ho ras.

95. - Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por os grãos serem postos em infusão durante 12 a 18 horas.
10 5. - Processo para o processamento de milho ou sorgo, que compreende os seguintes passos con secutivos:

a) Infusão de grãos de milho ou sorgo em água quente conten do dióxido de enxofre.

b) separação da água de infusão dos grãos e sua concentração

c) moagem grosseira dos grãos, procedendo-se à separação e desidratação dos germes

d) moagem fina dos grãos, separação das fibras do amido e proteína e desidratação da fracção fibrosa, e

e) separação do amido e da proteína um do outro, concentra ção da fracção proteínica e secagem e/ou conversão da fracção amido, caracterizado por se efectuar a infusão no passo a) de acordo com uma das reivindicações 1 a 9.

115. - Processo de acordo com as reivindicações 1 a 10, caracterizado por se efectuar a infusão em dois passos, procedendo-se primeiro à infusão durante 4 a 10 horas, seguindo-se a moagem dos grãos e procedendo-se depois à

-20infusão dos grãos moidos durante mais 3? a 6 horas.
12ã. - Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por se efectuar a segunda fase da infusão em água não contendo dióxido de enxofre.