ES2329862A1 - Procedimiento para obtener un producto prebiotico de alto contenido en fibra soluble, dicho producto y sus aplicaciones. - Google Patents

Procedimiento para obtener un producto prebiotico de alto contenido en fibra soluble, dicho producto y sus aplicaciones. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para obtener un producto prebiótico de alto contenido en fibra soluble, dicho producto y sus aplicaciones. La presente invención describe un procedimiento para obtener un producto prebiótico de alto contenido en fibra soluble a partir del uso de fibra insoluble proveniente de residuos vegetales y de la aplicación de altas presiones. Así sus aplicaciones son como suplemento dietético natural rico en fibra en alimentos utilizándose a residuos de soja, subproductos de zumos y néctares de frutas, subproductos de hortalizas, subproductos de vinificación, de la remolacha azucarera, al residuo de la extracción del aceite (alpechín) y de la elaboración del chocolate (cáscara del cacao).

Description

Procedimiento para obtener un producto prebiótico de alto contenido en fibra soluble, dicho producto y sus aplicaciones.
Sector de la técnica
La presente invención se encuadra en el sector Alimentario, más concretamente en la elaboración de Alimentos funcionales, productos nutracéuticos y suplementos dietéticos.
Estado de la técnica
La OMS recomienda el aumento de la ingesta diaria de fibra hasta 25-30 g/persona, de los cuales un 30% debe proceder de fibra soluble. En España con el aporte de fibra que proporciona la dieta, no alcanzamos los 20 g/persona/día, por lo que el mercado de alimentos enriquecidos en fibra o suplementos dietéticos ricos en fibra ha aumentado considerablemente en los últimos años.
La fibra alimentaria está formada por partes comestibles de las plantas que nuestro estómago e intestino delgado son incapaces de digerir o absorber y que llegan intactas al intestino grueso. Entre ellas, se encuentran polisacáridos distintos del almidón (por ejemplo la celulosa, la hemicelulosa, las gomas y las pectinas), oligosacáridos (la inulina y oligofructanos), la lignina y otras sustancias vegetales asociadas (ceras y suberina) y otros tipos de almidón denominados almidones resistentes, presentes en legumbres, semillas y granos parcialmente molidos y algunos cereales de desayuno. Su nombre deriva de que resisten a la digestión en el intestino delgado y llegan intactos al intestino grueso.
La fibra alimentaria, o fibra total, se clasifica según su solubilidad en agua o en disoluciones acuosas, en dos tipos: fibra soluble e insoluble. Ambas clases se encuentran en distintas proporciones en los diferentes alimentos, así por ejemplo, la avena, la cebada, las frutas, las hortalizas y las legumbres son buenas fuentes de fibra soluble y sin embargo, los cereales integrales y el pan integral son fuentes ricas en fibra insoluble.
La fibra alimentaria una vez ingerida, avanza por el tubo digestivo y llega al intestino grueso, donde es fermentada parcial o totalmente por las bacterias intestinales. Durante el proceso de fermentación, se forman diversos subproductos, ácidos grasos de cadena corta y gases. Los efectos beneficiosos para la salud de la fibra alimentaria derivan de la acción combinada del proceso de fermentación y de los subproductos resultantes. Además, el efecto fisiológico que produce la fibra soluble e insoluble es distinto.
Por una parte la fibra soluble, llega al colon sin ser digerida y allí es fermentada por la microbiota produciendo ácidos grasos de cadena corta, los cuales son una fuente importante de energía para las células del colon y así mismo pueden inhibir el crecimiento y la proliferación de células cancerígenas en el intestino. También presentan otros efectos beneficiosos para la salud, como son la hipoglucemia (ralentiza la digestión y la absorción de hidratos de carbono reduciendo la subida de la glucosa en sangre después de las comidas y la respuesta insulínica asociada a ella), la hipocolesterolemia (reduce el colesterol sérico total y el nivel de colesterol LDL, previniendo de esa manera la enfermedad cardiaca coronaria o ECC), e incluso interviene en la prevención de cáncer de colon.
La fibra insoluble, como su nombre indica, es insoluble en agua y en soluciones acuosas, no siendo digerida ni apenas fermentada, pero produce efectos de saciedad y ayuda a prevenir el estreñimiento al incrementar el peso de las heces y reducir la duración del tránsito intestinal.
La fibra alimentaria se encuentra en frutas (pera, fresa, mora, frambuesa, grosella, naranja, etc), hortalizas (col de Bruselas, alcachofa, cebolla, ajo, maíz, guisantes, judías verdes y brécol, etc), legumbres (lentejas, garbanzos, alubias, etc) y los granos de cereal enteros (salvado de trigo, de avena, pan de cereales integrales o multi-cereales, etc). De esa manera los residuos vegetales procedentes de la industria alimentaria son una fuente muy rica en fibra, sobre todo de fibra insoluble.
Sin embargo, sería deseable aumentar la proporción de fibra soluble en estos tipos de residuos, por sus propiedades beneficiosas para la salud (efecto hipoglucemiante, hipocolesterolémico, prevención de cáncer de colon, etc). Así mismo, los consumidores son conocedores de los beneficios que les proporciona la ingesta de fibra para su salud y demandan por lo tanto, cada vez más productos y/o suplementos dietéticos enriquecidos en fibra, de manera que el mercado de dichos productos ha aumentado considerablemente en los últimos años.
Las estrategias utilizadas hasta la fecha para aumentar el contenido de fibra soluble en residuos vegetales con alto contenido en fibra insoluble son principalmente tratamientos químicos y/o enzimáticos. La mayoría de estos procedimientos son laboriosos, contaminantes ya que usan ácidos, bases o disolventes, o son procesos más bien caros como los métodos enzimáticos que emplean enzimas purificadas.
En el caso del tratamiento químico de la fibra insoluble se utilizan distintos tipos de ácidos (sulfúrico, clorhídrico, etc) y de álcalis (hidróxidos sódico, potásico, etc). Se trata de sustancias fuertes y corrosivas que hay que manejar con precaución y dan lugar a unos residuos de los que hay que deshacerse adecuadamente.
En el tratamiento enzimático se utilizan enzimas comerciales purificadas, que resultan muy caras en el mercado debido a su especificidad y la dificultad que presentan en su obtención.
Se han propuesto hasta la fecha métodos de micronización que mejoran las propiedades físico-químicas o funcionales de muestras vegetales, basados en la disminución considerable en el tamaño de partícula, mejorándose sobretodo las propiedades de hidratación. Los tratamientos de micronización emplean diferentes procedimientos, por ejemplo: molino de bolas, molino a propulsión y la micronización a alta presión. Este último tratamiento es más eficaz que los otros dos reduciendo el tamaño de partícula. Las fibras insolubles analizadas por el grupo de investigación han sido la celulosa comercial y los residuos industriales de la obtención de zumos de naranja, carambola y zanahoria. Estos autores inciden más en la reducción del tamaño de partícula de la muestra vegetal y sus propiedades de hidratación, que en el contenido de fibra.
Las referencias donde se describen los resultados de los tratamientos de micronización son las siguientes:
- Chau, C.H., Wen, Y.-L., Wang, Y.-T. (2006). Effects of micronisation on the characteristics and physicochemical properties of insoluble fibres. J. Sci. Food Agrio. 86: 2380-2386.
- Chau, C.H., Wen, Y.-L., Wang, Y.-T. (2006). Improvement of the functionality of a potential fruit insoluble fibre by micron technology. Int. J. Food Sci. Technol. 41: 1054-1060.
- Chau, C.H., Wang, Y.-T., Wen, Y.-L. (2007). Different micronization methods significantly improve the functionality of carrot insoluble fibre. Food Chem. 100: 1402-1408.
El procedimiento descrito en la presente invención se caracteriza porque es capaz de aumentar el contenido en fibra soluble del residuo vegetal, a expensas de la fibra insoluble del propio residuo con la única aplicación de altas presiones hidrostáticas. Es una técnica rápida, limpia y no contaminante ya que no se utiliza ácidos, ni álcalis, ni enzimas, ni disolventes orgánicos como en los anteriores métodos descritos. El líquido presurizante empleado es el agua. Al mismo tiempo, es más eficaz para aumentar la fibra soluble y mejorar sus propiedades físicoquímicas que la tecnología de micronización (con molino de bolas o molino a propulsión).
En el Estado del arte sólo se ha encontrado la siguiente referencia que en la que se obtiene un ligero aumento de la fibra total aplicando alta presión y temperatura pero no un incremento específico del contenido en fibra soluble. Las muestras utilizadas fueron dos cultivares de repollo para modificar las propiedades físicoquímicas de su fibra alimentaria. En dichas publicaciones los autores observan un ligero aumento de la fibra total, pero no un incremento del contenido en fibra soluble de la muestra de repollo tratada por alta presión (Wennberg, M., Nyman, M. (2004). On the possibility of using high pressure treatment to modify physico-chemical properties of dietary fibre in white cabbage (Brassica oleraceae var. capitata). Innovative Food Science and Emerging Technologies 5: 171-177).
El procedimiento descrito en la presente invención corresponde a un procedimiento para aumentar el contenido en fibra soluble en residuos vegetales ricos en fibra insoluble a temperatura y presión controlada, utilizando para ello altas presiones hidrostáticas suministradas por una máquina de altas presiones y temperaturas controladas. Aplicado a residuos vegetales, aumenta de manera considerable su contenido en fibra soluble, mejorando de esa manera su proporción de fibra soluble-insoluble y por tanto sus propiedades funcionales o físico-químicas, como por ejemplo la capacidad de hinchamiento o de retención de agua y de aceite.
Con respecto a las anteriores técnicas convencionales mencionadas presenta las siguientes ventajas: es una tecnología rápida, fácil de utilizar, limpia y no contaminante, puesto que utiliza agua como líquido de presurización y además no genera ningún residuo en su utilización, puede ser empleado complementariamente como método de conservación adicional.
Además el procedimiento de la invención presenta la ventaja adicional de que permite revalorizar un subproducto vegetal de la industria que actualmente se descarta, o se utiliza como abono o pienso, proponiendo su utilización como fuente natural de fibra en alimentos, sin necesidad de ser añadido exógenamente, para aumentar su contenido en fibra soluble. Un posible ejemplo sin que limite el alcance la invención, es la utilización de la okara (el residuo de la industria de bebidas de soja y/o tofu). Otros posibles subproductos vegetales ricos en fibra insoluble (celulosa y hemicelulosas) empleados serían, por ejemplo, los subproductos de la industria de obtención de zumos y néctares de frutas, de la industria de conservas y congelación de hortalizas, los subproductos de vinificación (orujos, hollejos, pepitas y raspones de la uva prensada), de la remolacha azucarera, al residuo de la extracción del aceite (alpechín) y de la elaboración del chocolate (cáscara del cacao), etc.
Descripción de la invención Breve descripción de la invención
Un aspecto de la invención lo constituye un procedimiento para obtener un producto prebiótico, en adelante procedimiento de la invención, de alto contenido en fibra soluble a partir del uso de fibra insoluble proveniente de residuos vegetales y que comprende las siguientes etapas:
a) El residuo vegetal, ya sea húmedo en fresco o bien liofilizado, es molido y tamizado y se procede a su envasado y sellado, por ejemplo, en bolsas de plástico resistentes a la presión y al calor que permiten homogenizar el tratamiento,
b) las bolsas de a) son sometidas a tratamiento de alta presión (100-900 MPa) en condiciones controladas de temperatura entre 30-100ºC y un tiempo comprendido entre 15-30 minutos, y
c) opcionalmente, cuando el residuo de a) es húmedo en fresco, la muestra fresca tratada de b) se liofiliza o se seca en estufa a una temperatura de 60ºC hasta alcanzar peso constante.
Un aspecto particular de la invención lo constituye el procedimiento de la invención en el que el residuo vegetal de a) pertenece, a título ilustrativo y sin que limite el alcance de la invención, al siguiente grupo: residuos de soja, subproductos de zumos y néctares de frutas, subproductos de hortalizas, subproductos de vinificación (orujos, hollejos, pepitas y raspones de la uva prensada), de la remolacha azucarera, al residuo de la extracción del aceite (alpechín) y de la elaboración del chocolate (cáscara del cacao).
Otro aspecto de la invención lo constituye el producto prebiótico obtenido por el procedimiento de la invención que contiene una mayor cantidad de fibra soluble que el residual original.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se basa en que es posible obtener un producto prebiótico con alto contenido en fibra soluble a partir de residuos vegetales ricos en fibra insoluble tras someterlos a altas presiones hidrostáticas y temperatura controlada. El contenido en fibra soluble es mucho mayor que el observado en el residuo vegetal de partida. Véase el ejemplo 1, donde el contenido en fibra soluble de la muestra aumentó desde un contenido inicial de 2,08\pm0,04% hasta 20,56\pm1,06%.
El residuo vegetal con el que se ha experimentado han sido el polvo de okara (Ejemplos 1 a 3), aunque podría utilizarse cualquier residuo vegetal rico en fibra.
Más concretamente, las posibles aplicaciones del producto prebiótico son: en alimentación humana, como suplemento dietético rico en fibra, bajo en calorías y para la elaboración de cereales de desayuno, masa de panadería (panes ricos en fibra o integrales, pizza, empanadas), masa de bollería (bollos, pastas, galletas, magdalenas, bizcochos), preparación de hamburguesas, albóndigas, salchichas (vegetales, cárnicas o de pescado picado), productos solubles de cacao, yogures, leches fermentadas, batidos, zumos, purés, cremas, gazpacho, sopas, etc, para aumentar su contenido en fibra soluble con propiedades beneficiosas para la salud (disminución de colesterol, atenuación de la glucosa en sangre, prevención de cáncer de colon, etc).
Igualmente, el producto prebiótico también podría ser utilizado en forma de polvo añadido a la harina de fritura para rebozar fritos y productos precocinados (croquetas, San Jacobos, carnes, aves, reestructurados de pescado, verduras, etc) o ser añadido a aperitivos extrusionados (snacks) para disminuir su aporte calórico.
Este producto prebiótico como suplemento dietético se podría dispensar en forma de cápsulas o en sobres individuales en forma de polvo en parafarmacias, herbolarios o tiendas de dietética.
El procedimiento descrito en la presente invención corresponde a un procedimiento para aumentar el contenido en fibra soluble en residuos vegetales ricos en fibra insoluble a temperatura y presión controlada, utilizando para ello altas presiones hidrostáticas suministradas por una máquina de altas presiones y temperaturas controladas. Aplicado a residuos vegetales, aumenta de manera considerable su contenido en fibra soluble, mejorando de esa manera su proporción de fibra soluble-insoluble y por tanto sus propiedades funcionales o físico-químicas, como por ejemplo la capacidad de hinchamiento o de retención de agua y de aceite.
Con respecto a las anteriores técnicas convencionales mencionadas anteriormente, presenta las siguientes ventajas: es una tecnología rápida, fácil de utilizar, limpia y no contaminante, puesto que utiliza agua como líquido de presurización y además no genera ningún residuo en su utilización, puede ser empleado complementariamente como método de conservación adicional.
Además el procedimiento de la invención presenta la ventaja adicional de que permite revalorizar un subproducto vegetal de la industria que actualmente se descarta, o se utiliza como abono o pienso, proponiendo su utilización como fuente natural de fibra en alimentos, sin necesidad de ser añadido exógenamente, para aumentar su contenido en fibra soluble. Un posible ejemplo sin que limite el alcance la invención, es la utilización de la okara (el residuo de la industria de bebidas de soja y/o tofu). Otros posibles subproductos vegetales ricos en fibra insoluble (celulosa y hemicelulosas) empleados serían, como por ejemplo los subproductos de la industria de obtención de zumos y néctares de frutas, de la industria de conservas y congelación de hortalizas, a los subproductos de vinificación (orujos, hollejos, pepitas y raspones de la uva prensada), de la remolacha azucarera, al residuo de la extracción del aceite (alpechín) y de la elaboración del chocolate (cáscara del cacao), etc. Por tanto, este procedimiento puede ser empleado en la revalorización de un subproducto vegetal procedente de la industria alimentaria que actualmente se descarta, o se utiliza como abono o pienso, proponiendo su utilización como suplemento dietético natural rico en fibra en alimentos, sin necesidad de ser añadido exógenamente, para aumentar su contenido en fibra soluble. Además, hay que destacar que de esta manera se evitan los problemas medioambientales derivados de la acumulación de este tipo de subproductos.
Por lo tanto, un aspecto de la invención lo constituye un procedimiento para obtener un producto prebiótico, en adelante procedimiento de la invención, de alto contenido en fibra soluble a partir del uso de fibra insoluble proveniente de residuos vegetales y que comprende las siguientes etapas:
a) El residuo vegetal, ya sea húmedo en fresco o bien liofilizado, es molido y tamizado y se procede a su envasado y sellado, por ejemplo, en bolsas de plástico resistente al calor que permiten homogenizar el tratamiento térmico,
b) las bolsas de a) son sometidas a tratamiento de alta presión (100-900 MPa) en condiciones controladas de temperatura entre 30-100ºC y un tiempo comprendido entre 15-30 minutos, y
c) opcionalmente, cuando el residuo de a) es húmedo en fresco, la muestra fresca tratada de b) se liofiliza o se seca en estufa a una temperatura de 60ºC hasta alcanzar peso constante.
Un aspecto particular de la invención lo constituye el procedimiento de la invención en el que el residuo vegetal de a) pertenece, a título ilustrativo y sin que limite el alcance de la invención, al siguiente grupo: residuos de soja, subproductos de zumos y néctares de frutas, subproductos de hortalizas, subproductos de vinificación (orujos, hollejos, pepitas y raspones de la uva prensada), de la remolacha azucarera, al residuo de la extracción del aceite (alpechín) y de la elaboración del chocolate (cáscara del cacao).
Un aspecto más particular de la invención lo constituye el procedimiento de la invención en el que el residuo vegetal proviene de la soja.
Una realización particular de la invención lo constituye el procedimiento de la invención donde la presión utilizada es de 400 MPa, la temperatura es de 60ºC y el tiempo de 15 minutos.
Otro aspecto de la invención lo constituye el producto prebiótico obtenido por el procedimiento de la invención que contiene una mayor cantidad de fibra soluble que el residual original.
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Ejemplos de la invención
Ejemplo 1
Aplicación del procedimiento (400 MPa y 60ºC) a subproductos de la elaboración de la bebida de soja y tofu: okara
Una industria alimentaria de la Comunidad de Madrid ha proporcionado "okara" de soja, subproducto sólido obtenido durante la elaboración de la leche o bebida de soja y del tofu (similar a queso fresco, pero de origen vegetal).
El residuo vegetal de okara de soja utilizado tiene una alta humedad y es un producto muy perecedero. Se puede tratar en fresco o bien liofilizar o secar en estufa a 60ºC hasta peso constante, aunque en el presente ejemplo se ha utilizado el proceso de liofilización tal como se indica.
El material liofilizado así obtenido se desengrasó ya que su contenido de partida se consideró elevado (superior al 5%), y posteriormente se molió y se tamizó a un tamaño de partícula inferior a 1 mm.
Una porción de la muestra (1-2 g) se envasó en bolsas de plástico resistente, se hidrató y se selló con calor, procurando que no quedara aire dentro.
Las bolsas se sometieron a un tratamiento en una máquina de alta presión a 400 MPa y 60ºC durante un tiempo de 15 minutos. El equipo utilizado tiene un contenedor de acero inoxidable lleno con agua que actúa como medio de presurización, donde se introducen las muestras. La temperatura se mantuvo constante usando un baño de agua. Durante el tratamiento se midió la temperatura con un termopar sumergido en el agua. La presión y la temperatura durante el experimento se registran con un programa de ordenador.
Posteriormente, la muestra tratada por alta presión se liofiliza o seca en estufa a 60ºC hasta peso constante; y se muele y tamiza a un tamaño de partícula inferior a 1 mm para su posterior aplicación.
En esta muestra se analizó el contenido en fibra soluble, insoluble y total por el método enzimático-gravimétrico de la AOAC. Se observó que los valores de fibra soluble obtenidos mediante el procedimiento (20,56\pm1,06%) fueron mucho más altos que en la muestra sin tratar (2,08\pm0,04%).
El polvo de okara tratado por alta presión hidrostática, que contiene una mayor proporción de fibra soluble, presenta un color crema pálido, olor y sabor agradables, además de una menor carga microbiana que el residuo de partida.
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Ejemplo 2
Aplicación del procedimiento (200 MPa y 60ºC) a subproductos de la elaboración de la bebida de soja y tofu: okara
A partir del mismo residuo de okara de soja utilizado en el ejemplo 1 se repitió el procedimiento referido, con la única excepción de que se sometió la muestra a una presión inferior que en el anterior ejemplo, de 200 MPa y conservando la misma temperatura de 60ºC y el mismo tiempo de 15 minutos.
Se compararon los valores de fibra soluble obtenidos con los de la muestra sin tratar por altas presiones y se observó que los valores de fibra soluble obtenidos mediante el procedimiento de la invención seguían siendo más altos que en la muestra sin tratar (3,25\pm0,51%) frente a (2,08\pm0,04%).
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Ejemplo 3
Aplicación del procedimiento (300 MPa y 30ºC) a subproductos de la elaboración de la bebida de soja y tofu: okara
A partir del residuo de okara de soja utilizado en el ejemplo 1 se repite el procedimiento referido, con la única excepción de que se somete a una presión inferior que el ejemplo 1, pero superior a la del ejemplo 2, de 300 MPa y a una temperatura inferior a la de los ejemplos anteriores de 30ºC, junto al mismo tiempo de 15 minutos de tratamiento.
Se compararon los valores de fibra soluble obtenidos con los de la muestra sin tratar por altas presiones y se observó que los valores de fibra soluble obtenidos mediante el procedimiento de la invención seguían siendo más altos que en la muestra sin tratar (2,39\pm0,13%) frente a (2,08\pm0,04%).
Los mejores resultados obtenidos en el contenido de fibra soluble fueron las condiciones de tratamiento a una presión de 400 MPa y temperatura de 60ºC durante un tiempo de 15 minutos descritos en el Ejemplo 1.

Claims (5)

1. Procedimiento para obtener un producto prebiótico de alto contenido en fibra soluble caracterizado porque se obtiene a partir de fibra insoluble proveniente de residuos vegetales y porque comprende las siguientes etapas:
a) el residuo vegetal, ya sea húmedo en fresco o bien liofilizado, es molido y tamizado y se procede a su envasado y sellado, por ejemplo, en bolsas de plástico resistentes a la presión y al calor que permiten homogenizar el tratamiento,
b) las bolsas de a) son sometidas a tratamiento de alta presión (100-900 MPa) en condiciones controladas de temperatura entre 30-100ºC y un tiempo comprendido entre 15-30 minutos, y
c) opcionalmente, cuando el residuo de a) es húmedo en fresco, la muestra fresca tratada de b) se liofiliza o se seca en estufa a una temperatura de 60ºC hasta alcanzar peso constante.
2. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado porque el residuo vegetal de a) pertenece al siguiente grupo: residuos de soja, subproductos de zumos y néctares de frutas, subproductos de hortalizas, subproductos de vinificación (orujos, hollejos, pepitas y raspones de la uva prensada), de la remolacha azucarera, al residuo de la extracción del aceite (alpechín) y de la elaboración del chocolate (cáscara del cacao).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado porque el residuo vegetal de a) proviene de la soja.
4. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado porque la presión utilizada es de 400 MPa, la temperatura es de 60ºC y el tiempo de 15 minutos.
5. Producto prebiótico obtenido por el procedimiento según las reivindicaciones 1 a la 5 caracterizado porque contiene una mayor cantidad de fibra soluble que el residual original.
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