WO2012017123A1 - Método de obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos a partir de residuos agroindustriales - Google Patents

Método de obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos a partir de residuos agroindustriales Download PDF

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Justo Javier PEDROCHE JIMÉNEZ
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Juan María ALCAIDE HIDALGO
Maria del Carmen MILLÁN LINARES
Alvaro Villanueva Lazo
José Luis TEJEDOR DEL REAL
Alvaro RODRÍGUEZ SÁNCHEZ-ARÉVALO
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Definitions

  • the present invention falls within the field of food technology and specifically refers to a method of obtaining limited and extensive protein hydrolysates comprising carrying out enzymatic hydrolysis of protein agroindustrial residues. This method leads to the obtaining of two hydrolysates that differ in their degree of hydrolysis, so they can be used in different applications at food and cosmetic levels.
  • a large amount of protein-rich agroindustrial waste is generated worldwide, including by-products of plant origin generated by agricultural processing industries, such as degreased flours from oil extraction from seeds or those fractions part of the crop that does not meet the minimum quality requirements to be marketed, as is the case of fractured seeds or high hardness for consumption.
  • Hydrolysates with good emulsifying power are used in the manufacture of mayonnaise, minced meat, sausages or ice cream (Süle, E., Tómóskózi, S. and Hajós, G., 1998, Agriculture, 42: 242-244). And finally, hydrolysates with a good oil or water absorption are used for the elaboration of meat derivatives and low fat products (Mannheim, A. and Cheryan, M., 1992, J. Am. OH Chem. Soc, 69: 1 163-1 169). b) Hydrolysates with varying degrees of hydrolysis, which can be used as flavorings, especially through Maillard reactions, generating secondary compounds responsible for the smell and taste of the product.
  • these hydrolysates also have application for people who are on a diet because they provide the body with adequate amounts of protein with a minimum of other sources of calories, so that the nitrogen balance is maintained and weight is reduced with the loss of fat
  • these hydrolysates due to their good solubility, digestibility and intestinal absorption, these are also useful for patients with poor gastrointestinal activity, such as in cases where there is a reduced surface area of absorption (disease of Crohn) (Kushner, RF, 1992, Nutr. Rev., 50: 166-178) or when the digestive capacity is reduced as in cystic fibrosis or pancreatitis (Farrell, PM, et al., 1987, J.
  • bioactive peptides are small inactive amino acid sequences within the protein, but which can be released after protein hydrolysis and exert various biological functions.
  • peptides with opioid, opioid antagonist, antithrombotic, immunomodulatory, antioxidant, ion transporter or antihypertensive activity Said peptides can be consumed as such, forming part of the crude hydrolysates, low molecular weight concentrates or other active subfractions obtained by size separation methods or chromatographic methods.
  • hydrolysates In addition to constituting food products, such hydrolysates, their fractions or peptides could also be part of compositions useful as a complement in the treatment and prevention of diseases.
  • a chemical or physical treatment step of the starting vegetable flours is carried out prior to enzymatic hydrolysis, or washed with acidified water or ethanol or a prior protein concentrate is obtained by a flotation-sedimentation process (ES21 73036B1, ES2209645B1 and ES21 1 6937B1).
  • the present invention provides a method of obtaining limited and extensive protein hydrolysates which comprises carrying out enzymatic hydrolysis of protein agroindustrial residues. This method leads to the obtaining of two hydrolysates that differ in their degree of hydrolysis, so they can be used in different applications at food and cosmetic levels.
  • the method of the invention allows to obtain, in a single hydrolytic step and without a prior treatment of the starting substrate, two different protein products, instead of a single product as in the case of other similar methods of obtaining protein hydrolysates.
  • These two products obtained differ in their degree of hydrolysis and, therefore, in their chemical and functional characteristics, thus extending the field of industrial and commercial application and giving it an agri-food by-product, such as, for example, but not limited to, vegetable flours , an added value.
  • One of the hydrolysates obtainable by the method of the invention has a degree of hydrolysis of less than 10% (limited protein hydrolyzate, here referred to as HIPROLI), which makes it a very interesting product for use in cosmetics as well as in processing of food, pastries, bakery or in the elaboration of elaborated products (mayonnaise, sausages, ice cream or desserts), because it has improved rheological properties with respect to the original starting protein in terms of solubility, water and oil absorption, power emulsifier and foaming capacity.
  • HIPROLI limited protein hydrolyzate
  • the other hydrolyzate obtained has a degree of hydrolysis greater than 10% (extensive protein hydrolyzate, here referred to as HIPROEX), which gives it ideal qualities for use in protein supplements aimed well at populations in need of extra protein intake, such as senior citizens, athletes or people who follow certain diets, as well as protein supplements Nutritional conditions in the treatment of specific diseases or syndromes, such as patients who have reduced their capacity for gastrointestinal absorption of food (Crohn's disease), patients with reduced digestive capacity (cystic fibrosis or pancreatitis) or patients with specific food allergenicity.
  • this product is a source of significant interest for the production of functional foods due to the presence of peptides with a non-high number of residues (2 to 1, 5 amino acids) which, a Once released from the starting protein by hydrolysis, they can have a variety of benefits for human health (antioxidant, hypocholesterolemic, antihypertensive, opioid, etc.).
  • one aspect of the invention relates to a method of obtaining a limited protein hydrolyzate and an extensive protein hydrolyzate, hereinafter "method of the invention", comprising: enzymatically hydrolyzing a protein agroindustrial residue,
  • protein agroindustrial waste that could be used in the method of the invention are, but not limited to, degreased flours derived from the oleicseed oil extraction of, for example, but not limited to, sunflower, rape, soybean or grape seed ; seed flours that do not meet the minimum quality requirements to be marketed due, for example, but not limited to, their fractionation during collection or excessive hardness, from, for example, but not limited to, chickpea, lupine or lentil; or other vegetable by-products from, for example, but not limited to, carob seed. All these protein agroindustrial wastes have a variable chemical composition as shown, by way of example and without limiting the scope of the invention, in Table 1. Composition Sunflower Rapeseed Pepita Soy Chickpea Lupine Carob
  • Table 1 Chemical characterization of some vegetable flours. The data is expressed in%.
  • the protein agroindustrial residue of step (a) comprises less than 6% (w / w) of fats.
  • the protein agroindustrial residue of step (a) comprises between 1 5% and 50% of the total weight (w / w) of proteins.
  • the protein agroindustrial residue of step (a) is at a concentration of between 5% and 1.0% (w / v), especially depending on the fiber content and composition of said residue, the which, due to its high water absorption capacity, produces a too high viscosity at higher concentrations, which makes it difficult to agitate the solution.
  • the protein agroindustrial residue of step (a) is a vegetable protein flour.
  • the vegetable protein meal comes from a vegetable selected from the list comprising: sunflower, rapeseed, soybeans, grape seed, chickpea, lupine, lentil or locust bean germ.
  • the enzymes that can be effective in the hydrolysis process of step (a) of the method of the present invention are proteolytic enzymes, preferably of endoprotease action, commonly used for protein hydrolysis and that can be obtained from animal, plant or microbial sources. .
  • step (a) of the method of the invention includes, but are not limited to, trypsin, chymotrypsin, pancreatin, pepsin, papain, or a variety of bacterial and fungal proteases, such as alkaline, which will also be referred to herein as "alklase,” as well as subtilisin. , or “subtilisin", or the flavorzyme.
  • the proteolytic enzyme employed in the hydrolysis of step (a) of the method of the invention is stable and is not inactivated by the pH used in the method of the invention. Therefore, in another preferred embodiment, the enzyme employed in the enzymatic hydrolysis of step (a) is an endoprotease.
  • the endoprotease is selected from the list comprising: trypsin, chymotrypsin, pancreatin, pepsin, papain, alkaline, subtilisin or flavorzyme.
  • the endoprotease is alcalase. This enzyme is an endoprotease of microbial origin, commercial and nonspecific and well known and characterized from a scientific point of view for optimal pH and temperature parameters.
  • the protein agroindustrial enzyme / residue ratio of step (a) is in a range between 0.001 and 0.01 UA / g protein of agroindustrial protein residue, the "Anson Unit (UA)" being defined as the amount of enzyme necessary to digest hemoglobin under standard conditions producing a quantity of products soluble in trichloroacetic acid that give the same color with Folin reagent as a tyrosine milliequivalent.
  • the pH at which the hydrolytic process of step (a) is carried out is preferably an alkaline pH with the aim of, on the one hand, facilitating the solubilization of the protein of the starting material or protein agroindustrial residue, which is Increases as the pH is more basic, and on the other, maintaining a perceptible proteolytic activity in the chosen enzyme, preferably endoprotease, which usually have an optimum pH of activity around 7-8. Therefore, in another preferred embodiment, the enzymatic hydrolysis of step (a) of the method of the invention is performed at a pH between 8 and 1 1.
  • the enzymatic hydrolysis process of step (a) of the method of the invention is preferably carried out at room temperature, that is from 1 to 8 and 25 Q C, more preferably for a maximum time of one hour and most preferably for a minimum time 45 minutes.
  • This process is preferably carried out under continuous stirring, maintaining the pH chosen for the hydrolytic process with, for example, but not limited to, the addition of NaOH or NH 4 HCO 3 , the latter in order to be removed during the drying of the final hydrolyzed products and reducing the ash content thereof. Therefore, in another preferred embodiment, the enzymatic hydrolysis of step (a) of the method of the invention is carried out at a temperature of between 1 8 and 25 Q C. In a more preferred embodiment, the enzymatic hydrolysis of step (a) It is done for a period of time less than or equal to 1 hour. In an even more preferred embodiment, the enzymatic hydrolysis of step (a) is carried out under continuous stirring.
  • sodium sulfite is added to the protein agroindustrial residue undergoing the enzymatic hydrolysis process in step (a) of the method of the invention to prevent oxidation of the polyphenols present therein and to avoid, as far as possible, excessive darkening of products.
  • step (a) of the method of the invention is centrifuged.
  • step (b) of method of the invention a precipitate formed by the remains of the starting material or protein agroindustrial residue that remain insoluble, mainly insoluble fibers and undigested protein part, and on the other a supernatant comprising mainly proteins, peptides and amino acids as well as other minority compounds and solubilized during the hydrolytic process such as polyphenols and sugars.
  • the precipitated phase can be used in different applications such as, for example, but not limited to, animal feed and / or organic fertilizer substrate in agriculture.
  • the supernatant fraction is subjected to a decrease in acidic pH (3-5) by, for example, but not limited to, the addition of HCI. Therefore, in another preferred embodiment, the decrease in pH of step (c) of the method of the invention is accomplished by the addition of HCI to said supernatant.
  • This will serve to inactivate the proteolytic activity of the enzyme added for the hydrolytic process of step (a) of the method of the invention and on the other hand, will give rise to two well differentiated products by subsequent centrifugation. Therefore, after lowering the pH of the supernatant in step (c) of the method of the invention, centrifugation is carried out and, subsequently, the separation of the supernatant and the precipitate obtained.
  • step (f) of the method of the invention Both, precipitate and supernatant, are dried, in step (f) of the method of the invention.
  • the drying procedures that could be used in this step of the method are, for example, but not limited to, ring-dryer, lyophilization, atomization or oven drying.
  • said drying is carried out by atomization, the final products being obtained in powder form to facilitate storage, storage and transport. Therefore, in another preferred embodiment, the drying of step (f) of the method of the invention is carried out by atomization.
  • spray drying refers to the drying method in which a liquid product is transformed into a product in a spray state, being an instant process in which hot air is the medium that supplies the heat necessary for evaporation and at the same time the water acceptor removed.
  • step (f) of the method of the invention The product obtainable after drying the supernatant in step (f) of the method of the invention will be referred to in the present invention as "extensive protein hydrolyzate” or "HIPROEX” and will be constituted by that soluble phase, without precipitating, totally liquid and which has a protein fraction with a degree of hydrolysis greater than 1.0%.
  • the product obtainable after drying the precipitate in step (f) of the method of the invention will be referred to in the present invention as "limited protein hydrolyzate” or "HIPROLI” and will be constituted by that precipitated protein fraction, of pasty consistency, with a degree of hydrolysis below 1.0%.
  • another aspect of the invention relates to the extensive protein hydrolyzate obtainable by drying the supernatant in step (f) of the method of the invention, hereafter referred to as "extensive protein hydrolyzate of the invention".
  • Another aspect of the invention relates to the limited protein hydrolyzate obtainable by drying the precipitate in step (f) of the method of the invention, hereinafter "limited protein hydrolyzate of the invention”.
  • the extensive and limited protein hydrolysates obtainable by the method of the invention have, as shown in the examples of the present invention, a variable composition in terms of proteins, moisture, ashes, fats, polyphenols, sugars, fiber and / or degree of hydrolysis, which will be determined by certain factors of the method of the invention, such as, but not limited to, the type of endoprotease enzyme used, the composition and origin of the starting material or protein agroindustrial residue used in step (a), etc.
  • the protein hydrolysates obtainable by the method of the invention have improved rheological and biological properties with respect to the starting material, so they are applicable to various industrial fields.
  • Another aspect of the invention relates to the use of the extensive protein hydrolyzate or the limited protein hydrolyzate of the invention for the preparation of a cosmetic, since the extensive protein hydrolyzate of the invention has bioactive properties and the limited protein hydrolyzate of the invention has a high emulsifying and foaming capacity, all of them favorable characteristics for the elaboration of this type of products.
  • Cosmetic means any product used for body hygiene or whose purpose is to improve beauty.
  • Another aspect of the invention relates to the use of the extensive protein hydrolyzate of the invention for the preparation of a food supplement.
  • Food supplement means any food, ingredient or substance intended to supplement human or animal nutrition, being able to present, for example, but not limited to, such as pills, capsules, soft capsules of gelatin, gelatin capsules, liquids or powders.
  • the food supplement comprising the extensive protein hydrolyzate of the invention is presented in liquid form, since the high solubility of said hydrolyzate allows its use in liquid foods.
  • the intake of these nutritional supplements comprising the extensive protein hydrolyzate of the invention can be beneficial in those situations in which the metabolic situation requires an extra nutritional contribution, such as, but not limited to, in dietary individuals, in the third age.
  • Another aspect of the invention relates to the use of extensive protein hydrolyzate or limited protein hydrolyzate of the invention for the preparation of a food, hereinafter "food of the invention".
  • This food can be solid or liquid and for human consumption or any other living being.
  • the limited protein hydrolyzate of the invention has a high emulsifying and foaming power. Therefore, a preferred embodiment of this aspect of the invention relates to the use of the limited protein hydrolyzate of the invention for the preparation of a confectionery food.
  • "Pastry food” means any confectionery or pastry food, for example, but not limited to cakes, ice cream, biscuits, cakes or cakes.
  • Another preferred embodiment of this aspect of the invention relates to the use of the limited protein hydrolyzate of the invention for the preparation of a bakery food.
  • Another preferred embodiment of this aspect of the invention relates to the use of the limited protein hydrolyzate of the invention for the preparation of an processed food.
  • Processed food means any food that has undergone a process of modifying the original state of its components to make them more appetizing, tasty, easy to ingest or preserve.
  • processed foods are, but are not limited to, mayonnaise, minced meat, sausages, ice cream, meat products or low-fat products.
  • the extensive protein hydrolyzate of the invention also has bioactive properties, such as, but not limited to, antioxidant and / or blood pressure regulating activity, preferably antihypertensive activity, which is why it is useful for the production of functional foods or as additive thereof. Therefore, another preferred embodiment of this aspect of the invention relates to the use of the extensive protein hydrolyzate of the invention for the preparation of a functional food.
  • "Functional food” means any food that provides benefits for human health or any other living being beyond basic nutrition, such as improving health by reducing the risk of suffering diseases.
  • These functional foods comprising the extensive protein hydrolyzate of the invention or "functional foods of the invention” could be, but not limited to, immunomodulators, antihypertensives, preferably ACE inhibitors (angiotensin converting enzyme), hypocholesterolemic agents, antioxidants, intestinal transit regulators , antimicrobials or calcium chelators.
  • the functional food of the invention is for the prevention or complementary treatment of hypertension.
  • the functional food of the invention is for the prevention or complementary treatment of oxidative processes in, for example, but not limited to degenerative diseases.
  • the invention refers to any substance used for the prevention, relief or complementary treatment of diseases in man and animals. In the context of the present invention it refers to a preparation comprising at least the extensive protein hydrolyzate of the invention.
  • the medicament is for use in the prevention, relief or complementary treatment of diseases that occur with oxidative processes, such as, but not limited to, degenerative diseases, or with hypertension, or with deficiency in intestinal absorption or digestive capacity, such as, but not limited to, Crohn's disease, cystic fibrosis or pancreatitis.
  • Another aspect of the invention relates to a food comprising the extensive protein hydrolyzate and / or the limited protein hydrolyzate of the invention.
  • Another aspect of the invention relates to a cosmetic comprising the extensive protein hydrolyzate and / or the limited protein hydrolyzate of the invention.
  • Another aspect of the invention relates to a composition comprising the extensive protein hydrolyzate and / or the limited protein hydrolyzate of the invention.
  • Fig. 1 Shows the level of solubility (ordinate axis, in%) versus pH (abscissa axis) of rapeseed meal and of HIPROLI and HIPROEX of rapeseed meal obtained by the method of the invention.
  • Continuous line rapeseed flour.
  • Dashed line HIPROLI.
  • Line-squares HIPROEX.
  • Fig. 2. Shows the antioxidant protection index (ordinate axis, in%) against time (abscissa axis, in minutes) of rapeseed meal (triangles), HIPROLI (squares) and HIPROEX (circles) of the Rapeseed meal obtained by the method of the invention.
  • the synthetic antioxidant Butyl hydroxytoluene (BHT or E-321) (asterisks) and a control with distilled water such as Blanco (rhombuses) were taken as positive control.
  • the sample concentrations tested were 1,00,000 ppm in the case of rapeseed products and 800 ppm in the case of BHT.
  • Fig. 4. Shows the antioxidant protection index (ordinate axis, in%) against time (abscissa axis, in minutes) of sunflower meal (triangles), HIPROLI (squares) and HIPROEX (circles) of the sunflower flour obtained by the method of the invention.
  • the synthetic antioxidant Butyl hydroxytoluene (BHT or E-321) (asterisks) and a control with distilled water such as Blanco (rhombuses) were taken as positive control.
  • the sample concentrations tested were 100,000 ppm in the case of sunflower products and 800 ppm in the case of BHT.
  • rapeseed flour and hydrolysates obtained therefrom by the method of the invention were those shown in Table 5 and in Figure 1.
  • 60 ' a expressed as grams of absorbed water / 100 g of sample
  • Table 7 Performance of the hydrolytic process from sunflower meal. The data is expressed in% w / w.
  • Table 8 Chemical characterization of the products obtained by the method of the invention (HIPROEX and HIPROLI) and by the hydrolysis process without alkali (control). The data is expressed in% w / w.
  • Table 9 Distribution of the molecular weights of sunflower meal and the two hydrolysates obtained by the method of the invention.
  • the rheological properties of sunflower meal and hydrolysates obtained therefrom by the method of the invention were those shown in Table 10 and in Figure 3.
  • Table 1 1. ACE inhibitory activity of sunflower meal and its hydrolysates.
  • the precipitated fraction presented important protein values higher than 60% in any case, showed a chemical composition similar to those obtained in controls without enzymatic treatment and a slight improvement in protein solubility against pH, due to to the gentle increase in the degree of hydrolysis of the protein heading of this product.
  • This limited degree of hydrolysis less than 10%, gave it remarkable rheological properties, thus giving it valuable characteristics to be used in confectionery, confectionery or processing of meat products.
  • extensive protein hydrolyzate it showed appreciable biological activity values, so it would bring a greater benefit to the products to which it was added.

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Abstract

La presente invención se refiere a un método de obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos que comprende llevar a cabo una hidrólisis enzimática de residuos agroindustriales proteicos. Dicho método conduce a la obtención, en un solo paso hidrolítico y sin un tratamiento previo del sustrato de partida, de dos hidrolizados proteicos distintos que difieren en su grado de hidrólisis, en lugar de un único producto como en el caso de otros métodos similares. Estos dos productos obtenidos presentan propiedades mejoradas respecto al sustrato de partida, por lo que pueden ser utilizados en distintas aplicaciones a nivel alimentario y cosmético.

Description

Método de obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos a partir de residuos aqroindustriales
La presente invención se encuadra en el campo de la tecnología de alimentos y específicamente se refiere a un método de obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos que comprende llevar a cabo una hidrólisis enzimática de residuos agroindustriales proteicos. Dicho método conduce a la obtención de dos hidrolizados que difieren en su grado de hidrólisis, por lo que pueden ser utilizados en distintas aplicaciones a nivel alimentario y cosmético.
ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR
A nivel mundial se genera una gran cantidad de residuos agroindustriales ricos en proteínas, entre los que se encuentran los subproductos de origen vegetal generados por las industrias de transformación agrícolas, como son las harinas desengrasadas procedentes de la extracción del aceite de las semillas o aquellas fracciones parte de la cosecha que no cumplen con los requisitos de calidad mínima para ser comercializadas, como es el caso de las semillas fracturadas o de alta dureza para su consumo.
En este sentido, el interés en el aprovechamiento de las proteínas vegetales provenientes de residuos agroindustriales ha promovido el desarrollo de los procesos de obtención y mejora de las mismas mediante la generación de concentrados y aislados proteicos. Sin embargo, estos aislados presentan dos grandes limitaciones para su aplicación en la industria alimentaria, a saber, su baja solubilidad y su potencial alergenicidad. Estas razones, junto con la demanda de nuevos alimentos, han conducido en los últimos años al desarrollo de procesos de hidrólisis proteica a partir de aislados proteicos vegetales como la soja, colza, girasol, arroz o guisante entre otros.
El grado y tipo de hidrólisis del hidrolizado obtenido van a determinar el resto de las propiedades del mismo y estas propiedades, a su vez, condicionarán la aplicabilidad de este. Hoy día, los hidrolizados proteicos vegetales que se producen para su uso en alimentación, farmacia y cosmética se pueden dividir en tres grandes grupos: a) Hidrolizados con bajo grado de hidrólisis, entre el 1 y el 10%, los llamados hidrolizados proteicos limitados, que mejoran las propiedades funcionales, tales como la solubilidad, absorción de agua o aceite, poder emulsificante o capacidad espumante, de la proteína original. Por ello, los hidrolizados con mejor poder espumante están indicados para la producción de pasteles, pan, helados y postres elaborados (Chaplin, L. C. y Andrew, A. T., 1989, J. Dairy Res., 56: 544-552). Los hidrolizados con un buen poder emulsificante son usados en la fabricación de mayonesas, carne picada, salchichas o helados (Süle, E., Tómóskózi, S. y Hajós, G., 1998, Nahrung, 42: 242-244). Y por último, los hidrolizados con una buena absorción de aceite o agua son usados para la elaboración de derivados cárnicos y de productos bajos en grasas (Mannheim, A. y Cheryan, M., 1992, J. Am. OH Chem. Soc, 69: 1 163- 1 169). b) Hidrolizados con grado de hidrólisis variable, que pueden ser usados como flavorizantes, especialmente mediante reacciones de Maillard, generando compuestos secundarios responsables del olor y el sabor del producto. c) Hidrolizados extensivos, con grados de hidrólisis superiores al 10%, que pueden ser utilizados como suplemento proteico en la dieta o en alimentación especializada (Frokjaer, S., 1994, Food Technol., 48: 86-88) y para el tratamiento complementario de enfermedades o síndromes específicos. Desde un punto de vista funcional su elevada solubilidad permite su utilización en alimentos líquidos, y desde un punto de vista nutricional posibilitan una elevada absorción gastrointestinal de los pequeños péptidos que componen el hidrolizado, principalmente di y tripéptidos, la cual es más efectiva en comparación con las proteínas intactas o incluso con los aminoácidos libres. Los sectores de la población a los que van dirigidos estos alimentos son diversos aunque, por diferentes razones, preferiblemente van dirigidos a aquellos que presentan la necesidad de un sobreaporte proteico. Por ejemplo, se puede citar su uso en la alimentación de la tercera edad, ya que en las personas ancianas se produce una pérdida de apetito, causada por diversas razones, la cual genera una malnutrición que está correlacionada directamente con un incremento de enfermedades y mortalidad; para estas personas comer más cantidad no es la solución idónea pero la demanda de proteínas necesarias podría cubrirse con bebidas enriquecidas con hidrolizados proteicos, ya que su ingesta es más atractiva que la de los alimentos sólidos. En este apartado también puede incluirse la alimentación enteral y parenteral en casos de hospitalización. Otro campo de aplicación es la nutrición deportiva, sobre todo, en ejercicios de resistencia o en aquellos que requieren un desarrollo muscular importante. Por último, estos hidrolizados también tienen aplicación para personas que estén a dieta ya que proporcionan al cuerpo las cantidades adecuadas de proteínas con un mínimo de otras fuentes de calorías, de manera que se mantiene el balance de nitrógeno y se reduce peso con la pérdida de grasas. Respecto a las aplicaciones clínicas de los hidrolizados proteicos extensivos, debido a su buena solubilidad, digestibilidad y absorción intestinal, estos también son útiles para enfermos con una actividad gastrointestinal deficiente, como en los casos en los que existe una reducida superficie de absorción (enfermedad de Crohn) (Kushner, R. F., 1992, Nutr. Rev., 50: 166-178) o cuando la capacidad digestiva está reducida como en la fibrosis quística o en la pancreatitis (Farrell, P. M., et al., 1987, J. Am. Diet. Assoc, 87: 1353-1356). Una aplicación común de los hidrolizados proteicos es la obtención de péptidos bioactivos. Estos péptidos son pequeñas secuencias aminoacidícas inactivas dentro de la proteína, pero que pueden ser liberados tras una hidrólisis proteica y ejercer diversas funciones biológicas. Entre los más abundantes destacan los péptidos con actividad opioide, opioide antagonista, antitrombótica, inmunomoduladora, antioxidante, transportadora de iones o antihipertensiva. Dichos péptidos pueden consumirse como tales, formando parte de los hidrolizados crudos, de concentrados de bajo peso molecular o de otras subfracciones activas obtenidas mediante métodos de separación por tamaño o métodos cromatográficos. Además de constituir productos alimenticios, tales hidrolizados, sus fracciones o los péptidos también podrían formar parte de composiciones útiles como complemento en el tratamiento y prevención de enfermedades. En cuanto a los procedimientos para la obtención de este tipo de hidrolizados, en la mayoría de ellos se lleva a cabo un paso de tratamiento químico o físico de las harinas vegetales de partida de manera previa a la hidrólisis enzimática, o bien se realizan lavados con agua acidulada o etanol o se obtiene un concentrado proteico previo por un proceso de flotación-sedimentación (ES21 73036B1 , ES2209645B1 y ES21 1 6937B1 ). Además, mediante todos estos procedimientos el producto final conseguido es un único producto (Yust, M.M., et al., 2003, Grasas y Aceites, 54(4) : 41 9-423; Vioque, J., et al., 2006, Brazilian Journal oí Food Technology, III JIPCA, Janeiro, pp. 99-1 02; US41 00024A).
Por tanto, es necesario desarrollar métodos optimizados de obtención de hidrolizados proteicos que proporcionen más de un producto a partir de un único proceso hidrolítico, de manera que se obtengan varios hidrolizados con diferente grado de hidrólisis y, por tanto, con diferentes características químicas y funcionales, que tengan diferente aplicabilidad industrial. Estos métodos, además, deberían evitar la necesidad de realizar un tratamiento químico o físico previo de las harinas vegetales de partida previamente a la hidrólisis enzimática, lo que supondría un ahorro de equipamientos, solventes, vertidos y, por consiguiente, de tiempo y dinero. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención proporciona un método de obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos que comprende llevar a cabo una hidrólisis enzimática de residuos agroindustriales proteicos. Dicho método conduce a la obtención de dos hidrolizados que difieren en su grado de hidrólisis, por lo que pueden ser utilizados en distintas aplicaciones a nivel alimentario y cosmético.
El método de la invención permite obtener, en un solo paso hidrolítico y sin un tratamiento previo del sustrato de partida, dos productos proteicos distintos, en lugar de un único producto como en el caso de otros métodos similares de obtención de hidrolizados proteicos. Estos dos productos obtenidos difieren en su grado de hidrólisis y, por tanto, en sus características químicas y funcionales, ampliando así el campo de aplicación industrial y comercial y otorgándole a un subproducto agroalimentario, como son, por ejemplo aunque sin limitarnos, las harinas vegetales, un valor añadido.
Uno de los hidrolizados obtenibles mediante el método de la invención presenta un grado de hidrólisis inferior al 10% (hidrolizado proteico limitado, aquí denominado como HIPROLI), lo cual lo convierte en un producto muy interesante para su utilización en cosmética así como en el procesado de alimentos, repostería, panadería o en la elaboración de productos elaborados (mayonesas, salchichas, helados o postres), debido a que posee propiedades reológicas mejoradas con respecto a la proteína original de partida en términos de solubilidad, absorción de agua y aceite, poder emulsificante y capacidad espumante. El otro hidrolizado obtenido presenta un grado de hidrólisis superior al 10% (hidrolizado proteico extensivo, aquí denominado como HIPROEX), lo que le confiere unas cualidades ideales para su uso en suplementos proteicos dirigidos bien a poblaciones con necesidades de un aporte proteico extra, como pueden ser personas de la tercera edad, deportistas o personas que siguen regímenes alimenticios determinados, bien como suplementos proteicos nutricionales en el tratamiento de enfermedades o síndromes específicos, como son pacientes que ven reducida su capacidad de absorción gastrointestinal de alimentos (enfermedad de Crohn), pacientes con reducida capacidad digestiva (fibrosis quística o pancreatitis) o pacientes con alergenicidad específica alimentaria. De igual modo, debido a su alto grado de hidrólisis, este producto es una fuente de significativo interés para la elaboración de alimentos funcionales debido a la presencia de péptidos con un número no elevado de residuos (2 a 1 5 aminoácidos) los cuales, una vez liberados de la proteína de partida por hidrólisis, pueden presentar una diversidad de beneficios para la salud humana (antioxidante, hipocolesterolémica, antihipertensiva, opioide, etc.).
Además, mediante el método de la invención no es necesario realizar un tratamiento previo (químico o físico) de mejora o purificación de los componentes de los materiales vegetales de partida, lo que además de simplificar el proceso, evita los problemas generados con la depuración y evacuación de las aguas residuales generadas habitualmente en dichas etapas. Esta ventaja, junto con la optimización de los parámetros del método aquí descrito, conlleva un ahorro de equipamientos, solventes, reactivos (ya que la relación enzima/sustrato utilizada en el proceso de hidrólisis del método de la invención es baja y además las enzimas empleadas, preferiblemente endoproteasas, más preferiblemente alcalasa, son enzimas comerciales con un ámbito de acción inespecífico), vertidos, tiempo, dinero y energía (ya que la reacción de hidrólisis enzimática del método de la invención se lleva a cabo, preferiblemente, a temperatura ambiente). Por ello, un aspecto de la invención se refiere a un método de obtención de un hidrolizado proteico limitado y un hidrolizado proteico extensivo, de ahora en adelante "método de la invención", que comprende: hidrolizar enzimáticamente un residuo agroindustrial proteico,
centrifugar el hidrolizado obtenido en el paso (a),
disminuir el pH del sobrenadante obtenido en la centrifugación del paso
(b) hasta un valor de entre 3 y 5,
centrifugar el sobrenadante del paso (c),
separar el sobrenadante del precipitado obtenidos en la centrifugación del paso (d), y
secar el sobrenadante y el precipitado separados en el paso (e).
Ejemplos de "residuo agroindustrial proteico" que podrían emplearse en el método de la invención son, aunque sin limitarnos, harinas desengrasadas provenientes de la extracción oleica de semillas oleaginosas de, por ejemplo, aunque sin limitarnos, girasol, colza, soja o pepita de uva; harinas de semillas que no cumplen los requisitos de calidad mínima para ser comercializadas debido, por ejemplo, aunque sin limitarnos, a su fraccionamiento durante la recogida o a su excesiva dureza, procedentes de, por ejemplo, aunque sin limitarnos, garbanzo, altramuz o lenteja; u otros subproductos agrícolas vegetales procedentes de, por ejemplo, aunque sin limitarnos, germen de algarroba. Todos estos residuos agroindustriales proteicos presentan una composición química variable como se muestra, a modo de ejemplo y sin que limite el alcance de la invención, en la tabla 1 . Composición Girasol Colza Pepita Soja Garbanzo Altramuz Algarroba
Uva
Humedad 8,0 8,4 9,1 10,1 8,1 7,9 5,8
Cenizas 5,9 6,7 3,2 5,7 3,4 2,1 6,4
Proteína 28,9 33,0 15,5 48,9 18,8 33,8 48,2
Grasa 1 ,6 4,2 1 ,3 2,5 4,1 5,7 2,3
Fibra 49,6 33,5 55,8 27,9 10,4 39,9 24,3
Azúc. 1 ,9 5,6 0,6 2,3 4,3 2,7 2,9
solubles
Polifenoles 0,6 1 ,1 7,1 0,2 0,2 < 0,1 0,5
Almidón — — — — 40,3 — —
Tabla 1 . Caracterización química de algunas harinas vegetales. Los datos están expresados en %.
Por ello, en una realización preferida de este aspecto de la invención, el residuo agroindustrial proteico del paso (a) comprende menos de un 6% (p/p) de grasas. En una realización más preferida, el residuo agroindustrial proteico del paso (a) comprende entre un 1 5% y un 50% del peso total (p/p) de proteínas. En una realización aun más preferida, el residuo agroindustrial proteico del paso (a) se encuentra a una concentración de entre un 5% y un 1 0% (p/v), dependiendo especialmente del contenido y composición en fibra de dicho residuo, el cual, debido a su alta capacidad de absorción de agua, produce una viscosidad demasiado alta a concentraciones más elevadas, lo que dificulta una óptima agitación de la solución.
En otra realización preferida, el residuo agroindustrial proteico del paso (a) es una harina proteica vegetal. En una realización más preferida, la harina proteica vegetal procede de un vegetal seleccionado de la lista que comprende: girasol, colza, soja, pepita de uva, garbanzo, altramuz, lenteja o germen de algarroba. Las enzimas que pueden ser efectivas en el proceso de hidrólisis del paso (a) del método de la presente invención son las enzimas proteolíticas, preferiblemente de acción endoproteasa, comúnmente utilizadas para la hidrólisis de proteínas y que pueden obtenerse de fuentes animales, vegetales o microbianas. Éstas incluyen, pero sin limitarse, tripsina, quimotripsina, pancreatina, pepsina, papaína o una diversidad de proteasas bacterianas y fúngicas como pueden ser la alcalasa, a la que también se hará referencia en la presente descripción como "alcalase", así como la subtilisina, o "subtilisin", o la flavorzima. Más preferiblemente, la enzima proteolítica empleada en la hidrólisis del paso (a) del método de la invención es estable y no se inactiva por el pH utilizado en el método de la invención. Por ello, en otra realización preferida, la enzima empleada en la hidrólisis enzimática del paso (a) es una endoproteasa. En una realización más preferida, la endoproteasa se selecciona de la lista que comprende: tripsina, quimotripsina, pancreatina, pepsina, papaína, alcalasa, subtilisina o flavorzima. En una realización aun más preferida, la endoproteasa es la alcalasa. Esta enzima es una endoproteasa de origen microbiano, comercial e inespecífica y bien conocida y caracterizada desde un punto de vista científico para los parámetros óptimos de pH y temperatura.
En otra realización preferida, la relación enzima/residuo agroindustrial proteico del paso (a) se encuentra en un rango de entre 0,001 y 0,01 UA/g proteína de residuo agroindustrial proteico, siendo definida la "Unidad Anson (UA)" como la cantidad de enzima necesaria para digerir hemoglobina en condiciones estándar produciendo una cantidad de productos solubles en ácido tricloroacético que dan el mismo color con reactivo de Folin que un miliequivalente de tirosina.
El pH al que se realiza el proceso hidrolítico del paso (a) es, preferiblemente, un pH alcalino con el objetivo de, por un lado, facilitar la solubilización de la proteína del material de partida o residuo agroindustrial proteico, la cual se incrementa conforme el pH es más básico, y por otro, mantener una actividad proteolítica perceptible en la enzima elegida, preferiblemente endoproteasa, las cuales suelen tener un pH óptimo de actividad en torno a 7-8. Por ello, en otra realización preferida, la hidrólisis enzimática del paso (a) del método de la invención se realiza a un pH de entre 8 y 1 1 .
El proceso de hidrólisis enzimática del paso (a) del método de la invención se realiza preferiblemente a temperatura ambiente, es decir entre 1 8 y 25 QC, más preferiblemente durante un tiempo máximo de una hora y aun más preferiblemente durante un tiempo mínimo de 45 minutos. Este proceso se lleva a cabo, preferiblemente, en agitación continua, manteniendo el pH elegido para el proceso hidrolítico con, por ejemplo, aunque sin limitarnos, la adición de NaOH o NH4HCO3, este último con el objetivo de ser eliminado durante el secado de los productos hidrolizados finales y de reducir el contenido en cenizas de los mismos. Por todo ello, en otra realización preferida, la hidrólisis enzimática del paso (a) del método de la invención se realiza a una temperatura de entre 1 8 y 25 QC. En una realización más preferida, la hidrólisis enzimática del paso (a) se realiza durante un periodo de tiempo inferior o igual a 1 hora. En una realización aun más preferida, la hidrólisis enzimática del paso (a) se realiza en agitación continua.
Preferiblemente, al residuo agroindustrial proteico que está sufriendo el proceso de hidrólisis enzimática en el paso (a) del método de la invención se le añade sulfito sódico para prevenir la oxidación de los polifenoles presentes en el mismo y para evitar, en la medida de lo posible, un excesivo oscurecimiento de los productos.
Una vez que la hidrólisis enzimática del paso (a) del método de la invención ha procedido durante un período suficiente de tiempo, preferiblemente durante un tiempo inferior o igual a una hora, se procede a la centrifugación del hidrolizado obtenido en dicho paso. Tras esta fase de centrifugación en el paso (b) del método de la invención, se obtiene por una parte un precipitado formado por los restos del material de partida o residuo agroindustrial proteico que permanecen insolubles, principalmente fibras insolubles y parte de proteína sin digerir, y por otra un sobrenadante que comprende fundamentalmente proteínas, péptidos y aminoácidos así como otros compuestos minoritarios y solubilizados durante el proceso hidrolítico como pueden ser polifenoles y azúcares. La fase precipitada puede ser utilizada en diferentes aplicaciones tales como, por ejemplo, aunque sin limitarnos, alimentación animal y/o substrato orgánico-abono en agricultura.
La fracción del sobrenadante es sometida a un descenso a pH ácido (3-5) mediante, por ejemplo, aunque sin limitarnos, la adición de HCI. Por ello, en otra realización preferida, la disminución del pH del paso (c) del método de la invención se realiza mediante la adición de HCI a dicho sobrenadante. Esto servirá para inactivar la actividad proteolítica de la enzima añadida para el proceso hidrolítico del paso (a) del método de la invención y por otro lado, dará lugar a dos productos bien diferenciados mediante una centrifugación posterior. Por ello, tras la disminución del pH del sobrenadante en el paso (c) del método de la invención se procede a una centrifugación del mismo y, posteriormente, a la separación del sobrenadante y el precipitado obtenidos. Ambos, precipitado y sobrenadante, son secados, en el paso (f) del método de la invención. Los procedimientos de secado que podrían emplearse en este paso del método son, por ejemplo, aunque sin limitarse, ring-dryer, liofilización, atomización o secado por estufa. Preferiblemente, dicho secado se realiza mediante atomización, obteniéndose los productos finales en forma de polvo para facilitar su almacenamiento, conservación y transporte. Por ello, en otra realización preferida, el secado del paso (f) del método de la invención se realiza mediante atomización.
El término "secado por atomización", "spray dryer" o "secado por aspersión" se refiere al método de secado en el que se transforma un producto en estado líquido en un producto en estado pulverizado, siendo un proceso instantáneo en el que el aire caliente es el medio que suministra el calor necesario para la evaporación y al mismo tiempo el aceptor del agua eliminada.
Al producto obtenible tras el secado del sobrenadante en el paso (f) del método de la invención se hará referencia en la presente invención como "hidrolizado proteico extensivo" o "HIPROEX" y estará constituido por aquella fase soluble, sin precipitar, totalmente líquida y que presenta una fracción proteica con un grado de hidrólisis superior al 1 0%. Al producto obtenible tras el secado del precipitado en el paso (f) del método de la invención se hará referencia en la presente invención como "hidrolizado proteico limitado" o "HIPROLI" y estará constituido por aquella fracción proteica precipitada, de consistencia pastosa, con un grado de hidrólisis inferior al 1 0%.
Por ello, otro aspecto de la invención se refiere al hidrolizado proteico extensivo obtenible mediante el secado del sobrenadante en el paso (f) del método de la invención, de ahora en adelante "hidrolizado proteico extensivo de la invención". Otro aspecto de la invención se refiere al hidrolizado proteico limitado obtenible mediante el secado del precipitado en el paso (f) del método de la invención, de ahora en adelante "hidrolizado proteico limitado de la invención". Los hidrolizados proteicos extensivos y limitados obtenibles mediante el método de la invención presentan, como muestran los ejemplos de la presente invención, una composición variable en cuanto a proteínas, humedad, cenizas, grasas, polifenoles, azúcares, fibra y/o grado de hidrólisis, que vendrá determinada por ciertos factores del método de la invención, como por ejemplo, aunque sin limitarnos, el tipo de enzima endoproteasa empleada, la composición y procedencia del material de partida o residuo agroindustrial proteico empleado en el paso (a), etc.
Los hidrolizados proteicos obtenibles mediante el método de la invención poseen propiedades reológicas y biológicas mejoradas con respecto al material de partida, por lo que son aplicables a diversos ámbitos industriales. Por ello, otro aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico extensivo o del hidrolizado proteico limitado de la invención para la elaboración de un cosmético, ya que el hidrolizado proteico extensivo de la invención presenta propiedades bioactivas y el hidrolizado proteico limitado de la invención presenta una elevada capacidad emulsionante y espumante, características todas ellas favorables para la elaboración de este tipo de productos. Se entiende por "cosmético" cualquier producto empleado para la higiene corporal o cuya finalidad sea la de mejorar la belleza. Otro aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico extensivo de la invención para la elaboración de un suplemento alimenticio. Se entiende por "suplemento alimenticio", "suplemento dietético" o "suplemento nutricional", cualquier alimento, ingrediente o sustancia destinada a complementar la alimentación humana o animal, pudiéndose presentar, por ejemplo, aunque sin limitarnos, como pastillas, cápsulas, cápsulas suaves de gelatina, cápsulas de gelatina, líquidos o polvos. Preferiblemente, el suplemento alimenticio que comprende el hidrolizado proteico extensivo de la invención se presenta en forma líquida, ya que la elevada solubilidad de dicho hidrolizado permite su utilización en alimentos líquidos. La ingesta de estos suplementos alimenticios que comprenden el hidrolizado proteico extensivo de la invención puede ser beneficiosa en aquellas situaciones en que la situación metabólica requiera un aporte nutricional extra, como por ejemplo, aunque sin limitarnos, en individuos sometidos a dieta, en la tercera edad, en casos de hospitalización, donde podrían administrarse, por ejemplo, aunque sin limitarse, por vía enteral o parenteral, en deportistas, en individuos que presentan enfermedades o síndromes que cursan con una actividad gastrointestinal deficiente como, por ejemplo, aunque sin limitarnos, en los casos en los que existe una reducida superficie de absorción, como por ejemplo, aunque sin limitarnos, en la enfermedad de Crohn, o cuando la capacidad digestiva está reducida como por ejemplo, aunque sin limitarnos, en la fibrosis quística o en la pancreatitis. Otro aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico extensivo o del hidrolizado proteico limitado de la invención para la elaboración de un alimento, de ahora en adelante "alimento de la invención". Este alimento puede ser sólido o líquido y para consumo humano o de cualquier otro ser vivo.
El hidrolizado proteico limitado de la invención presenta un elevado poder emulsionante y espumante. Por ello, una realización preferida de este aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico limitado de la invención para la elaboración de un alimento de repostería. Se entiende por "alimento de repostería" cualquier alimento de confitería o pastelería, como por ejemplo, aunque sin limitarnos, pasteles, helados, bizcochos, tartas o tortas. Otra realización preferida de este aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico limitado de la invención para la elaboración de un alimento de panadería. Otra realización preferida de este aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico limitado de la invención para la elaboración de un alimento elaborado. Se entiende por "alimento elaborado" cualquier alimento que haya sufrido un proceso de modificación del estado originario de sus componentes para hacerlos más apetitosos, sabrosos, fáciles de ingerir o de conservar. Ejemplos de alimentos elaborados son, aunque sin limitarnos, mayonesas, carne picada, salchichas, helados, derivados cárnicos o productos bajos en grasas.
El hidrolizado proteico extensivo de la invención presenta, además, propiedades bioactivas como, por ejemplo, aunque sin limitarnos, actividad antioxidante y/o reguladora de la tensión arterial, preferiblemente actividad antihipertensiva, por lo que es útil para la elaboración de alimentos funcionales o como aditivo de los mismos. Por ello, otra realización preferida de este aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico extensivo de la invención para la elaboración de un alimento funcional. Se entiende por "alimento funcional" cualquier alimento que proporcione beneficios para la salud humana o de cualquier otro ser vivo más allá de la nutrición básica, como podría ser mejorar la salud mediante una reducción del riesgo de padecer enfermedades. Estos alimentos funcionales que comprenden el hidrolizado proteico extensivo de la invención o "alimentos funcionales de la invención" podrían ser, aunque sin limitarnos, inmunomoduladores, antihipertensivos preferiblemente inhibidores de la ECA (enzima convertidora de angiotensina), hipocolesterolémicos, antioxidantes, reguladores del tránsito intestinal, antimicrobianos o quelantes de calcio. En una realización más preferida, el alimento funcional de la invención es para la prevención o el tratamiento complementario de la hipertensión. En otra realización preferida, el alimento funcional de la invención es para la prevención o el tratamiento complementario de los procesos oxidativos en, por ejemplo, aunque sin limitarnos, enfermedades degenerativas.
Debido a estas propiedades bioactivas, otro aspecto de la invención se refiere al uso del hidrolizado proteico extensivo de la invención para la elaboración de un medicamento. El término "medicamento", tal y como se emplea en la presente invención, se refiere a cualquier sustancia usada para la prevención, el alivio o el tratamiento complementario de enfermedades en el hombre y los animales. En el contexto de la presente invención se refiere a una preparación que comprenda, al menos, el hidrolizado proteico extensivo de la invención. En una realización preferida, el medicamento es para su uso en la prevención, alivio o tratamiento complementario de enfermedades que cursen con procesos oxidativos, como por ejemplo, aunque sin limitarnos, enfermedades degenerativas, o con hipertensión, o con deficiencia en la absorción intestinal o capacidad digestiva, como por ejemplo, aunque sin limitarnos, enfermedad de Crohn, fibrosis quística o pancreatitis.
Otro aspecto de la invención se refiere a un alimento que comprende el hidrolizado proteico extensivo y/o el hidrolizado proteico limitado de la invención. Otro aspecto de la invención se refiere a un cosmético que comprende el hidrolizado proteico extensivo y/o el hidrolizado proteico limitado de la invención.
Otro aspecto de la invención se refiere a una composición que comprende el hidrolizado proteico extensivo y/o el hidrolizado proteico limitado de la invención.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Fig. 1. Muestra el nivel de solubilidad (eje de ordenadas, en %) frente al pH (eje de abscisas) de la harina de colza y del HIPROLI e HIPROEX de la harina de colza obtenidos mediante el método de la invención. Línea continua: harina de colza. Línea discontinua: HIPROLI. Línea-cuadrados: HIPROEX.
Fig. 2. Muestra el índice de protección antioxidante (eje de ordenadas, en %) frente al tiempo (eje de abscisas, en minutos) de la harina de colza (triángulos), del HIPROLI (cuadrados) e HIPROEX (círculos) de la harina de colza obtenidos mediante el método de la invención. Se tomó como control positivo el antioxidante sintético Butil hidroxitolueno (BHT o E-321 ) (asteriscos) y un control con agua destilada como Blanco (rombos). Las concentraciones de muestra ensayadas fueron de 1 00.000 ppm en el caso de los productos derivados de colza y 800 ppm en el caso de BHT. Fig. 3. Muestra el nivel de solubilidad (eje de ordenadas, en %) frente al pH (eje de abscisas) de la harina de girasol y del HIPROLI e HIPROEX de la harina de girasol obtenidos mediante el método de la invención. Línea continua: harina de girasol. Línea discontinua: HIPROLI. Línea-cuadrados: HIPROEX.
Fig. 4. Muestra el índice de protección antioxidante (eje de ordenadas, en %) frente al tiempo (eje de abscisas, en minutos) de la harina de girasol (triángulos), del HIPROLI (cuadrados) e HIPROEX (círculos) de la harina de girasol obtenidos mediante el método de la invención. Se tomó como control positivo el antioxidante sintético Butil hidroxitolueno (BHT o E-321 ) (asteriscos) y un control con agua destilada como Blanco (rombos). Las concentraciones de muestra ensayadas fueron de 100.000 ppm en el caso de los productos derivados de girasol y 800 ppm en el caso de BHT.
EJEMPLOS
A continuación se ilustrará la invención mediante unos ensayos realizados por los inventores, que ponen de manifiesto la efectividad del método de la invención en la obtención de un hidrolizado proteico limitado y de un hidrolizado proteico extensivo, cuyas propiedades reológicas y biológicas permiten su uso en la elaboración de cosméticos, medicamentos y/o alimentos. Estos ejemplos específicos que se proporcionan sirven para ilustrar la naturaleza de la presente invención y se incluyen solamente con fines ilustrativos, por lo que no han de ser interpretados como limitaciones a la invención que aquí se reivindica. Por tanto, los ejemplos descritos más adelante ilustran la invención sin limitar el campo de aplicación de la misma. EJEMPLO 1. Obtención de hidrolizados proteicos de colza.
El proceso hidrolítico para la obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos a partir de harina de colza se llevó a cabo bajo las siguientes condiciones:
- [Sustrato]: 10% (p/v); 0,25 % Na2SO3 (p/p),
- Enzima: Alcalase® 2.4 L,
- Relación Enzima/Sustrato: 0,005 UA/g proteína,
- Temperatura: Temperatura ambiente (20 QC),
- pH: 9,
- Tiempo de reacción: 1 hora.
El rendimiento de dicho proceso hidrolítico fue el que se muestra en la tabla 2.
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Tabla 2. Rendimiento del proceso hidrolítico a partir de harina de colza. Los datos están expresados en % p/p. La caracterización química de los productos o hidrolizados obtenidos al final del proceso fue la que se muestra en la tabla 3.
Figure imgf000021_0001
Tabla 3. Caracterización química de los productos obtenidos mediante el método de la invención (HIPROEX e HIPROLI) y mediante el proceso de hidrólisis sin alcalase (control). Los datos están expresados en % p/p.
La distribución de pesos moleculares de la harina de colza y de los dos hidrolizados obtenidos mediante el método de la invención fue la que se muestra en la tabla 4.
Harina Colza HIPROLI Colza HIPROEX Colza
> 300 kDa 1 ,3 % 1 ,5 % -
300-100 kDa 36,6 % 16,4 % -
100 -15 kDa 2,3 % 3,5 % -
15 -10 kDa 3,9 % 7,2 % 9,6 %
10 -1 kDa 51 ,4 % 63,1 % 44,2 %
< 1 kDa 4,6 % 8,3 % 46,2 %
Tabla 4. Distribución de los pesos moleculares de la harina de colza y de los dos hidrolizados obtenidos mediante el método de la invención.
Las propiedades reológicas de la harina de colza y de los hidrolizados obtenidos a partir de la misma mediante el método de la invención fueron las que se muestran en la tabla 5 y en la figura 1 .
HARINA COLZA HIPROLI COLZA HIPROEX COLZA
Absorción 162,9 ND ND
aguaa
Absorción 57,8 74,4 44,8
aceite
Actividad 56,7 53,4 50,6
emulsificante0
Estabilidad 52,7 35,2 4,0
emulsificanted
Capacidad 1 16,1 172,3 1 17,7
espumante6
Estabilidad
espumante' 92,4 84,9 86,0
60' a: expresada como gramos de agua absorbida/ 100 g de muestra,
b: expresada como gramos de grasa absorbida/ 100 g de muestra,
c: porcentaje (%) del volumen de la capa emulsificada.
d: porcentaje (%) del volumen de emulsión inicial.
e: porcentaje (%) del incremento de volumen respecto del volumen inicial,
f: porcentaje (%) respecto del volumen de espuma inicial.
Tabla 5. Propiedades reológicas de la harina de colza y de los hidrolizados obtenidos a partir de la misma mediante el método de la invención. Los datos están expresados en %. ND: No determinado.
En cuanto a las propiedades biológicas de los hidrolizados de colza obtenidos mediante el método de la invención, éstos presentaron actividad antihipertensiva y actividad antioxidante.
- Actividad antihipertensiva
Se determinó a partir de la actividad inhibidora de las muestras ensayadas hacia la enzima convertidora de angiotensina (ECA) implicada en la regulación de la presión arterial (Hayakari et al., 1978, Anal. Biochem., 84: 361 -369). Se expresaron los resultados en IC5o, definida ésta como la concentración necesaria de muestra para inhibir el 50% de la actividad de la enzima (tabla 6).
Figure imgf000023_0001
Tabla 6. Actividad inhibidora de la ECA de la harina de colza y de sus hidrolizados.
- Actividad antioxidante
Se determinó según el método descrito por Miller (Miller, 1971 , Journal of the American OH Chemists' Society, 48:2) a partir del cual se mide espectrofotométricamente la decoloración del β-caroteno en presencia de los productos de oxidación del ácido linoleico (figura 2).
EJEMPLO 2. Obtención de hidrolizados proteicos de girasol.
El proceso hidrolítico para la obtención de hidrolizados proteicos limitados y extensivos a partir de harina de girasol se llevó a cabo bajo las siguientes condiciones: - [Sustrato] : 1 0% (p/v); 0,25 % Na2SO3 (p/p),
- Enzima: Alcalase® 2.4 L,
- Relación Enzima/Sustrato: 0,001 UA/g proteína,
- Temperatura: Temperatura ambiente (20 QC),
- pH : 1 1 ,
- Tiempo de reacción : 1 hora.
El rendimiento del proceso hidrolítico fue el que se muestra en la tabla 7.
Sin Alcalase
Riqueza Balance Materia Balance Proteína Proteica
Harina 28,7 100,0 100,0
Sobrenadante 19,0 1 1 ,9 7,8
Precipitado 85,3 10,7 31 ,9
Residuo Final 22,3 77,4 60,2
Con Alcalase
Riqueza Balance Materia Balance Proteína Proteica
Harina 28,7 100,0 100,0
Sobrenadante 44,7 17,2 26,9
(H IPROEX)
Precipitado 70,7 6,1 15,1
(HIPROLI)
Residuo Final 21 ,7 76,7 58,0
Tabla 7. Rendimiento del proceso hidrolítico a partir de harina de girasol. Los datos están expresados en % p/p.
La caracterización química de los productos o hidrolizados obtenidos al final del proceso fue la que se muestra en la tabla 8.
Harina -Alcalase +Alcalase
Extracto Precipitado (HIPROEX) (HIPROLI) Extracto total total
Proteínas 28,7 47,3 86,4 42,9 71 ,4 51 ,9
Humedad 10,6 8,3 2,6 3,3 1 ,7 4,7
Cenizas 6,7 25,2 3,3 28,4 7,2 22,0
Grasas 1 ,7 2,6 0,2 1 ,1 1 ,7 0,5
Polifenoles 1 ,0 0,4 0,1 1 ,1 0,4 0,5
Azúcares 3,1 0,5 0,2 3,2 0,8 1 ,1
Fibra 47,2 6,1 7,9 7,4 12,4 6,4
Grado 7,0 1 ,6 1 5,7 5,9 28,0
Hidrólisis
Tabla 8. Caracterización química de los productos obtenidos mediante el método de la invención (HIPROEX e HIPROLI) y mediante el proceso de hidrólisis sin alcalase (control). Los datos están expresados en % p/p.
La distribución de pesos moleculares de la harina de girasol y de los dos hidrolizados obtenidos mediante el método de la invención fue la que se muestra en la tabla 9.
Figure imgf000026_0001
Tabla 9. Distribución de los pesos moleculares de la harina de girasol y de los dos hidrolizados obtenidos mediante el método de la invención. Las propiedades reológicas de la harina de girasol y de los hidrolizados obtenidos a partir de la misma mediante el método de la invención fueron las que se muestran en la tabla 10 y en la figura 3.
Figure imgf000027_0001
a: expresada como gramos de agua absorbida/ 1 00 g de muestra,
b: expresada como gramos de grasa absorbida/ 1 00 g de muestra.
c: porcentaje (%) del volumen de la capa emulsificada.
d: porcentaje (%) del volumen de emulsión inicial.
e: porcentaje (%) del incremento de volumen respecto del volumen inicial,
f: porcentaje (%) respecto del volumen de espuma inicial. Tabla 10. Propiedades reológicas de la harina de girasol y de los hidrolizados obtenidos a partir de la misma mediante el método de la invención. Los datos están expresados en %. ND: No determinado. En cuanto a las propiedades biológicas de los hidrolizados de girasol obtenidos mediante el método de la invención, éstos presentaron actividad antihipertensiva (tabla 1 1 ) y actividad antioxidante (figura 4).
Figure imgf000028_0001
Tabla 1 1 . Actividad inhibidora de la ECA de la harina de girasol y de sus hidrolizados.
Como puede observarse en estos ejemplos, el hecho de añadir una enzima proteolítica a la solución sustrato de harinas vegetales conllevó un aumento de los rendimientos tanto en el balance de materia como en el de proteína, siendo esto más evidente en el ejemplo realizado con la harina desengrasada de colza. En ambos ejemplos aquí mostrados, los sobrenadantes obtenidos tras precipitar a pH 4 (HIPROEX) presentaron un contenido proteico mucho más elevado que los observados en los controles sin proteasas como consecuencia del desplazamiento hacia esta fracción de aquellas proteínas que, debido a las hidrólisis enzimáticas, habían perdido o modificado su punto isoeléctrico y, por consiguiente, su facultad de precipitar a este pH. También fue notable el alto contenido en cenizas de esta fracción lo cual, sin embargo, no supondría ningún problema a la hora de ser utilizada en preparaciones alimenticias tras ser sometida a un proceso de filtración o ultrafiltración previo a su incorporación a cualquier alimento, proceso éste de ámbito obligatorio en el campo de la industria alimentaria. Destacó igualmente su alta solubilidad en el amplio rango de pH estudiado (2 - 1 2) así como unas propiedades reológicas aceptables. De igual modo, este hidrolizado presentó mejores actividades antioxidativas y reguladoras de la tensión arterial que el hidrolizado limitado y que las proteínas intactas de las que procedía. En este sentido, dicho producto resultó de gran valor añadido debido a su potencial uso como aditivo en la formulación de alimentos funcionales.
Por otra parte, la fracción precipitada (HIPROLI) presentó valores proteicos importantes superiores al 60% en cualquier caso, mostró una composición química similar a las obtenidas en los controles sin tratamiento enzimático y una ligera mejora en cuanto a solubilidad proteica frente al pH, debido al suave incremento en el grado de hidrólisis de la partida proteica de este producto. Este grado de hidrólisis limitado, inferior al 10%, le confirió unas notables propiedades reológicas otorgándole así unas características valiosas para ser usado en repostería, pastelería o elaboración de derivados cárnicos. Igualmente, y en menor medida que el hidrolizado proteico extensivo, presentó unos valores de actividades biológicas apreciables, por lo que aportaría un beneficio mayor a los productos a los que fuera añadido.

Claims

REIVINDICACIONES
1 . Método de obtención de un hidrolizado proteico limitado y un hidrolizado proteico extensivo que comprende: a. hidrolizar enzimáticamente un residuo agroindustrial proteico,
b. centrifugar el hidrolizado obtenido en el paso (a),
c. disminuir el pH del sobrenadante obtenido en la centrifugación del paso (b) hasta un valor de entre 3 y 5,
d. centrifugar el sobrenadante del paso (c),
e. separar el sobrenadante del precipitado obtenidos en la centrifugación del paso (d), y
f. secar el sobrenadante y el precipitado separados en el paso (e).
2. Método según la reivindicación 1 donde el residuo agroindustrial proteico del paso (a) comprende menos de un 6% (p/p) de grasas.
3. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2 donde el residuo agroindustrial proteico del paso (a) comprende entre un 1 5% y un 50% (p/p) de proteínas.
4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 donde el residuo agroindustrial proteico del paso (a) se encuentra a una concentración de entre un 5% y un 1 0% (p/v).
5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 donde el residuo agroindustrial proteico del paso (a) es una harina proteica vegetal.
6. Método según la reivindicación 5 donde la harina proteica vegetal procede de un vegetal seleccionado de la lista que comprende: girasol, colza, soja, pepita de uva, garbanzo, altramuz, lenteja o germen de algarroba.
7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 donde la enzima empleada en la hidrólisis enzimática del paso (a) es una endoproteasa.
8. Método según la reivindicación 7 donde la endoproteasa se selecciona de la lista que comprende: tripsina, quimotripsina, pancreatina, pepsina, papaína, alcalasa, subtilisina o flavorzima.
9. Método según la reivindicación 8 donde la endoproteasa es la alcalasa.
1 0. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 donde la relación enzima/residuo agroindustrial proteico del paso (a) se encuentra en un rango de entre 0,001 y 0,01 UA/g.
1 1 . Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 0 donde la hidrólisis enzimática del paso (a) se realiza a un pH de entre 8 y 1 1 .
1 2. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 1 donde la hidrólisis enzimática del paso (a) se realiza a una temperatura de entre 1 8 y 25 QC.
1 3. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 2 donde la hidrólisis enzimática del paso (a) se realiza durante un periodo de tiempo inferior o igual a 1 hora.
14. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 3 donde la hidrólisis enzimática del paso (a) se realiza en agitación continua.
1 5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 donde la disminución del pH del paso (c) se realiza mediante la adición de HCI.
1 6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 5 donde el secado del paso (f) se realiza mediante atomización.
1 7. Hidrolizado proteico extensivo obtenible mediante el secado del sobrenadante en el paso (f) del método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 6.
1 8. Hidrolizado proteico limitado obtenible mediante el secado del precipitado en el paso (f) del método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 6.
1 9. Uso del hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 1 7 para la elaboración de un medicamento.
20. Uso del hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 1 7 para la elaboración de un suplemento alimenticio.
21 . Uso del hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 1 7 o del hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 18 para la elaboración de un cosmético.
22. Uso del hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 1 7 o del hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 18 para la elaboración de un alimento.
23. Uso del hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 22 donde el alimento es un alimento funcional.
24. Uso del hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 22 donde el alimento es un alimento de repostería.
25. Uso del hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 22 donde el alimento es un alimento de panadería.
26. Uso del hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 22 donde el alimento es un alimento elaborado.
27. Alimento que comprende el hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 17 y/o el hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 18.
28. Cosmético que comprende el hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 17 y/o el hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 18.
29. Composición que comprende el hidrolizado proteico extensivo según la reivindicación 17 y/o el hidrolizado proteico limitado según la reivindicación 18.
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