Aislamiento y purificación de componentes de suero de leche.

Un proceso para el aislamiento y/o purificación de un componente deseado de suero de leche apartir de suero de leche comprendiendo las etapas siguientes:

poner en contacto el suero de leche con al menos una serie de resinas de intercambio iónico,dicha serie comprendiendo una primera resina catiónica,

una primera resina aniónica, unasegunda resina catiónica y una segunda resina aniónica para desmineralizar el suero deleche;

poner en contacto este suero de leche desmineralizado con dos resinas de intercambio iónicoadicionales o finales comprendiendo una resina catiónica de ácido fuerte seguida de unaresina aniónica de base débil donde el componente deseado se recoge en la resina aniónica;

yeluir el componente deseado de la resina aniónica.

La presente invención se refiere a un procedimiento para el aislamiento y purificación de los componentes de suero de leche, particularmente pero no exclusivamente a partir de permeado de suero de leche, especialmente el aislamiento de sialil lactosa, específicamente 3'sialil lactosa (de otro modo conocida como 3'-SL o 3-SL o 3 prima) .

La producción de queso generalmente implica la coagulación de proteína de leche (caseína) para atrapar sólidos de la leche y grasa de la leche en una matriz de cuajo ya sea por la acción de las enzimas en la leche o al reducir el pH de la leche utilizando un ácido apropiado. Esta matriz de cuajo se consolida entonces para expresar una fracción líquida, conocida como suero de leche de queso. El suero de leche de queso contiene sólidos de leche que no se conservan en la matriz de cuajo, particularmente sacáridos leche y proteínas solubles. El suero de leche comprende el 80-90% del volumen total de leche utilizado en el proceso de fabricación de queso y contiene más de la mitad de los sólidos de la leche entera original, incluyendo el 20% de la proteína y la mayor parte de la lactosa y tiene un contenido orgánico muy alto.

La eliminación del suero de leche ha sido siempre un problema para la industria láctea debido a su alto contenido orgánico. Ahora es posible recuperar las proteínas solubles del suero de leche y el valor de la lactosa y es claramente beneficioso recuperar la mayor cantidad de contenido orgánico como sea posible para reducir la carga orgánica del flujo del efluente y para obtener un mayor retorno del suero de leche. Las empresas de procesamiento de queso están haciendo importantes esfuerzos para desarrollar usos para este producto.

Se ha convertido en algo común en el comercio someter el suero de leche a ultrafiltración (UF) para proporcionar un concentrado de proteína y permeado de suero de leche. El concentrado de proteína ha encontrado aplicaciones en alimentación animal, fertilizantes, fermentación y como relleno de alimentos. Sin embargo, el permeado rico en lactosa a menudo sigue siendo un producto de desecho debido a la incapacidad de aislar satisfactoriamente y purificar los componentes individuales del permeado que los harían adecuados para su posterior uso.

El permeado rico en lactosa incluye varios oligosacáridos, tales como 3’-sialil lactosa. Se ha descubierto que esto tiene una aplicación valiosa en, por ejemplo, productos farmacéuticos y aplicaciones de comida para bebés, pero se necesita proporcionar el componente en una forma suficientemente pura.

US 6 323 008 (Pelletier) proporciona métodos para producir sialiloligosacáridos a partir de fuentes lácteas y flujos de desecho de procesamiento de queso mediante el uso de la actividad catalítica de α (2-3) trans-sialidasas para explotar las altas concentraciones de la lactosa y sialosides que se dan naturalmente en los residuos de procesamiento de queso para conducir la síntesis enzimática de α (2-3) sialil-lactosa. La sialil lactosa producida por esta acción enzimática es purificada al pasar la mezcla a través de una resina catiónica seguida de una resina aniónica fuerte. La sialil lactosa se recoge en la resina aniónica y se eluye mediante una solución apropiada. Este proceso sí que purificar la sialil lactosa, pero tiene el inconveniente de que la resina catiónica sólo elimina algunos de los cationes con las especies positivas restantes formando una sal con la sialil lactosa. Esto requiere entonces una fuerte resina aniónica para dividir la sal y permitir la unión de la sialil lactosa a la resina. Sin embargo, la cantidad de sialil lactosa que en realidad se une a la columna dependerá de la cantidad de otros aniones presentes en los residuos relativos a la sialil lactosa y, por lo tanto, esto requerirá una limpieza del material eluido que será rico en otros aniones. [0007] Es un objetivo de la presente invención proporcionar un proceso para el aislamiento y purificación de los componentes del suero de leche, especialmente 3’-sialil lactosa, en particular, pero no exclusivamente a partir de permeado de suero de leche, que supera o al menos alivia los inconvenientes mencionados anteriormente. [0008] Por consiguiente, un primer aspecto de la presente invención proporciona un proceso para el aislamiento y/o purificación de un componente deseado de suero de leche, tal como 3’-sialil lactosa, a partir de suero de leche que comprende las etapas siguientes:

poner en contacto el suero de leche con al menos una serie de resinas de intercambio iónico,

dicha serie comprendiendo una primera resina catiónica, una primera resina aniónica, una segunda resina catiónica y una segunda resina aniónica para desmineralizar el suero de leche;

poner en contacto este suero de leche desmineralizado con dos resinas de intercambio iónico adicionales o finales comprendiendo una resina catiónica de ácido fuerte y una resina aniónica de base débil donde el componente deseado se recoge en la resina aniónica; y

eluir el componente deseado de la resina aniónica final mediante un eluyente apropiado. [0009] En un modo de realización preferido de la presente invención, se somete suero de leche cruda a ultrafiltración antes de ponerse en contacto con las resinas de intercambio iónico, la etapa de ultrafiltración proporcionando un concentrado de proteína de suero de leche y un permeado en el cual el permeado de suero de leche entra en contacto con las resinas de intercambio iónico. Sin embargo, se puede utilizar suero de leche cruda o suero de leche desmineralizado para el proceso. [0010] El componente deseado es preferiblemente 3'-sialil lactosa. Otros componentes pueden incluir 6’-sialil lactosa y/u otros oligosacáridos aniónicos presentes en el permeado. [0011] Preferiblemente, la primera resina catiónica es una resina catiónica de ácido débil. Es preferible que la segunda resina catiónica sea una resina catiónica de ácido fuerte. Si la segunda resina catiónica es un catión de ácido débil, el pH del material que entra en la resina debe ser mantenido por encima de pH 5, preferiblemente por encima de pH 5, 5. [0012] Preferiblemente, los primer y segundo aniones de base comprenden aniones de base débil. [0013] El permeado de suero de leche ultrafiltrado (UF) se puede hacer pasar directamente a través de las resinas de intercambio iónico o se puede someter a una etapa de pre-desmineralización completa, o más preferiblemente parcial, usando una técnica tal como diálisis, electrodiálisis, nanofiltración o cualquier combinación de las anteriores para optimizar rentabilidad y/o eficiencia técnica. [0014] En un modo de realización de la presente invención, el permeado de suero de leche UF se concentra mediante nanofiltración antes de poner en contacto el material concentrado con la serie de resinas tal como se define en el primer aspecto de la presente invención. En este modo de realización, es preferible poner en contacto el material concentrado con dos series de resinas, es decir, una primera serie de catión de ácido débil, anión de base, catión de ácido fuerte, anión de base, seguida de una segunda serie de catión de ácido débil, anión de base, catión de ácido fuerte, anión de base. El anión de base puede ser fuerte o débil, pero preferiblemente es débil para minimizar pérdidas y optimizar la elución. [0015] El permeado puede ser sometido a una desmineralización parcial por electrodiálisis. Éste se hace pasar a continuación a través de una serie de resinas de catiónicas y aniónicas para permitir una limpieza completa y posterior unión de 3-SL en una resina aniónica final. [0016] En un modo de realización de la presente invención, el contenido de 3’-SL relativa en el permeado de suero de leche UF concentrado se puede incrementar por medio de cromatografía por permeación iónica (o cromatografía de exclusión iónica) antes de entrar en contacto con la serie de resinas de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención. Preferiblemente, la cromatografía por permeación iónica se lleva a cabo a una temperatura elevada, siendo preferiblemente al menos 50°C, preferiblemente de 50°C a 80°C. El material de elución comprende una primera fracción que contiene moléculas cargadas incluyendo 3’-sialil lactosa seguida de una segunda fracción que contiene moléculas no cargadas, tales como lactosa. La primera fracción que contiene la lactosa 3’sialil lactosa se pone en contacto entonces con la serie de resinas con la lactosa 3’-sialil recogida en una resina aniónica. [0017] La resina de separación cromatográfica es preferiblemente CR1310K suministrada por Rohm & Haas. Sin embargo, existen otras resinas adecuadas. Ejemplos incluyen, sin carácter limitativo,... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para el aislamiento y/o purificación de un componente deseado de suero de leche a partir de suero de leche comprendiendo las etapas siguientes: poner en contacto el suero de leche con al menos una serie de resinas de intercambio iónico, dicha serie comprendiendo una primera resina catiónica, una primera resina aniónica, una segunda resina catiónica y una segunda resina aniónica para desmineralizar el suero de leche;

poner en contacto este suero de leche desmineralizado con dos resinas de intercambio iónico adicionales o finales comprendiendo una resina catiónica de ácido fuerte seguida de una resina aniónica de base débil donde el componente deseado se recoge en la resina aniónica; y

eluir el componente deseado de la resina aniónica.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 también comprendiendo el sometimiento del suero de leche a un paso de ultrafiltración antes del contacto con las resinas de intercambio iónico para proporcionar un concentrado de proteína y un permeado de suero de leche en el cual el permeado de suero de leche entra en contacto con las resinas de intercambio iónico.

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 en el cual el componente deseado es 3'sialil lactosa.

4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, la reivindicación 2 o la reivindicación 3 en el cual la primera resina catiónica es una resina catiónica de ácido débil y la segunda resina catiónica es una resina catiónica de ácido fuerte.

5. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el cual las primera y segunda resinas catiónicas son resinas catiónicas de ácido débil.

6. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el cual el suero de leche se mantiene en un pH de al menos 5, 5.

7. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual una o ambas de las primera y segunda resinas aniónicas comprenden una resina aniónica de base débil.

8. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, también comprendiendo la concentración del suero de leche o permeado de suero de leche mediante nanofiltración antes del contacto del material concentrado con la al menos una serie de resinas.

9. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 también comprendiendo el aumento de la concentración relativa del componente deseado en el suero de leche o permeado de suero de leche no concentrado o concentrado por medio de cromatografía por permeación iónica para proporcionar una primera fracción que contiene moléculas cargadas incluyendo el componente deseado seguida de una segunda fracción, en la cual la primera fracción se pone en contacto con la al menos una serie de resinas para obtener una fracción enriquecida desmineralizada.

10. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 9 en el cual la fracción enriquecida se pone en contacto con al menos una serie de resinas para adsorber el componente deseado sobre una resina aniónica adicional.

11. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 9 o 10 también comprendiendo la realización de la cromatografía por permeación iónica a una temperatura elevada de al menos 50°C.

12. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 en el cual las resinas se seleccionan de una o una combinación de las siguientes resinas: 5 la primera resina catión es un catión de ácido débil poliacrílico; la primera resina aniónica es un anión de base débil acrílico; la segunda resina catiónica es un catión de ácido fuerte estireno-DVB; la segunda resina aniónica es un anión de base débil estireno-DVB o acrílico;

la tercera resina catiónica es un catión de ácido fuerte estireno-DVB; y 10 la tercera resina aniónica es un anión de base débil estireno-DVB.

13. Un proceso para preparar un producto lácteo, cuyo proceso comprende la preparación de un componente deseado de suero de leche de acuerdo con el proceso reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 13, también comprendiendo el paso de poner en 15 contacto el componente deseado del paso de eluir con un flujo de producto lácteo.