Procedimiento para la producción de péptidos decolorados a partir de proteínas de origen animal.

Procedimiento para la producción de péptidos decolorados a partir de proteínas de origen animal en un reactor con agitación,

control de temperatura y de presión, empleando para ello altas temperaturas (180ºC) y presiones moderadas (40 atmósferas) bajo una atmósfera controlada por la inyección bien de oxígeno o bien de nitrógeno. Este proceso proporciona péptidos de bajo peso molecular sin la adición de enzimas o productos químicos. Además, se consigue de forma simultánea una decoloración con respecto al producto original, lo cual facilita el uso de los péptidos obtenidos como ingrediente alimentario.

De aplicación en la obtención de péptidos y aminoácidos a partir de proteínas de origen animal, principalmente en los sectores de la agricultura, química y farmacia, medioambiental o alimentario, y en particular en las industrias agroalimentarias o cárnicas que generan un exceso de residuos ricos en proteínas y que requieren un método eficiente para el post-procesado de subproductos.

La invención se refiere a un procedimiento para la hidrólisis de proteínas de origen animal empleando para ello altas temperaturas (180 OC) Y presiones moderadas (40 atmósferas) bajo una atmosfera controlada, por la inyección bien de oxígeno o bien de nitrógeno. Este proceso tiene por objeto proporcionar un método de hidrólisis de proteínas para obtener péptidos de bajo peso molecular y que no involucre la adición de enzimas o productos químicos. Además, se consigue de forma simultánea una decoloración con respecto al producto original, lo cual facilita el uso como ingrediente alimentario de los péptidos así obtenidos.

La invención resulta de aplicación en la obtención de péptidos y aminoácidos a partir de proteínas de origen animal, principalmente en los sectores de la agricultura, química y farmacia, medioambiental o alimentario, y en particular en aquellas industrias agro alimentarias o cárnicas que generan un exceso de residuos ricos en proteínas y que requieren un método eficiente para el post-procesado de subproductos.

ESTADO DE LA TÉCNICA

En la actualidad, las proteínas de origen animal pueden ser hidrolizadas siguiendo procesos enzimáticos, hidrólisis química (ácida o básica) o con muy altas presiones hidrostáticas junto con muy altas temperaturas (HHP) .

En el primer caso se obtienen péptidos de manera predecible en cuanto a tamaño y secuencia, sin pérdidas por degradación de aminoácidos; sin embargo, la concentración de proteína que puede ser tratada suele situarse habitualmente en un rango de 5-50 giL (Yike Y., Jianen H., Xuefeng B., Yuguang D. & Bingcheng L., "Preparation and function of oligopeptide-enriched hydrolysate from globin by pepsin", Process Biochem., 2006, 41, 1589-1593; Tauzin, J., Mielo, L., Roth, S., Mollé, D. & Gaillard, J. L., "Tr y ptic hydrolysis of bovine aS2-casein: identification and release kinetics of peptides", Int. Dair y J., 2003, 13, 15-27; Su, R. x., Qi, W. & He, Z. M., "Time-dependent nature peptic hydrolysis of native bovine hemoglobin. Eur. Food Research Tech.", 2007, 225, 637-647) . Además, es necesario un control

muy estricto y continuo de la proporcion enzima/sustrato y del pH del medio, el cual varia constantemente a medida que la hidrolisis avanza. La temperatura es otro parametro esencial, ya que solo dentro de un margen estrecho de valores de temperatura se obtienen buenos rendimientos de hidrolisis. Una vez finalizada la reaccion, la enzima empleada debe ser neutralizada en un paso posterior del proceso y adicionalmente eliminada del medio.

En el caso de emplear agentes quimicos para hidrolizar proteinas se produce una degradacion de ciertos aminoacidos. En el caso de emplearse acidos, la asparagina y la glutamina son transformados en acid° aspartico y glutamico, mientras que el

triptofano y la cisteina son completamente destruidos (Fountoulakis M., Hans-Werner L., "Hydrolysis and amino acid composition analysis of proteins", Journal of Chromatography A, 1998, 826, 109-134) . En caso de ernplearse alcalis se causa la perdida por degradacion de serina, treonina, arginina y cisteina; y la asparagina y la glutamina son convertidas de igual modo en aspartato y glutamato (Ravindran, G. &

Br y den, W.L., "Tr y ptophan determination in proteins and feedstuffs by ion exchange chromatography", Food Chemistr y , 2004, 89, 309-314) . Esta perdida de aminoacidos es un grave inconveniente, ya que algunos de ellos son esenciales y su carencia disminuye el valor nutricional del hidrolizado obtenido. Estos procesos son capaces de gestionar alias concentraciones de sustrato, pero habitualmente solo se usan para producir aminoacidos libres, sin posibilidad de obtener peptidos (US 2.657.232 A; US

4.181.651 A; US 4.874.893 A) . Una vez finalizado el proceso, el agente hidrolizante debe ser neutralizado, con la concomitante produccion de sales que han de ser eliminadas en pasos posteriores del proceso.

Cuando se emplean altas presiones y altas temperaturas (entre 15 y 27 MPa y

entre 250 y 300 °C) , el producto final esta compuesto principalmente por aminoacidos y por productos de degradacion, como acidos organicos y amoniaco; y por tanto no es posible la obtencion de peptidos (Rogalinski, T., Herrmann, S., Brunner, G., "Production of amino acids from bovine serum albumin by continuous sub-critical water hydrolysis", Journal of Supercritical Fluids, 2005, 36: 49-58) . Ademas, la tasa de transformaciOn de proteina en aminoacidos se sitfia en torno al 65%, siendo el 35% restante residuos. (Esteban, M. B.; Garcia, A. J.; Ramos, P.; Marquez, M. C.,

"Subcritical water hydrolysis of hog hair for amino acid production", Bioresour. Technol. 2010, 101, 2472-2476; Rogalinski, T.; Herrmann, S.; Brunner, G., "Production of aminoacids from bovine serum albumin by continuous sub-critical water hydrolysis", J. Supercrit. Fluids 2005, 36, 49-58; Xian, Z.; Chao, Z.; Liang, Z.; 5

Cheng, H., "Amino acids production from fish proteins hydrolysis in subcritical water.", Chin. J. Chem. Eng. 2008, 16, 456-460) .

En casos concretos, la decoloraciOn del hidrolizado es deseada para que no modifique el color del producto al que se vaya a agregar. Este hecho es especialmente relevante en el uso de hidrolizados de hemoglobina, cuyo uso se ye restringido a 10 productos fuertemente coloreados. Hasta ahora la decoloracion de hidrolizados de hemoglobina se producia empleando peroxido de hidrogeno u oxidantes fuertes y tratamientos conjuntos de enzimas y HHP (Toldra, M.; Pare s, D.; Saguer, E.; Carretero, C., "Hemoglobin hydrolysates from porcine blood obtained through enzymatic hydrolysis assisted by high hydrostatic pressure processing", Innovative Food Science Emerging Technologies 2011, 12, 435-442; Oord van den, A.H.A.; Wesdorp, J.J. (1979) "Decolouration of slaughterhouse blood by treatment with hydrogen peroxide", Proceedings of the 25th European Meeting of Meat Research Workers, Budapest, Hungar y . 827-828) .

Con ninguno de los metodos mencionados anteriormente se consigue de forma simultanea un buen rendimiento, la produccion controlada de peptidos de bajo peso molecular, el procesado de grandes cantidades de sustrato y una decoloracion del producto final. Con la presente invencion todos estos objetivos se pueden conseguir en un finico paso.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

La presente invencion se refiere a un proceso para la hidrolisis de protefnas de origen animal mediante el uso de temperaturas altas y presiones moderadas, bajo una atmosfera controlada por la inyecciOn de un gas determinado: oxígeno o nitrogeno.

El procedimiento para la hidrolisis de protefnas de origen animal objeto de la 30 invenciOn comprende las siguientes etapas:

a. Laproteina sustrato se introduce en un reactor con agitaciOn, con control de presion y temperatura interna, y se ariade agua para facilitar el proceso de hidrolisis. El reactor con agitacion mecanica utilizable en el metodo proporciona ademas de medios para el control de la temperatura y la presion, medios para la inyecciOn de un gas para el control de la atmOsfera, como por ejemplo valvulas, valvulas de control de presion, puertos de entrada y de salida o racores. A los efectos de esta invenciOn y su descripcion, el volumen total de proteina mas agua es considerado el volumen de reaccion.

b. Secalienta el reactor manteniendo una agitacion constante hasta alcanzarla temperatura de 180 °C y de modo simultaneo se inyecta un gas que puede ser oxigeno o nitrOgeno, precalentado a la misma temperatura que el reactor, hasta alcanzar una presion de reaccion de 40 atmosferas. Para mantener la presion interior del reactor, se puede utilizar cualquier medio regulador de presion, como por ejemplo valvulas de control de presion que se abrancuando la presion interior alcanza o supera cierto limite, evacuando el exceso de gas. Preferiblemente, el gas inyectado es previamente saturado de humedad y precalentado, empleando por ejemplo un humidificador termostatizado, para evitar variaciones de temperatura y evaporaciones dentro del reactor.

c. Semantiene la temperatura constante una vez alcanzados los 180 °C y se mantiene la inyeccion del gas con el mismo caudal de la etapa b) entre 180 minutos hasta 360 minutos. Una vez alcanzada la temperatura y la presion deseadas se mantiene la reaccion bajo estas condiciones durante el tiempo necesario para obtener la producción de peptidos de bajo peso molecular

(tipicamente este tiempo depende de la temperatura empleada) . Durante esta etapa del proceso se sigue inyectando gas en el reactor para que tenga lugar el proceso de decoloraciOn, y la corriente de gas que generaria una sobrepresión es expulsada mediante una valvula que permite liberar este exceso de gas, manteniendo asi constante la presión... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la hidrolisis de proteinas de origen animal que comprende la siguientes etapas:

a.introducir la proteina sustrato en un reactor con agitacion, con control de presión y temperatura interna y afiadir agua para facilitar el proceso de hidrolisis;

b. calentar el reactor manteniendo una agitaciOn constante hasta alcanzar la temperatura de 180 °C y de modo simultaneo inyectar un gas que 10 puedeser oxigeno o nitrógeno, precalentado a la misma temperatura que el reactor, hasta alcanzar una presiOn de reaccion de 40 atmosferas;

c. mantener la temperatura constante una vez alcanzados los 180 °C y mantener la inyecciOn del gas con el mismo caudal de la etapa b) entre 180 minutos hasta 360 minutos;

d.extraccion del producto obtenido a traves de un intercambiador de calor para reducir su temperatura;

e. filtrar o centrifugar el producto extraido para separar posibles restos sOlidos;

f. eliminacion del exceso de agua mediante secado.

2.Procedimiento, segfin la reivindicacion 1, caracterizado por que la proteina sustrato es de origen animal, previamente desgrasada.

3. Procedimiento, segun la reivindicaciOn 1, caracterizado por que la cantidad de agua que se afiade en la etapa a) es aquella necesaria para tener una concentracion de proteina de entre 50 y 150 g/L.

4.Procedimiento, segfin la reivindicaciOn 1, caracterizado por que la temperatura de reaccion de la etapa b) es de 180 °C y se alcanza en los primeros 60 minutos del proceso.

5. Procedimiento, segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la presion de la reaccion de la etapa b) es de 40 atmosferas y se alcanza en los primeros 30 30 minutosdel proceso.

6. Procedimiento, seglin la reivindicacion 1, caracterizado por que el gas introducido en el paso b) es nitrogeno, con un caudal equivalente a una vez el volumen de la disoluciOn original de proteina por minuto.

7. Procedimiento, segim la reivindicacion 6, caracterizado por que el tiempo de 5

inyecciOndel gas nitrOgeno durante la etapa c) del proceso es de 360 minutos.

8. Procedimiento, segiin la reivindicacion 1, caracterizado por que el gas introducido en el paso b) es oxigeno, empleando para ello un caudal equivalente a una vez el volumen de la disolucion original de proteina por minuto.

9.Procedimiento, segun la reivindicacion 8, caracterizado por que el tiempo de inyección del gas oxigeno durante la etapa c) del proceso es de 180 minutos.

10. Procedimiento, segAn la reivindicacion 1, caracterizado por que el exceso de gas es evacuado del reactor con agitacion por una valvula de control de presión y es recirculado durante las etapas b) y c) del proceso, en una proporciOn que 15 equivaleal 70% del flujo total del gas inyectado.

11. Procedimiento, segan la reivindicacion 1, caracterizado por que en la etapa e) del proceso la filtracion se realiza con un filtro cuyo tamailo de poro es de 20 micras.

12. Procedimiento, segiin la reivindicacion 1, caracterizado por que en la etapa e) 20 delproceso la centrifugaciOn se realiza durante 10 minutos con una fuerza de 10.000 g.