Procedimiento de permeabilización de membrana de células biológicas mediante el uso de un campo eléctrico pulsado.

Procedimiento de permeabilización de membrana de células biológicas contenidas en un producto,

empleándose dicho procedimiento en un dispositivo de tratamiento que comprende al menos una cámara de tratamiento emisora de un campo eléctrico pulsado, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:

- una etapa de alimentación del dispositivo de tratamiento con producto que comprende dichas células biológicas a un caudal de alimentación predeterminado a partir de una unidad de alimentación que comprende dicho producto;

- una etapa de introducción del producto que comprende dichas células biológicas en dicha cámara de tratamiento a un caudal de introducción correspondiente al caudal de alimentación anteriormente mencionado, al que se añade el caudal de trasiego mencionado en la etapa de trasiego a continuación;

- una etapa de tratamiento de dicho producto introducido en dicha cámara por un campo eléctrico pulsado;

- una etapa de trasiego, a un caudal de trasiego predeterminado, del producto a la salida de dicha cámara de tal manera que se le reenvíe por detrás de dicha cámara y por delante de dicha unidad de alimentación.

Procedimiento de permeabilización de membrana de células biológicas mediante el uso de un campo eléctrico pulsado

Campo técnico La presente invención trata de un procedimiento de permeabilización de membrana de células biológicas mediante el uso de un campo eléctrico pulsado.

Este procedimiento encuentra aplicación muy particularmente en el campo de la pasteurización, es decir, en el campo del tratamiento de productos alimentarios (tales como leche, cremas, cerveza y zumos de frutas) consistente en la destrucción de microorganismos, especialmente patógenos, presentes inicialmente en estos productos.

El campo de la invención es por tanto aquel de la permeabilización de membrana de células biológicas y, en particular, de la destrucción de células biológicas mediante pasteurización.

Estado de la técnica anterior

Las técnicas de pasteurización han sido objeto de numerosos estudios en la técnica anterior, habida cuenta especialmente del auge de los productos de larga conservación, que requieren una presencia muy baja de microorganismos para poder ser consumibles de larga duración.

Tradicionalmente, la pasteurización consiste en calentar los alimentos a una temperatura definida durante un periodo definido de tal manera que se supere el umbral de termorresistencia de las bacterias patógenas que son el origen del deterioro de los alimentos y enfriar entonces rápidamente dichos alimentos calentados (a temperaturas de 3 a 4ºC) , de tal manera que se evite la multiplicación de las bacterias no se hayan destruido.

Este principio clásico constituye el objeto de numerosas variantes que pertenecen a la categoría de tratamientos denominados “tratamientos térmicos”.

Los tratamientos térmicos para pasteurización pueden consistir en el uso como vector calefactor de los medios siguientes:

- radiaciones electromagnéticas, tales como radiaciones infrarrojas y radiaciones de microondas;

- calor derivado del fenómeno de efecto Joule creado en un tubo en cuyo interior circula el producto para pasteurizar;

- calor óhmico resultante del paso de corriente eléctrica a través del producto para pasteurizar.

Las temperaturas de pasteurización alcanzadas por vía térmica se gradúan tradicionalmente de 70 a 85ºC. Sin embargo, pueden subsistir, después del tratamiento a estos intervalos de temperatura, ciertas formas patógenas tales como esporas incompatibles con productos destinados a alimentación.

Para destruir estas formas patógenas, una de las soluciones puede consistir en calentar los alimentos a temperaturas más elevadas que el intervalo anteriormente mencionado (por ejemplo, temperaturas superiores a 90ºC) . Sin embargo, el uso de temperaturas más elevadas está inevitablemente acompañado por una desnaturalización del producto tratado, tal como una desnaturalización de las proteínas presentes en el producto, lo que conlleva a menudo una pérdida de las calidades gustativas del producto.

Para remediar estos inconvenientes, se ha propuesto recurrir a procedimientos denominados “de baja temperatura”,

de tal manera que se conserve el sabor original del producto. Estos productos consisten en recurrir a medios de eliminación de bacterias patógenas distintos del calentamiento, que permitan tratar los alimentos a temperaturas que no superen los 60ºC. Estos medios pueden consistir en radiaciones ionizantes, el uso de altas presiones y de luz pulsada utilizando un gas tal como gas carbónico.

Habida cuenta de lo que ya se ha propuesto en materia de procedimiento de permeabilización de membrana, y en particular de procedimiento de pasteurización, los autores se han propuesto desarrollar un nuevo procedimiento de permeabilización de membrana que permita, especialmente cuando se emplea enfocado a pasteurizar un producto alimentario, mejorar los índices de mortalidad de las células indeseables.

La publicación Food Chemistr y , vol. 65, 1999, pág. 445-451 trata de un estudio sobre la influencia del uso de un campo eléctrico pulsado sobre los aromas y microorganismos contenidos en un zumo de naranja.

La publicación Journal of Food Engineering, vol. 83, 2007, pág. 41-46 trata de un estudio comparado de la pasteurización de un zumo de manzana mediante una técnica que implica un campo eléctrico pulsado y una técnica denominada térmica.

La publicación Food and Bioproducts Processing, vol. 85, nº 2, pág. 93-97 trata del estudio de la inactivación de E. coli en un zumo de manzana mediante el uso de un campo eléctrico pulsado.

La publicación Handbook of Fruits and Fruit Processing, pág. 95-114 se basa en el tratamiento de un zumo de naranja empleando un campo eléctrico pulsado.

Exposición de la invención Así, la invención trata, según un primer objeto, de un procedimiento de permeabilización de membrana de células biológicas contenidas en un producto, empleándose dicho procedimiento en un dispositivo de tratamiento que comprende al menos una cámara de tratamiento emisora de un campo eléctrico pulsado, comprendiendo dicho tratamiento las etapas siguientes:

- una etapa de alimentación del dispositivo de tratamiento con producto que comprende dichas células biológicas a un caudal de alimentación predeterminado a partir de una unidad de alimentación que comprende dicho producto;

- una etapa de introducción del producto que comprende dichas células biológicas en dicha cámara de tratamiento a un caudal de introducción correspondiente al caudal de alimentación anteriormente mencionado, al que se añade el caudal de trasiego mencionado en la etapa de trasiego a continuación;

-una etapa de tratamiento de dicho producto introducido en dicha cámara por un campo eléctrico pulsado;

- una etapa de trasiego, a un caudal de trasiego predeterminado, del producto a la salida de dicha cámara de tal manera que se le reenvíe por detrás de dicha cámara y por delante de dicha unidad de alimentación.

Se entiende que el procedimiento de la invención es un procedimiento in vitro de permeabilización de membrana de células biológicas, es decir, que se emplea con un producto que se sitúa en el exterior de un organismo animal.

Los inventores han comprobado, sorprendentemente, que el procedimiento de la invención permite obtener un aumento significativo de la permeabilización de membrana de células y esto con al menos una cámara de tratamiento (cuantificándose el aumento en términos de tasa de mortalidad de las células) con respecto a un procedimiento que comprende uno o varios pasos del producto por la cámara anteriormente mencionada sin utilizar la etapa de trasiego tal como se menciona anteriormente, y esto para una misma energía específica utilizada.

Según la invención, las células tratadas en el ámbito del procedimiento pueden ser células procariotas o células eucariotas, pudiendo estar estas células vivas o muertas, enteras o por partes y ser de origen animal o vegetal.

En particular, estas células pueden proceder de organismos unicelulares o pluricelulares tales como bacterias (en particular eubacterias) , hongos (en particular mohos) , levaduras (como Saccharomyces cerevisiae) , mohos, algas (en particular microalgas) , virus y priones.

Puede tratarse igualmente de orgánulos intracelulares o de compuestos internos de las células tales como mitocondrias, virus, proteínas o priones.

Las células pueden estar en fase vegetativa o en fase latente (tal como puede ser el caso de las esporas, tales como esporas bacterianas) .

Las células para tratar están comprendidas en un producto, que puede ser un líquido alimentario tal como un zumo de fruta, un zumo de verdura, leche o agua.

Además, el producto que comprende dichas células puede contener tejidos, macromoléculas tales como biopolímeros, moléculas orgánicas o inorgánicas.

El campo eléctrico pulsado al que se somete el producto que comprende las células tiene por efecto permeabilizar dichas células.

Sin querer ligarse a teoría alguna, la exposición de una célula a un campo eléctrico externo induce una diferencia de potencial eléctrico a uno y otro lado de la membrana constitutiva de la célula. Cuando este campo es muy intenso (especialmente cuando es superior a 10.000 V/cm) , puede inducir un potencial transmembrana de valor más elevado que el potencial natural de la célula. Cuando el potencial transmembrana alcanza un valor crítico, los fenómenos electrostáticos entre las moléculas cargadas a un lado y otro de la membrana conllevan la formación de poros en la membrana celular, aumentando así su permeabilidad. Cuando la formación de poros en la membrana... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de permeabilización de membrana de células biológicas contenidas en un producto, empleándose dicho procedimiento en un dispositivo de tratamiento que comprende al menos una cámara de tratamiento emisora de un campo eléctrico pulsado, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:

- una etapa de alimentación del dispositivo de tratamiento con producto que comprende dichas células biológicas a un caudal de alimentación predeterminado a partir de una unidad de alimentación que comprende dicho producto;

- una etapa de introducción del producto que comprende dichas células biológicas en dicha cámara de tratamiento a un caudal de introducción correspondiente al caudal de alimentación anteriormente mencionado, al que se añade el caudal de trasiego mencionado en la etapa de trasiego a continuación;

-una etapa de tratamiento de dicho producto introducido en dicha cámara por un campo eléctrico pulsado;

- una etapa de trasiego, a un caudal de trasiego predeterminado, del producto a la salida de dicha cámara de tal manera que se le reenvíe por detrás de dicha cámara y por delante de dicha unidad de alimentación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que las células biológicas se eligen entre células procariotas o células eucariotas, pudiendo estar estas células vivas o muertas, enteras o por partes y ser de origen animal o vegetal.

3. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las células biológicas proceden de organismos unicelulares o pluricelulares elegidos entre bacterias, hongos, levaduras, mohos y algas.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el campo eléctrico pulsado se plasma en forma de impulsos eléctricos resultantes de descargas eléctricas de una duración que puede graduarse de 50 ns a 1 ms y que suministran una tensión que produce un valor de pico del campo eléctrico pulsado que va de 5 kV/cm a 200 kV/cm.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el producto, especialmente cuando se presenta en forma de un líquido, se somete a un régimen hidráulico turbulento.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa de trasiego se realiza por el desvío de al menos un bucle de circulación que liga la parte por delante de la cámara de tratamiento con la parte por detrás de esta.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el caudal de trasiego es superior al caudal de alimentación.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que el caudal de trasiego es de 2 a 100 veces mayor que el caudal de alimentación.

9. Procedimiento según la reivindicación 7 u 8, en el que el caudal de trasiego es de 2 a 20 veces mayor que el caudal de alimentación.

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que no comprende etapa de almacenamiento en reposo del producto tratado antes de la etapa de trasiego.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que igualmente comprende ventajosamente una etapa de extracción del producto tratado del dispositivo de tratamiento a un caudal de extracción correspondiente, de preferencia, al caudal de alimentación mencionado anteriormente.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el producto para tratar es un líquido que comprende células biológicas, un lodo que contiene células biológicas o un organismo pluricelular tal como un fruto.

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el producto para tratar es un líquido que comprende orgánulos o moléculas procedentes de células biológicas, tales como mitocondrias, ADN o ARN.

14. Procedimiento según la reivindicación 12 o 13, en el que el líquido se elige entre agua, efluentes líquidos, lodos líquidos de estación de depuración, zumos de fruta, leche, huevos líquidos, salsas, sopas, compotas y purés.

15. Procedimiento de pasteurización o esterilización de un producto que comprende células biológicas para eliminar, que comprende una etapa de empleo del procedimiento tal como se define según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, en el que el producto es un zumo de fruta que comprende, como células biológicas, levaduras tales como Saccharomyces cerevisiae.