ES2331690T3 - Procedimientos y productos de fraccionamiento de granos. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para concentrar beta-glucano procedente de materiales de plantas que comprende las etapas de: a) mezclar e incubar la harina de un material de planta con un disolvente orgánico acuoso con una cualquiera o una combinación de enzimas amilasa o proteasa en una etapa única en la que el disolvente orgánico acuoso es etanol y la concentración de etanol es del 40-90% (v/v) b) separar la mezcla de la etapa a) para formar una porción de filtrado y una porción de rechazo; en el que la porción de rechazo tiene un contenido de beta-glucano concentrado con respecto a la harina de material de planta.
Description
Procedimientos y productos de fraccionamiento de
granos.
\global\parskip0.890000\baselineskip
Esta invención se refiere a los procedimientos
para el procesado secundario de material de plantas y en concreto
para la recuperación de productos valiosos tales como fibra que
incluyen beta-glucano, almidón, proteínas y
productos solubles en etanol procedentes de material de plantas que
contiene almidón y fibra.
Los materiales de plantas incluyendo los granos
contienen numerosos componentes valiosos tales como almidón,
proteínas, beta-D-glucano de enlaces
mixtos 1-4, 1-3
(beta-glucano), celulosa, pentosanos, tocoles, etc.
Estos componentes, y los productos derivados de estos componentes,
tienen muchos usos alimentarios y no alimentarios. En consecuencia,
existe un fuerte y continuado interés industrial por el procesado de
dichos materiales de plantas.
Usando grano de cebada, el beta glucano
(normalmente hasta un 8% p/p) contenido en el mismo se encuentra en
forma de componente principal de las paredes celulares del
endosperma, junto con otros componentes secundarios tales como
celulosa y hemicelulosa (pentosanos). El
beta-glucano tiene muchas aplicaciones potenciales
en los alimentos (es decir, alimentos funcionales), industrias
farmacéutica y cosmética. Los estudios nutricionales han sugerido
que la inclusión de beta-glucano y tocoles (es
decir, tocoferol y tocotrienol) en la dieta humana beneficiará la
salud humana).
El almidón (hasta un 65%) en la cebada, muestra
una funcionalidad comparable (es decir, espesamiento, gelificación,
calidades de fabricación de papel, resistencia al ácido/enzima,
etc.) a la del almidón de maíz, que en la actualidad se usa
extensivamente en diversas aplicaciones. Por tanto, el almidón de
maíz se puede sustituir por almidón de cebada en la preparación de
muchos alimentos y productos industriales existentes (es decir,
almidones alimentarios modificados, almidones catiónicos y anfóteros
para la industria del papel, dextrinas para alimentos e industria
del papel, adhesivos, almidones cortados con ácidos, etc.). Debido a
las razones anteriormente mencionadas, existe actualmente un fuerte
y continuado interés industrial por el fraccionamiento y
utilización del almidón de cebada.
Se han llevado a cabo numerosas investigaciones
a escala laboratorio y piloto sobre el fraccionamiento de la
cebada. En general, se ha usado agua, agua acidificada y/o álcali
acuoso (es decir, NaOH o NaHCO_{3}) como disolvente para la
suspensión de una cebada machacada completa, harina de cebada
(cebada completa molida) o harina de cebada (harina de cebada
molida en molino de cilindros o harina de cebada perlada). A
continuación la suspensión se procesa mediante técnicas tales como
filtración, centrifugación y precipitación con etanol para separar
la suspensión en diversos componentes. Este procedimiento
convencional para el fraccionamiento de la cebada tiene numerosos
problemas técnicos y la factibilidad comercial limitada ha quedado
más restringida debido a lo caro del producto, concretamente para
aplicaciones alimentarias.
En particular, surgen problemas técnicos debido
a que el beta-glucano de la harina de cebada es un
excelente agente ligante de agua (un hidrocoloide) y como tal, tras
la adición de agua (en un entorno neutro, alcalino o ácido), el
beta-glucano se hidrata y espesa mucho (aumenta la
viscosidad) la suspensión. Este espesamiento impone muchos
problemas técnicos en el procesamiento posterior de la suspensión en
los componentes de cebada puros (es decir, almidón, proteína,
fibra, etc.), entre los que se incluyen la obturación del filtro
durante la filtración y la separación ineficaz de los componentes de
la harina durante la centrifugación.
Usualmente, estos problemas técnicos se
minimizan, sino se eliminan, mediante la adición de una cantidad
sustancial de agua a la suspensión espesa/viscosa con el fin de
diluir y disminuir la viscosidad hasta un nivel en el que se pueda
llevar a cabo el procesamiento adicional. Sin embargo, el uso de
elevados volúmenes de agua conduce a diversos problemas adicionales
que incluyen un aumento en los volúmenes de agua efluente y el
consiguiente aumento en los costes de vertido. Además, el
beta-glucano, que se solubiliza y se separa con el
sobrenadante (agua) durante la centrifugación, se recupera
normalmente mediante precipitación con etanol. Esto se lleva a cabo
por adición de un volumen igual de etanol absoluto al sobrenadante.
Tras la separación del beta-glucano precipitado, el
etanol preferiblemente se recupera para reciclado. Sin embargo, la
recuperación requiere la destilación, que es también una operación
costosa desde el punto de vista del uso de la energía.
De acuerdo con esto, hay necesidad de un
procedimiento eficaz para el fraccionamiento de los granos que
supere los problemas concretos de la viscosidad de la suspensión y
el consumo de agua. Además hay una necesidad de un procedimiento
que proporcione un producto de beta-glucano de
elevada pureza con un contenido de almidón y proteína
disminuido.
Más específicamente, hay necesidad de un
procedimiento de fraccionamiento de grano en el que un grano o
harina de grano se suspende en un disolvente del que se recupera el
beta-glucano sin solubilización y en el que el
disolvente usado para suspender el grano o harina de grano se puede
reciclar eficazmente.
Una revisión de la técnica anterior revela que
dicho procedimiento no se ha realizado con anterioridad al descrito
en el presente documento. Por ejemplo, existen numerosas patentes
anteriores que describen diversos procedimientos de fraccionamiento
de grano mediante la metodología de solubilización y la posterior
precipitación con etanol anteriormente mencionadas. Los ejemplos de
dichas patentes incluyen la Patente de los Estados Unidos 4.018.936
(Garbutt y col.), la Patente de los Estados Unidos 5.512.287 (Wang y
col.), la Patente de los Estados Unidos 5.614.242, la Patente de
los Estados Unidos 5.725.901 (Fox), la Patente de los Estados Unidos
6.197.952 (Fox), la Patente de los Estados Unidos 6.113.908 (Paton
y col.), la Patente de los Estados Unidos 5.169.660 (Collins), la
patente de los Estados Unidos 5.312.636 (Myllymaki), la Patente de
los Estados Unidos 5.518.710 (Bhatty), y la Patente de los Estados
Unidos 5.846.590 (Malkki).
Otras patentes enseñan también el uso de las
enzimas amilasas para hidrolizar el almidón durante el procesamiento
del grano incluyendo la Patente de los Estados Unidos 4.804.545
(Goering), el documento 5.013.561 (Goering y col.), la Patente de
los Estados Unidos 5.082.673 (Inglett) y la Patente de los Estados
Unidos 3.912.590 (Slott).
Otras patentes se dirigen a concentrar
mecánicamente los beta-glucanos mediante prácticas
de reducción de tamaño y clasificación mediante tamizado/aire e
incluyen la Patente de los Estados Unidos 5.063.078 (Foehse), la
Patente de los Estados Unidos 5.725.901 (Fox), y la Patente de los
Estados Unidos 6.083.547 (Katta).
Otras patentes se dirigen al uso de disoluciones
de etanol a baja concentración para recuperar el
beta-glucano e incluyen la Patente de los Estados
Unidos 5.106.640 y la Patente de los Estados Unidos 5.183.677
(Lehtomaki).
Otras patentes adicionales se dirigen a una
miscelánea de técnicas de fraccionamiento de grano tales como la
Patente de los Estados Unidos 5.106.634 (Thacker), las Patentes de
los Estados Unidos 4.211.801 y 4.154.728 (Oughton), la Patente de
los Estados Unidos 3.950.543 (Buffa), la Patente de los Estados
Unidos 4.431.674 (Fulger) y la Patente de los Estados Unidos
5.312.739 (Shaw).
La invención se refiere en general a un
procedimiento para fraccionar material de plantas tales como cebada
y avena en componentes valiosos que incluyen
beta-glucano. El procedimiento usa un disolvente
orgánico y agua en vez de sólo agua, agua acidificada y/o álcali
acuoso como disolvente para la suspensión de la harina de grano.
De acuerdo con la invención, se proporciona un
procedimiento para concentrar el beta-glucano
procedente de materiales de plantas que comprende las etapas
de:
- a)
- mezclar e incubar un material de harina de planta con un disolvente orgánico acuoso con una cualquiera o una combinación de enzimas amilasas o proteasas en una etapa única en la que el disolvente orgánico acuoso es etanol y la concentración de etanol es del 40-90% (v/v);
- b)
- separar la mezcla de la etapa a) para formar una porción de filtrado y una porción de rechazo;
en el que la porción de rechazo tiene un
contenido de beta-glucano concentrado con respecto
al material de la harina de planta.
En formas de realización adicionales de la
invención, el material de la harina de planta se selecciona entre
uno cualquiera o una combinación de cebada y avena.
En una forma de realización más específica la
concentración de la disolución de etanol en la etapa a) es del
40-50% (v/v).
El procedimiento se lleva a cabo a una
temperatura de 15-60ºC y preferiblemente a
temperatura ambiente.
El tamaño de partícula del material de la harina
de planta está controlado preferiblemente para obtener un
rendimiento y una concentración mayores según se desee en el que
> 80% de la harina tiene < 250 micrómetros, > 85% de la
harina tiene < 250 micrómetros, > 90% de la harina tiene <
250 micrómetros o > 95% de la harina tiene < 250
micrómetros.
En otra forma de realización, la suspensión se
separa mediante un tamiz que tiene un tamaño de tamiz entre
40-250 micrómetros y preferiblemente entre
40-75 micrómetros.
En otra forma de realización adicional, la
relación de harina a disolvente orgánico es de 1:2 a 1:10 (p/v).
Con respecto a las formas de realización
adicionales del procedimiento, se puede repetir la etapa a)
recirculando el disolvente orgánico acuoso con la porción del
filtrado de la etapa b).
Aún más, se puede someter la porción de rechazo
de la etapa b) a al menos un lavado posterior con disolvente
orgánico acuoso y la separación para formar las porciones de
filtrado y rechazo posteriores. El lavado posterior puede incluir
también incubar la mezcla con una cualquiera de una combinación de
enzimas amilasas o proteasas.
En una forma de realización adicional del
procedimiento, la porción de filtrado se evapora adicionalmente
para formar una porción de destilado que contiene el disolvente
orgánico y una porción de sólidos del producto que contiene el
almidón y los productos solubles en el disolvente orgánico. En el
caso en el que el procedimiento incluye el tratamiento enzimático,
se puede evaporar además la porción del filtrado para formar un
destilado que contiene el disolvente orgánico y la porción de
sólidos del producto que contiene, dextrina, hidrolizados de
proteína y los productos solubles en el disolvente orgánico.
La invención se describe con referencia a los
siguientes dibujos en los que:
La Figura 1 es un diagrama de flujo que muestra
un procedimiento para procesar un material de harina de planta de
acuerdo con la invención:
La Figura 2 es un diagrama de flujo de un
procedimiento de etapa inicial para preparar material de harina de
plantas para uso de acuerdo con la invención; y
La Figura 3 es un diagrama de flujo que muestra
un procedimiento adicional para procesar un material de harina de
planta de acuerdo con la invención.
Con referencia a las Figuras
1-3, se describe un procedimiento 10 para concentrar
beta-glucano sin solubilización de la molécula de
beta-glucano. El procedimiento implica suspender y
mezclar de manera directa en un tanque 12 un material de harina de
planta (preferiblemente harina en grano) 14 en un disolvente
orgánico 16 (preferiblemente etanol acuoso) y separar 18 un
concentrado de fibra sólida 20 que contiene el
beta-glucano procedente de la suspensión. El
concentrado de fibra 20 que contiene el beta-glucano
se lava, se seca y se muele 22 para producir un producto de
beta-glucano de concentración elevada. El filtrado
24 que contiene el almidón y los productos solubles en el
disolvente orgánico se puede recircular hasta el tanque de mezcla 12
tras la separación del almidón. El procedimiento puede incluir
opcionalmente un tratamiento con enzimas proteasas y/o amilasas 26
para mejorar adicionalmente la concentración de los
beta-glucanos en el concentrado de
fibra/beta-glucano mediante la eliminación
adicional de la proteína y/o el almidón para proporcionar un
concentrado de beta-glucano que tenga menos
proteína o almidón.
De acuerdo con la invención, se puede producir
un producto de fibra enriquecido en beta-glucano,
que sea claro de color y con poco aroma, para aplicaciones
alimentarias y no alimentarias (que incluyen cosmética, médica y
farmacéutica).
Además de la concentración de
beta-glucano, otras facciones de producto producidas
mediante el procedimiento incluyen el concentrado de almidón 17, y
los productos solubles en el disolvente orgánico. Si se usan
tratamientos enzimáticos, otras fracciones de producto incluyen
dextrina, hidrolizados de proteínas y productos solubles en el
disolvente orgánico.
El procedimiento es particularmente eficaz para
la concentración de beta-glucanos en un estado
cercano a su forma nativa a partir del endosperma de granos de
cebada y avena.
Las materias primas para uso en el procedimiento
incluyen grano de cereal alimentario, harina o salvado producidos
mediante una variedad de técnicas de procesamiento en seco
tradicionales tal como se reseña en la Figura 2. Tal como se usa en
el presente documento, "alimentario" significa el grano
completo molturado/molido (grano con cáscara, descascarillado o con
poca cáscara), harina significa el polvo de grano que se produce a
partir del grano completo usando técnicas tales como molido,
tamizado, clasificación por aire, cernido, etc., pero que no
contiene el 100% de los componentes del grano completo y
"salvado" significa las capas exteriores de tejido del grano,
excepto las cáscaras especialmente hacia abajo hasta las capas de
sub-aleurona y endosperma inmediatamente por debajo
de la capa de sub-aleurona.
Tal como se muestra en la Figura 2, se pueden
crear diferentes fracciones de harina usando diferentes técnicas de
procesamiento en seco. Los granos de cebada descascarillada 50 o con
poca cáscara 52 o avena se tratan térmicamente de manera opcional
para producir el grano estabilizado 54. La estabilización térmica se
lleva a cabo con el fin de inactivar las enzimas endógenas tales
como lipasa, lipoxigenasa, amilasa, beta-glucanasa,
proteasa, etc., que pueden contaminar diferentes fracciones y
conducir a la degradación molecular de diversas fracciones de
producto.
El perlado 56 produce una harina perlada
(salvado) 58 y un grano perlado 60. El perlado se lleva a cabo
preferiblemente en un perlador SATAKE o de tipo disco hasta niveles
específicos que dependen del grano. Por ejemplo, el nivel óptimo de
perlado para la avena y la cebada puede ser aproximadamente del 12%
y del 32%, respectivamente, dependiendo de la variedad específica.
Si se perla mucho más allá de estos límites, existe una pérdida
significativa de beta-glucano. Sin embargo, la
cebada y la avena se pueden perlar en cualquier extensión y se
pueden usar la harina perlada y el grano perlado (como tales o tras
el molturado/molido) para el procedimiento de fraccionamiento
adicional.
El grano perlado 60 se muele para producir una
harina 62 (designada harina 1) que tiene un tamaño de partícula en
el que > 80-85% de la harina pasa a través de un
tamiz de 250 micrómetros. Se puede producir una fracción más fina
64 (designada harina 1ª) mediante molido adicional en el que >
90-95% de la harina pasa a través del tamiz de 250
micrómetros.
\global\parskip1.000000\baselineskip
La clasificación por aire/tamizado 66 de la
fracción de la harina 1 produce una harina 68 (designada harina C1)
en la que > 85-87% de la harina pasa a través del
tamiz de 250 micrómetros y una fracción de tamaño de partícula más
grande 70 que tiene una concentración de proteína mayor.
El molido y la clasificación por aire/tamizado
adicional 72 de la harina C1 produce una harina 74 (designada C2)
que tiene un tamaño de partícula en el que >
90-95% de la harina pasa a través del tamiz de 250
micrómetros y una fracción de tamaño de partícula más grande que
tiene una concentración de proteína mayor.
El molido y la clasificación por aire/tamizado
adicional 78 de la harina C2 produce una harina 80 (designada C3)
que tiene un tamaño de partícula en el que >
95-97% de la harina pasa a través del tamiz de 250
micrómetros y una fracción de tamaño de partícula más grande 82 que
tiene una concentración de proteína mayor.
El molido puede ser un molido por peine, por
martillo o por atrición tal como entienden las personas expertas en
la técnica.
Las diversas harinas formadas mediante las
técnicas sucesivas de molido y clasificación por aire afectaran el
rendimiento y la pureza del producto de beta glucano. Esto es, para
conseguir el rendimiento y la concentración de
beta-glucano óptimos del concentrado de fibra,
mediante procedimientos de suspensión con etanol acuoso y tamizado,
es importante el control del tamaño de partícula. Por ejemplo, se
determinó que la harina que contenía una proporción mayor de
partículas finas (< 50 micrómetros de diámetro), preparada
mediante molido repetido reducirá el rendimiento del concentrado de
fibra. En contraste, la harina que contenía una proporción mayor de
partículas más gruesas (> 250 micrómetros de diámetro), preparada
mediante un único molido, reducirá la concentración de
beta-glucano del concentrado de fibra. Se puede usar
cualquier combinación de etapas de molido, tamizado, y
clasificación por aire tal como entienden las personas expertas en
la técnica para conseguir la distribución apropiada del tamaño de
partícula necesaria para el procesamiento adicional.
Preferiblemente, la harina contiene también poco
o ningún salvado ya que los compuestos fenólicos y la enzimas del
salvado pueden producir la decoloración del producto final.
Tal como se ilustra en la Figuras 1 y 3
descritas generalmente anteriormente, se proporcionan los detalles
experimentales de la suspensión, tamizado, tratamientos enzimáticos,
recirculación, post-tratamientos y los
ejemplos.
La fracción de grano (es decir, harina gruesa,
harina, salvado, etc.), tal como se prepara mediante cualquier
combinación de las técnicas en seco descritas anteriormente, se
suspendió en etanol acuoso (10-100% (v/v) pero
preferiblemente entre un 40-50% (v/v) en el
intervalo de temperaturas (15-50 grados C, y
preferiblemente a temperatura ambiente para conseguir un consumo de
energía eficaz) durante periodos variables de tiempo, pero
preferiblemente 10-30 min. Se recuperó el
concentrado de fibra/beta-glucano procedente de la
suspensión mediante el tamizado/filtrado descritos anteriormente.
También, el grano (es decir, completo, perlado, quebrado, molido
grueso, etc.) se puede mezclar directamente con etanol acuoso y
molerse fino (molienda en húmedo) hasta partículas más finas y
suspenderse usando un macerador en línea.
Se pueden utilizar otros disolventes orgánicos
que incluyen metanol, propanol o butanol o una de sus mezclas.
La suspensión se tamizó usando una criba/tamiz
TYLER. Se recogió el rechazo (concentrado de
fibra/beta-glucano) procedente de la criba, se lavó
en etanol en exceso y se secó. Debería seleccionarse el tamaño del
tamiz de acuerdo con el tamaño de partícula de la materia prima (es
decir, alimentaria, harina, salvado, grano molido fino/macerado,
etc.) y puede oscilar entre 40-250 micrómetros tal
como se observó una relación entre el tamaño de partícula de la
harina, el tamaño de la criba, el rendimiento del
beta-glucano y la concentración. Por ejemplo, se
encontró que el uso de un tamiz TYLER 250 (63 micrómetros) era
particularmente eficaz en la optimización del rendimiento del
beta-glucano. Un tamaño de filtro por debajo de los
40 micrómetros aumenta los tiempos de separación ralentizando el
flujo descendente del etanol a través de la criba. El uso de un
tamaño de tamiz por encima de los 75 micrómetros disminuyó el
rendimiento del concentrado de beta-glucano y
aumentó el contenido de fibra en el filtrado.
El uso de múltiples cribas mejorará la
recuperación del concentrado de fibra/beta-glucano y
conducirá también a productos de múltiples fibras en función de su
tamaño de partícula.
Se pueden usar otros procedimientos tales como
la centrifugación en lugar de la filtración para separar el residuo
de fibra procedente del filtrado, sin embargo, pueden ser necesarios
equipo o procedimientos más complejos para separar adicionalmente
otros compuestos de la fibra.
Se presenta en la Tabla 1 el efecto del tamaño
de partícula de la fracción de grano sobre la recuperación y la
composición del concentrado de fibra/beta-glucano
obtenido mediante tamizado.
La recuperación del beta-glucano
en el residuo de fibra secado al aire indicó que el tamaño de la
mayor parte de las partículas de fibra en la harina de la materia
prima podría estar por encima de los 63 micrómetros tal como se
explica con más detalle a continuación.
\vskip1.000000\baselineskip
El examen con el microscopio de barrido de
electrones del grano alimentario/harina (es decir, la cebada y la
avena) indicó que la fibra (incluyendo el
beta-glucano, la celulosa, los
pentosanos/hemicelulosa) se encuentra en asociación estrecha con la
matriz de proteína y los gránulos de almidón y la mayor parte de los
gránulos de almidón están embebidos en la matriz de proteínas
Tal como se muestra en la Figura 1, el
tratamiento opcional con una enzima proteasa y/o amilasa 26 durante
la suspensión con etanol 12 hidroliza la proteína y el almidón que
están en asociación con la fibra y libera por tanto una cantidad
mayor de fibra/beta-glucano y almidón.
Los niveles preferidos de enzima están entre
0,1-1%, p/p, en función del peso de la proteína o el
almidón. La relación entre la materia prima y el etanol acuoso
puede oscilar entre 1:2 y 1:20, preferiblemente 1:8 (p/p). El
tiempo de reacción puede variar (normalmente 0,5h a 1 día) en
función de y optimizado para la concentración de enzima, la
temperatura (1-90ºC) y el pH (normalmente
5,0-7,0, pero no limitado a este intervalo).
Se han investigado diferentes enzimas proteasas
(incluyendo papaína, bromelaína, etc.) y amilasas (incluyendo la
amilasa fúngica, termamil, etc.) a diferentes temperaturas que
oscilan entre 18-85ºC. Los resultados indican que
las enzimas varían en su resultado proteolítico y amilolítico. Por
tanto, la elección de la enzima dependerá del coste y el
rendimiento.
\vskip1.000000\baselineskip
El filtrado 24 procedente de la separación por
tamizado contiene etanol acuoso junto con otros componentes que
incluyen almidón, dextrina (si se usa amilasa), proteína,
hidrolizados de proteínas (si se usa proteasa), alguna fibra, y
productos solubles en alcohol, etc. Tal como se muestra en las
Figuras 1 y 3, el etanol se recircula preferiblemente al tanque de
mezcla 12. Se pueden recuperar el almidón o la dextrina a partir del
filtrado mediante centrifugación antes de la recirculación o tras
un número específico de ciclos. Similarmente, el etanol se puede
destilar periódicamente para recuperar otros productos solubles en
alcohol. Se pueden purificar o procesar adicionalmente la dextrina
o los productos solubles en alcohol recuperados.
\vskip1.000000\baselineskip
El residuo 20 procedente de la separación
contiene fibra y, en concreto, está concentrado en
beta-glucano. El residuo 20 se puede secar para
producir un polvo para aplicaciones adicionales. Cuando se desea o
se requiera una mayor pureza de producto de
beta-glucano, se puede llevar a cabo la purificación
adicional del residuo.
Con referencia a la Figura 3, se puede procesar
el residuo de fibra 20 para eliminar almidón adicional repitiendo
el procedimiento de lavado con etanol. Tal como se muestra en la
Figura 3, en la etapa 2, se mezcla el residuo 28 con etanol acuoso
para producir una suspensión y se vuelve a filtrar 30 para crear un
residuo de fibra 32 y el filtrado 36. Se puede repetir la etapa 2
según sea necesario. La Etapa 2 puede incluir también un
tratamiento enzimático tal como se describe anteriormente.
Se pueden tratar adicionalmente los residuos de
fibra 20, 34 para la incorporación en productos adicionales. Si se
permite al residuo secar al aire, este tiende a crear un producto
granular duro debido a la inclusión de agua en el mismo. Se
requiere molido intensivo para formar un polvo a partir del producto
granulado. Se puede efectuar la deshidratación mediante un horno de
secado lento tras el lavado con un disolvente orgánico
deshidratante que eliminará el agua contenida en el anterior sin
afectar la calidad del beta-glucano.
Se pueden secar otros productos 17a, tales como
la dextrina bruta, por ejemplo mediante secado por pulverizado,
para crear un polvo de dextrina bruta que se puede usar en diversas
aplicaciones tales como formulaciones alimentarias o alimenticias o
aplicaciones no alimentarias tales como por ejemplo, un
ligante/adhesivo, por ejemplo, en la industria del cartón. Se puede
recuperar el almidón 17 mediante centrifugación. Se pueden recuperar
los productos solubles en etanol mediante destilación.
\newpage
Ejemplo
1
Se suspendió la harina (100 g) en 800 ml de
etanol acuoso (50%, v/v), se agitó a 20ºC durante 30 min y se
tamizó (tamiz de 60 micrómetros) para recuperar el concentrado de
fibra/beta-glucano en el tamiz. Se volvió a
suspender el concentrado de fibra y se volvió a tamizar. El
concentrado de fibra/beta-glucano se lavó
posteriormente con etanol absoluto y se secó.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
El concentrado de
fibra/beta-glucano que se obtuvo en el ejemplo 1 se
suspendió en etanol acuoso (50%, v/v) (la relación entre el
concentrado de fibra/beta-glucano y el etanol acuoso
fue de 1:8, v/v), se agitó a 20ºC durante 20 h y se tamizó (tamiz de
63 micrómetros) para recuperar el concentrado de
fibra/beta-glucano en el tamiz. El concentrado se
volvió a suspender y se volvió a tamizar. El concentrado de
fibra/beta-glucano se lavó posteriormente con
etanol absoluto y se secó.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
3
El concentrado de
fibra/beta-glucano que se obtuvo en el ejemplo 1 se
suspendió en etanol acuoso (50%, v/v) (la relación entre el
concentrado de fibra/beta-glucano y el etanol acuoso
fue de 1:8 p/v), se agitó a 35ºC durante 20 h y se tamizó (tamiz de
63 micrómetros) para recuperar el concentrado de
fibra/beta-glucano en el tamiz. El concentrado se
volvió a suspender y se volvió a tamizar. El concentrado de
fibra/beta-glucano se lavó posteriormente con
etanol absoluto y se secó.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4
El concentrado de
fibra/beta-glucano que se obtuvo en el ejemplo 1 se
volvió a suspender en etanol acuoso (50%, v/v) (la relación entre
el concentrado de fibra/beta-glucano y el etanol
acuoso fue de 1:8 p/v) que contenía la enzima proteasa (1%,
referido al peso en seco de la proteína) y se trató a 20ºC durante
20 h. A continuación la suspensión se tamizó (tamiz de 63
micrómetros) para recuperar el concentrado de
fibra/beta-glucano, que se lavó posteriormente con
etanol absoluto y se secó.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
5
Se suspendió la harina (100 g) en 800 ml de
etanol acuoso (50%, v/v) y se trató a 20ºC con la enzima proteasa
(1%, referido al peso en seco de la proteína) durante 20 h. A
continuación la suspensión se tamizó (63 micrómetros) para
recuperar el concentrado de fibra/beta-glucano, que
a continuación se volvió a suspender, se agitó a 20ºC durante 30
minutos, se volvió a tamizar y se lavó posteriormente con etanol
absoluto y se secó.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
6
El concentrado de
fibra/beta-glucano que se obtuvo en el ejemplo 1 se
suspendió en etanol acuoso (50%, v/v) (la relación entre el
concentrado de fibra/beta-glucano y el etanol acuoso
fue de 1:8, p/v), que contenía la enzima proteasa (1%, referido al
peso en seco de la proteína) y se trató a 35ºC durante 20 h. A
continuación la suspensión se tamizó (63 micrómetros) para
recuperar el concentrado de fibra/beta-glucano, que
a continuación se volvió a suspender, se agitó a 20ºC durante 30
minutos, se volvió a tamizar y se lavó posteriormente con etanol
absoluto y se secó.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
7
El concentrado de
fibra/beta-glucano que se obtuvo en el ejemplo 1 se
volvió a suspender en etanol acuoso (50%, v/v) (la relación entre
el concentrado de fibra/beta-glucano y el etanol
acuoso fue de 1:8 p/v) que contenía la enzima
alfa-amilasa (1%, referido al peso en seco del
almidón) y se trató a 20ºC durante 20 h. A continuación la
suspensión se volvió a tamizar (63 micrómetros) para recuperar el
concentrado de fibra/beta-glucano, que se lavó
posteriormente con etanol absoluto y se secó.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
8
El concentrado de
fibra/beta-glucano que se obtuvo en el ejemplo 1 se
volvió a suspender en etanol acuoso (50%, v/v) (la relación entre
el concentrado de beta-glucano y el etanol acuoso
fue de 1:8 p/v) que contenía la enzima proteasa (1%, referido al
peso en seco de la proteína) y se trató a 20ºC durante 20 h. A
continuación la suspensión se volvió a tamizar (63 micrómetros)
para recuperar el concentrado de fibra/beta-glucano,
que se volvió a suspender en etanol acuoso (50%, v/v) (la relación
entre el concentrado de fibra/beta-glucano: etanol
fue de 1:8 p/v) que contenía la enzima alfa-amilasa
(1%, referido al peso en seco del almidón) y se trató a 20ºC
durante 20 h. A continuación la suspensión se tamizó (63
micrómetros) para recuperar el concentrado de
fibra/beta-glucano, que se lavó posteriormente con
etanol absoluto y se secó.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
9
El concentrado de
fibra/beta-glucano que se obtuvo en el ejemplo 1 se
volvió a suspender en etanol acuoso (50%, v/v) (la relación entre
el concentrado de fibra/beta-glucano y el etanol
acuoso fue de 1:8 p/v) que contenía una mezcla de la enzima
proteasa (1%, referido al peso en seco de la proteína) y la enzima
alfa-amilasa (1%, referido al peso en seco del
almidón) y se trató a 20ºC durante 20 h. A continuación la
suspensión se tamizó (63 micrómetros) para recuperar el concentrado
de fibra/beta-glucano, que se lavó posteriormente
con etanol absoluto y se secó.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
10
El concentrado de
fibra/beta-glucano que se obtuvo en el ejemplo 1 se
volvió a suspender en etanol acuoso (59%, v/v) (la relación entre
el concentrado de fibra/beta-glucano y el etanol
acuoso fue de 1:8 p/v) que contenía la enzima proteasa (1%,
referido al peso en seco de la proteína) y se trató a 20ºC durante
20 h. A continuación la suspensión se volvió a tamizar (63
micrómetros) para recuperar el concentrado de
fibra/beta-glucano, que se volvió a suspender en
etanol acuoso (50%, v/v) (la relación entre el concentrado de
fibra/beta-glucano : etanol fue de 1:8 p/v) que
contenía la enzima alfa-amilasa termoestable (1%,
referido al peso en seco del almidón) y se trató a
80-85ºC durante 1 h. A continuación la suspensión se
volvió a tamizar (63 micrómetros) para recuperar el concentrado de
fibra/beta-glucano, que se lavó posteriormente con
etanol absoluto y se secó.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
11
El concentrado de
fibra/beta-glucano que se obtuvo en el ejemplo 1 se
volvió a suspender en etanol acuoso (50%, v/v) (la relación entre
el concentrado de fibra/beta-glucano y el etanol
acuoso fue de 1:8 p/v) que contenía la enzima
alfa-amilasa termoestable (1% referido al peso en
seco del almidón) y se trató a 80-85ºC durante 1 h.
A continuación la suspensión se volvió a tamizar (63 micrómetros)
para recuperar el concentrado de
fibra/beta-glucano, que se lavó posteriormente con
etanol absoluto y se secó.
El disolvente orgánico acuoso (etanol) utilizado
durante la mezcla y el tratamiento enzimático debería usarse a una
concentración que permita la solubilización/hidrólisis del almidón y
la proteína pero que evite la solubilización de los
beta-glucanos y los productos de la hidrólisis del
almidón de elevado peso molecular que pueden por otra parte
producir el espesamiento de la suspensión. La concentración
preferida de etanol en agua es aproximadamente del
40-60% (v/v). Las concentraciones de etanol por
debajo del 30% dan como resultado un espesamiento gradual de la
suspensión de harina-etanol durante la mezcla
(debido quizás a la hidratación del beta-glucano),
que a su vez produce dificultades técnicas durante la separación
entre las que se incluyen la obturación de un tamiz o filtro de
separación. Las concentraciones de etanol por encima del 60% reducen
sustancialmente la extensión de la hidrólisis enzimática del
almidón y la proteína y dan como resultado concentraciones mayores
de almidón en el concentrado de fibra/beta-glucano.
Se encuentra que las concentraciones de etanol por encima del 90%
son inadecuadas para la hidrólisis enzimática. Se prefiere el etanol
de calidad alimentaria cuando se pretende el producto para el
consumo humano.
La harina se mezcla con el etanol hasta que se
forma una suspensión sustancialmente homogénea. El tiempo requerido
para la mezcla depende de la velocidad de mezcla y el equipo.
Debería usarse etanol suficiente para proporcionar una fácil
manipulación de la suspensión. Se encontraron efectivas las
relaciones de harina a etanol en el intervalo de
1:2-1:10. Generalmente, se requiere un volumen mayor
de etanol cuando el material de partida tiene un tamaño de
partícula más pequeño. La reacción se lleva a cabo preferiblemente a
temperatura ambiente.
Los datos indican que el uso de la enzima
proteasa aumenta sustancialmente la concentración de
beta-glucano del concentrado de
fibra/beta-glucano en comparación con el blanco. Se
alcanzó una concentración de beta glucano de hasta un 61% en cebada
y un 41% en avena.
El contenido de beta-glucano de
la harina/materia influye en el contenido de
beta-glucano del residuo de fibra.
La influencia del tamaño de partícula es muy
pronunciada. Con respecto al contenido de
beta-glucano de la harina, cuando el
95-97% de la harina se reduce por debajo de 250
micrómetros, la concentración de beta-glucano del
residuo de fibra aumenta hasta un 32-34% (db) en la
cebada y la avena.
Claims (18)
1. Un procedimiento para concentrar
beta-glucano procedente de materiales de plantas que
comprende las etapas de:
- a)
- mezclar e incubar la harina de un material de planta con un disolvente orgánico acuoso con una cualquiera o una combinación de enzimas amilasa o proteasa en una etapa única en la que el disolvente orgánico acuoso es etanol y la concentración de etanol es del 40-90% (v/v)
- b)
- separar la mezcla de la etapa a) para formar una porción de filtrado y una porción de rechazo;
en el que la porción de rechazo tiene un
contenido de beta-glucano concentrado con respecto a
la harina de material de planta.
2. Un procedimiento como en la reivindicación 1,
en el que la harina de material de planta se selecciona entre una
cualquiera o una combinación de cebada y avena.
3. Un procedimiento como en las reivindicaciones
1 ó 2, en el que la concentración de la disolución de etanol en la
etapa a) es 40-50% (v/v).
4. Un procedimiento como en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, en el que la etapa a) se lleva a cabo a
15-60ºC.
5. Un procedimiento como en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, en el que la etapa a) se lleva a cabo a
temperatura ambiente.
6. Un procedimiento como en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5, en el que la harina de material de
planta de la etapa a) tiene una distribución de tamaño de partícula
en la que > 80% de la harina tiene < 250 micrómetros.
7. Un procedimiento como en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5, en el que la harina de material de
planta de la etapa a) tiene una distribución de tamaño de partícula
en la que > 85% de la harina tiene < 250 micrómetros.
8. Un procedimiento como en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5, en el que la harina de material de
planta de la etapa a) tiene una distribución de tamaño de partícula
en la que > 90% de la harina tiene < 250 micrómetros.
9. Un procedimiento como en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5, en el que la harina de material de
planta de la etapa a) tiene una distribución de tamaño de partícula
en la que > 95% de la harina tiene < 250 micrómetros.
10. Un procedimiento como en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 9, en el que la suspensión se separa
mediante un tamiz que tiene un tamaño de tamiz entre
40-250 micrómetros.
11. Un procedimiento como en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 9, en el que el tamaño de tamiz está entre
40-75 micrómetros.
12. Un procedimiento como en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 11, en el que la relación de la harina al
disolvente orgánico acuoso es de 1:2 a 1:10 (p/v).
13. Un procedimiento como en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 12, en el que la etapa a) se repite
utilizando el disolvente orgánico acuoso de la porción de filtrado
de la etapa b).
14. Un procedimiento como en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 12, que comprende adicionalmente someter
la porción de rechazo de la etapa b) a al menos un lavado posterior
con el disolvente orgánico acuoso y la separación para formar
posteriormente las porciones de filtrado y rechazo.
15. Un procedimiento como en la reivindicación
14, en el que el lavado posterior incluye incubar la mezcla con una
cualquiera de una combinación de enzimas amilasa o proteasa.
16. Un procedimiento como en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 15, en el que la porción de filtrado se
evapora adicionalmente para formar una porción de destilado que
contiene el disolvente orgánico y una porción de sólidos del
producto que contiene almidón y productos solubles en el disolvente
orgánico.
17. Un procedimiento como en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, en el que la porción de filtrado se evapora
adicionalmente para formar un destilado que contiene el disolvente
orgánico y una porción de sólidos del producto que contiene
dextrina, hidrolizados de proteína y productos solubles en el
disolvente orgánico.
18. Un procedimiento como en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, en el que la porción de filtrado se
centrifuga para recuperar el almidón o la dextrina.
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