ES2819231T3 - Procedimiento de fermentación enzimática - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de preparación de un producto alimenticio líquido, que comprende: tratar al menos un 5 zumo y/o un extracto que tenga un Brix de más de 10°, con carbohidrato oxidasa y catalasa a una temperatura entre -10°C y +15°C para obtener una mezcla de sustrato, y dispersar oxígeno o un gas que contenga oxígeno en la mezcla de sustrato, sin mantener el pH >3,5 antes o durante el tratamiento mediante la adición de sustancias tamponadoras o sustancias alcalinas; para obtener un producto alimenticio líquido, en donde el pH final sea inferior a 3,5; en donde la velocidad de flujo del gas se ajusta de acuerdo con la siguiente ecuación: (0,001/x) a (0,02/x) L de gas/L de mezcla de sustrato/min, siendo x el contenido de oxígeno en volumen en el gas.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de fermentación enzimática

La presente invención se refiere a un procedimiento de preparación de un producto alimenticio líquido a partir de un zumo o extracto que tiene un Brix de más de 10°.

La conversión enzimática de azúcar en ácidos con la ayuda de carbohidrato oxidasa y catalasa encuentra muchas aplicaciones tecnológicas, particularmente en la industria alimentaria. En algunas aplicaciones, la carbohidrato oxidasa se utiliza para eliminar el oxígeno de un producto alimenticio con el fin de preservar su calidad. En otras aplicaciones, se desea la reducción del contenido de azúcar del producto alimenticio.

La conversión enzimática de azúcar en ácidos implica una reacción de oxidación/reducción, catalizada por carbohidrato oxidasa, en la que el oxígeno actúa como aceptor de electrones. El oxígeno se reduce a peróxido de hidrógeno (H2O2): azúcar O2 H2O ^ ácidos de azúcar H2O2. La enzima catalasa cataliza la reacción: H2O2 ^ H2O / O2.

Si se desea la producción de una cantidad suficiente de ácidos, es necesaria la adición de catalasa para la eliminación del peróxido de hidrógeno, que es un inhibidor de la carbohidrato oxidasa. También se requiere suministrar de manera continua al medio de reacción oxígeno porque este último es consumido por la reacción. Una carbohidrato oxidasa bien estudiada es la glucosa oxidasa (EC 1.1.3.4, GOX). El ácido glucónico se puede obtener transformando la glucosa en ácido glucónico utilizando glucosa oxidasa. Esto ocurre mediante la producción de glucono-6-lactona en un medio acuoso cuando hay oxígeno disponible. Además, se produce H2O2 a partir de la reacción, que inhibe eficazmente la GOX a concentraciones ya muy bajas. Por este motivo, es común que se utilice GOX combinada con la enzima catalasa (EC 1.11.1.6, CAT), posteriormente denominada sistema GOX/CAT, que es capaz de convertir H2O2 en H2O y oxígeno (Miron et al., 2004: Un modelo matemático para la cinética de la glucosa oxidasa, incluidos los efectos inhibidores, desactivadores y de difusión y sus interacciones. Enzyme and microbial technology, 34, 513-522; Wong et al., 2008: Glucose oxidase, natural occurrence, function, properties and industrial applications, Applied Microbial Biotechnology, 78, 927-938).

Reacción de GOX: glucosa O2 H2O ^ ácido glucónico 2 H2O2 y de CAT: H2O2^ H2O / O2.

La fermentación enzimática de glucosa mediante GOX requiere oxígeno. Esto se consigue normalmente mediante la aireación de la mezcla de sustrato con un gas que contiene oxígeno, tal como el aire. La aireación se puede realizar mediante la introducción de burbujas de aire que contienen oxígeno en las mezclas de sustrato acuoso mediante varios sistemas, tales como p. ej. un inyector de aire, una frita de aireación (sistema de membrana) o un reactor de transporte aéreo de circuito interno. Dentro de este contexto, el objetivo es construir una interfaz aire-agua máxima durante un período máximo de tiempo para obtener una tasa de difusión máxima de oxígeno desde el aire a la mezcla de sustrato para suministrar oxígeno para la reacción enzimática. Sin embargo, se ha descubierto que la transferencia de gas-líquido es una etapa limitante de la bioconversión de GOX/CAT, como suele ser el caso de muchos procedimientos de fermentación aeróbica. Esto se debe principalmente a una baja solubilidad del oxígeno en agua, especialmente en comparación con la solubilidad de la glucosa del otro sustrato. Se puede lograr una transferencia de oxígeno más intensa de gas a líquido aumentando la presión parcial de oxígeno en la corriente de gas de entrada (Klein et al., 2002, Biotransformation of glucose to gluconic acid by Aspergillus Niger - study of mass transfer in airlift reactor, Biochemical Engineering Journal, 10, 197-205).

El documento WO-A-96/35800 describe un procedimiento enzimático de conversión de glucosa en ácido glucónico por glucosa oxidasa y catalasa. El pH de la solución se estabiliza mediante la adición de sustancias tamponadoras o sustancias alcalinas para lograr tasas de conversión máximas. El documento WO-A-97/24454 se refiere a la producción de ácido glucónico a partir de glucosa. Los autores recomiendan adicionalmente mantener el pH de la solución de glucosa entre aproximadamente 5 y aproximadamente 7. El documento WO-A-03/031635 describe la formación de gluconato de calcio mediante la conversión de glucosa en ácido glucónico en presencia de una base de calcio, tal como óxido de calcio, hidróxido de calcio y/o carbonato de calcio, para neutralizar el ácido glucónico y servir como fuente de calcio. Así, los procedimientos reivindicados en estas aplicaciones implican trabajar en condiciones óptimas de actividad enzimática, logradas tamponando el pH para evitar la inhibición debida a valores de pH bajos. La aireación se logra burbujeando oxígeno con un flujo de aire de 1 a 2 L/L de sustrato/min. El documento WO-A-2010/106170 describe un método para producir una bebida ácida utilizando carbohidrato oxidasa y catalasa en la conversión de glucosa en ácido glucónico. La temperatura de reacción está entre 25°C y 45°C y el pH se mantiene mediante la adición de un álcali, a un valor constante adecuado entre 3,0 y 9,0 para aumentar el rendimiento de ácido glucónico.

El documento EP-A-1935257 sugiere el uso de GOX/CAT para preparar un edulcorante ácido. Los autores recomiendan temperaturas de reacción entre 35°C y 45°C y la adición de un álcali para mantener el pH en un valor constante adecuado entre 4,5 y 6,2 para aumentar el rendimiento de formación de ácido glucónico. También se indica que en caso de que no se añada ningún álcali, el pH eventualmente bajará entre 2,5 y aproximadamente 4, lo que conducirá a la inactivación de la enzima. Adicionalmente, se encontró un impacto sensorial negativo si el medio azúcar-ácido se aplica a dosis más altas en las bebidas. Esto se puede deber a la adición de sustancias tamponadoras durante el procedimiento GOX/CAT, lo que puede provocar un impacto sensorial negativo.

El documento EP-A-0017708 sugiere el uso de temperaturas de reacción entre 0°C y 10°C para la producción de ácido glucónico con una combinación de GOX/CAT inmovilizada. Los autores de la presente solicitud enfatizan que el valor de pH debe permanecer constantemente dentro de la región óptima de pH 4-7, p. ej. mediante la adición automática de NaOH durante el procedimiento.

El documento WO-A-2009/016049 describe un método para impedir reacciones de oxidación en productos alimenticios mediante la producción de maltobionato a partir de almidón o maltosa mediante un procedimiento enzimático. La maltosa se convierte en maltobionato en presencia de carbohidrato oxidasas, tales como aldosa oxidasa, celobiosa oxidasa, piranosa oxidasa y hexosa oxidasa y se puede añadir catalasa para eliminar e1H2O2 no deseado.

El problema general de la disponibilidad limitada de oxígeno en los procedimientos GOX/CAT se resuelve actualmente utilizando un flujo volumétrico de aire lo más alto posible expresado como la razón entre el aire y la mezcla de sustrato para aumentar la interfaz aire-agua. En la bibliografía relacionada con patentes sobre los procedimientos GOX/CAT, generalmente se recomiendan flujos de volumen de aire altos entre 0,1-2,0 L de aire/L de mezcla de sustrato/min, con un promedio de 1 L de aire/L de mezcla de sustrato/min (documentos EP-A-0017708, WO-A-96/35800; WO-A-97/24454, WO-A-03/031635).

Los procedimientos de reacción enzimática descritos en la técnica anterior están generalmente limitados por la disminución consecutiva del valor de pH, debido a la producción de ácido durante el procedimiento GOX/CAT y requieren sustancias tamponadoras o sustancias alcalinas para mantener el pH en un valor óptimo. Sin embargo, si el sistema GOX/CAT se aplica en la producción de productos alimenticios líquidos, la adición de sustancias tamponadoras puede provocar un impacto sensorial negativo en el producto alimenticio y, por lo tanto, no siempre es factible.

El documento WO-A-2012/167872 describe un procedimiento de preparación de un producto alimenticio líquido a partir de una solución de azúcar concentrada con un Brix de más de 20°. La velocidad de flujo de aire está en el intervalo de 0,1 a 2,0 L aire/L mezcla de sustrato/min. El pH final se mantiene a <3 sin adición de sustancias tamponadoras. Sin embargo, si la mezcla de sustrato no es una solución concentrada pura de azúcar sino que contiene sustancias adicionales, tales como extractos de plantas, o es un zumo de fruta, puede producirse espuma debido a la aireación.

El volumen de aire máximo aplicable para la aireación está generalmente limitado por las propiedades de formación de espuma de la mezcla de sustrato. En muchas aplicaciones, tales como las patentes mencionadas anteriormente, se utilizan soluciones de azúcar acuosas puras para el procedimiento. En este caso, la formación de espuma es relativamente baja y no causa problemas técnicos, incluso con velocidades de flujo muy altas de 1 L de aire/L de mezcla de sustrato/min, como se sugiere.

En el caso de mezclas de sustrato que contienen glucosa más complejas, p. ej. zumos de frutas o extractos de malta o té, la formación de espuma provocada por la aireación es significativamente más fuerte en comparación con una solución de glucosa. Las mezclas de sustrato concentradas con mayor cantidad de materia seca (°Brix) forman espuma más firme que los sustratos diluidos. El problema puede atenuarse ligeramente mediante la adición de varios agentes desespumantes, pero solo se permiten un tipo y una cantidad limitados de estas sustancias en los productos alimenticios y el uso de destructores de espuma mecánicos, tales como paletas de agitación, requiere importantes costes de inversión adicionales.

Por este motivo, actualmente no es posible utilizar económicamente el Sistema GOX/CAT con mezclas de sustrato concentradas que presenten una alta capacidad de formación de espuma, tales como zumo de fruta o extracto de té o malta enriquecido con azúcar en las condiciones de procesamiento recomendadas, independientemente del sistema de aireación utilizado.

En la mayoría de las bebidas listas para beber (p. ej., refrescos, bebidas fermentadas), el contenido de ácido y la razón de azúcar con respecto a ácido deben estar en un intervalo definido y estrecho para lograr una impresión sensorial aceptable o incluso optimizada. En el caso de bebidas listas para beber, la razón óptima de azúcar con respecto a ácido se puede lograr mediante la producción de cantidades suficientes de ácido en condiciones de reacción optimizadas por medio de carbohidrato oxidasa, tal como GOX.

Aunque se aplican soluciones con concentraciones moderadas de glucosa en muchas aplicaciones de GOX, las soluciones de glucosa altamente concentradas también son adecuadas como sustrato. En los productos concentrados de bebidas, a partir de los cuales se pueden obtener las bebidas listas para beber antes mencionadas mediante dilución con agua, la concentración de ácido, así como el contenido de azúcar y todos los demás ingredientes, es varias veces mayor en comparación con las bebidas listas para beber, lo que lleva a un pH mucho más bajo durante la conversión enzimática en comparación con la bebida lista para beber que se produce a partir de ella.

Además, en comparación con la mezcla de sustrato diluida o una solución de glucosa pura, muchas de las mezclas de sustrato mencionadas anteriormente tienen naturalmente un pH bastante bajo entre 2,5 y 3,5 (por ejemplo, zumos de frutas), lo que puede conducir a una inactivación rápida y, por lo tanto, a una velocidad de reacción reducida de la enzima, especialmente si no se añade tampón durante el procedimiento. Esto en conjunto conduce a velocidades de reacción del procedimiento ineficaces y muy bajas, incluso si se optimizan todos los demás parámetros del producto y del procedimiento, p. ej. una alta concentración de enzima.

En las condiciones de reacción óptimas recomendadas, tales como la temperatura y/o el intervalo de pH recomendados, no es posible generar cantidades suficientes de ácido glucónico necesarias para el producto concentrado de bebida antes de que el valor de pH sea demasiado bajo para obtener una actividad enzimática adicional. Por lo tanto, se añade una sustancia tamponadora o alcalina para mantener constante el pH del producto concentrado y dentro del intervalo óptimo de actividad enzimática. En el caso de las bebidas, sin embargo, el uso de tampones o álcalis para mantener el pH dentro del intervalo óptimo no siempre es adecuado debido a un posible impacto sensorial negativo.

Además, los sustratos, tales como los zumos de frutas y los extractos de frutas o plantas, pueden tener varias propiedades tecnológicas, tales como la coloración. En este caso, no siempre se desea un alto contenido de azúcar, ya que aporta calorías al producto. Por lo tanto, el tratamiento GOX/CAT puede ser útil para reducir el contenido de azúcar al convertir el azúcar en ácido. En este caso, se desea una tasa de conversión lo más alta posible.

Para las preparaciones comerciales de GOX, las condiciones de reacción recomendadas en términos de pH están en el intervalo de 4 a 7, independientemente del origen de la enzima. Como cualquier otra enzima, las GOX de diferentes orígenes pueden diferir en su estructura y, por tanto, en sus condiciones óptimas. GOX es producida principalmente por subespecies de Aspergillus o Penicillium. Casi todas las preparaciones de GOX disponibles en el mercado son producidas por Aspergillus niger (Handbook of Food Enzymology, Eds.: Whitaker, J. R., et al., 2003, Marcel Dekker, Nueva York, 425-432). Para la GOX de Aspergillus niger, se encontró que el pH de máxima estabilidad era de alrededor de 5,5 (Miron et al., 2004: A mathematical model for glucose oxidase kinetics, including inhibitory, deactivant and difussional effects and their interactions. Enzyme and micobrial technology, 34, 513-522). A un pH inferior a 3, se ha encontrado que la semivida de la GOX de Aspergillus niger dura menos de 20 minutos en las condiciones del ensayo (Hatzinikolaou et al., 1996: New glucose oxidase from Aspergillus Niger. characterization and regulation studies of enzyme and gene, Applied Microbial Biotechnology, 46, 371-381). Se ha informado que la temperatura óptima de GOX de diversas fuentes microbianas está entre 25°C y 60°C (Gibson et al., 1964: Kinetics and Mechanism of Action of Glucose Oxidase, The Journal of Biological Chemistry, 239, 3927-3934; Wong et al., 2008, Glucose oxidase, natural occurrence, function, properties and industrial applications, Applied Microbial Biotechnology, 78, 927-938; Bankar et al., 2009, Glucose oxidase - an overview, Biotechnology advances, 27, 489­ 501). De acuerdo con Handbook of Food Enzymology (Eds.: Whitaker, J. R., Voragen, A. G. J., Wong, D., 2003, Marcel Dekker, Nueva York, 425-432), un aspecto importante es la estabilidad de la enzima GOX en las condiciones de aplicación. Los zumos de frutas y el vino tienen un pH muy bajo de 2,5, condiciones en las que la enzima no es activa ni estable. Sin embargo, las concentraciones elevadas de glucosa en los productos concentrados pueden producir un efecto estabilizador.

De acuerdo con Herrmann et al. (1965, Die Aktivitat von Glucoseoxidase in Abhangigkeit von Temperatur, Wassergehalt und pH-Wert, Food/Nahrung, 9 (6), 659-667), la enzima glucosa oxidasa (GOX) no es aplicable en alimentos con un pH <3,0 debido a la inactivación. Los autores investigaron el efecto combinado de la temperatura y el pH de reacción sobre la actividad de GOX de Aspergillus niger. Se encontró que la actividad enzimática depende generalmente del pH así como de la temperatura aplicada durante el procedimiento. Adicionalmente, se demostró que disminuir la temperatura de 30°C a 10°C, así como disminuir el pH de 6,6 a 2,98, disminuye la actividad enzimática. Por lo tanto, la actividad más alta se encontró en condiciones óptimas de pH y temperatura y la actividad más baja se encontró a baja temperatura y bajo pH. En otras palabras, no se encontró una resistencia creciente a pH bajo de la enzima debido a temperaturas de incubación más bajas. Por lo tanto, en el caso de aplicaciones de enzimas, tales como el sistema GOX/CAT, suele ocurrir que el cambio de las condiciones de reacción fuera de las óptimas (p. ej., baja temperatura combinada con bajo pH) detiene la reacción casi por completo.

Por lo tanto, existe la necesidad de un procedimiento mejorado de preparación de un producto alimenticio líquido sin la adición de sustancias tamponadoras o alcalinas que deterioren el sabor, que controlen el pH durante el procedimiento de oxidación del azúcar. Por otro lado, sería deseable encontrar condiciones de procedimiento que puedan evitar la inactivación del sistema GOX/CAT en condiciones de pH bajo y superar las desventajas relacionadas con la excesiva formación de espuma debido a la aireación, especialmente en el caso de mezclas de sustrato concentradas y complejas, tales como zumos de frutas o extractos de té o malta que contienen azúcar. El problema se resuelve mediante un procedimiento de preparación de un producto alimenticio líquido, que comprende: tratar al menos un zumo y/o un extracto que tenga un Brix de más de 10°, con carbohidrato oxidasa y catalasa a una temperatura entre -10°C y 15°C, y dispersar oxígeno o un gas que contenga oxígeno en el zumo y/o extracto, sin mantener el pH >3,5 antes o durante el tratamiento mediante la adición de sustancias tamponadoras o sustancias alcalinas; para obtener un producto alimenticio líquido, en donde el pH final sea inferior a 3,5, y en donde la velocidad de flujo del gas se ajuste de acuerdo con la siguiente ecuación:

(0,001/x) a (0,02/x) L de gas/L de mezcla de sustrato/min,

siendo x el contenido de oxígeno en volumen en el gas.

Por tanto, si, por ejemplo, se utiliza un gas que contiene oxígeno con un contenido de oxígeno en volumen de 0,2 (es decir, 20% en volumen), la velocidad de flujo es de 0,005 a 0,1 L de mezcla de gas/L de sustrato/min. Si se utiliza oxígeno puro (100% en volumen, x = 1), la velocidad de flujo es de 0,001 a 0,02 L de gas/L de mezcla de sustrato/min.

En las subreivindicaciones 2 a 11 se exponen realizaciones adicionales.

Sorprendentemente, se encontró que a temperaturas de procesamiento entre -10°C y 15°C es posible una reacción enzimática eficaz con zumos o extractos, que tienden a formar una espuma excesiva cuando se airean, sin adición de sustancias alcalinas. Se encontró que bajo las condiciones de procesamiento con las velocidades de flujo dadas anteriormente se logran velocidades de reacción eficaces y la enzima sigue siendo muy activa, aunque el pH está por debajo de las condiciones de procesamiento recomendadas. Una consecuencia beneficiosa adicional de tales condiciones de procedimiento es que el procedimiento, a diferencia de muchos procedimientos de fermentación microbiana o enzimática, no debe realizarse en condiciones estériles, ya que las condiciones del procedimiento no favorecen el crecimiento microbiano. Estos hallazgos conducen a una reducción de los costes de funcionamiento. Inesperadamente, la aplicación del Sistema GOX/CAT en mezclas complejas de sustratos acuosos con una alta capacidad de formación de espuma y un intervalo de pH bajo en las condiciones de acuerdo con la presente invención, se puede lograr de manera altamente eficaz en las condiciones del procedimiento, que se desvían de las condiciones de procesamiento convencionales en términos de temperatura de procesamiento (30-40°C) y aireación (0,1-5 L de aire/L de mezcla de sustrato/min) como se sugiere actualmente como óptimas para los sistemas de reacción GOX/CAT. Se encontró que a temperaturas de procesamiento muy bajas entre -10°C y 15°C también es posible una reacción enzimática eficaz para sustratos con una capacidad de formación de espuma superior a la solución de glucosa (p. ej., extractos de malta o té, zumos de frutas) y un pH < 4,0, fuera de las condiciones de procesamiento recomendadas, incluso para sustratos que tienen un Brix alto, p. ej. entre 10 y 60°.

En el procedimiento de acuerdo con la presente invención, las enzimas siguen siendo muy activas, aunque el pH está por debajo de las condiciones de procesamiento recomendadas. Aunque se sugieren los sistemas GOX/CAT para condiciones de procesamiento óptimas entre 30-40°C y valores de pH entre 3,5 y 7, sorprendentemente se encontraron una actividad enzimática y una estabilidad muy altas dentro de la presente invención, incluso a niveles de pH entre 2,0 y 3,5. Se encontró que el cambio de las condiciones de reacción fuera del óptimo de la enzima GOX (p. ej., baja temperatura combinada con bajo pH y baja velocidad de flujo) aún permite una reacción económicamente viable y eficaz. Este efecto es muy sorprendente, ya que contrasta fuertemente con el conocimiento común de la actividad de GOX dependiente del pH y la temperatura.

Descripción de las figuras

La Fig. 1 muestra la cantidad de producción de ácido glucónico y la disminución del pH durante el procedimiento de preparación de un producto alimenticio líquido según la presente invención.

La Fig. 2 muestra el desarrollo del título en una realización preferida de la presente invención.

El término "° Bx" (grados Brix) se refiere a una unidad que representa el contenido de sólidos solubles en una solución. Un grado Brix corresponde a 1 gramo de sacarosa en 100 gramos de solución de sacarosa/agua y, por tanto, representa la concentración de la solución como porcentaje en peso (% p/p). Una solución tiene 1 °Bx si la densidad de dicha solución es la misma que una solución de 1 gramo de sacarosa en 100 gramos de solución de sacarosa/agua. El °Bx generalmente se mide por medio de un refractómetro.

El término "carbohidrato oxidasa" se refiere a una oxidorreductasa que tiene especificidad de sustrato para los carbohidratos. Las oxidorreductasas son enzimas que catalizan la transferencia de electrones de una molécula a otra. Las oxidasas pertenecen a la clase de enzimas de las oxidorreductasas. A menos que se sugiera algo más, las enzimas que se describen a continuación y a lo largo de la descripción son enzimas aisladas con cofactor, si es necesario. Una categoría de oxidorreductasas, adecuadas para su uso en la presente invención, son las carbohidrato oxidasas que catalizan una reacción de oxidación/reducción que implica oxígeno molecular (O2) como aceptor de electrones. En estas reacciones, el oxígeno se reduce a agua (H2O) o peróxido de hidrógeno (H2O2). En particular, las carbohidrato oxidasas catalizan la conversión de glucosa en glucono-8-lactona que se descompone inmediatamente en agua para formar los correspondientes ácidos aldónicos. El procedimiento genera peróxido de hidrógeno. Un ácido aldónico es cualquiera de una familia de ácidos de azúcar obtenidos por oxidación del grupo funcional aldehido de una aldosa para formar un grupo funcional ácido carboxílico. Por lo tanto, su fórmula química general es HOOC-(CHOH)n-CH2OH. Los ácidos aldónicos incluyen, por ejemplo, ácido glucónico. Las enzimas carbohidrato oxidasa convierten el azúcar de la solución en sus respectivos ácidos de azúcar. Se conocen numerosas carbohidrato oxidasas adecuadas capaces de convertir azúcar en ácidos de azúcar y están disponibles para el experto en la técnica. Los ejemplos de tales carbohidrato oxidasas incluyen glucosa oxidasa (EC 1.1.3.4), lactosa oxidasa, celobiosa oxidasa (EC1.1.99.18), piranosa oxidasa (EC1.1.3.10) y hexosa oxidasa (EC1.1.3.5). El término "zumo" se refiere al zumo de frutas, bayas, vegetales, hierbas, nueces, especias, hongos, cereales o productos de cultivos presionando o exprimiendo. El término "extracto" se utiliza de forma representativa para todos los productos que se obtienen mediante una extracción con un disolvente, tal como maceración o percolación. A partir del zumo o extracto se puede obtener un producto concentrado mediante la eliminación selectiva de agua del zumo o del extracto, preferiblemente hasta que la cantidad de agua que quede en el producto concentrado sea de 20 a 80% en peso basándose en el zumo o extracto. La producción de productos concentrados de zumos es una práctica común y bien conocida por el experto en la técnica. Se puede llevar a cabo por cualquier procedimiento que dé como resultado un valor Brix más alto del zumo después del procedimiento. Los ejemplos de métodos de concentración comunes son la filtración y la evaporación. El término "extracto" también se refiere a sólidos, triturados y purés solubles extraídos en agua.

Las frutas adecuadas son, por ejemplo, manzana, maracuyá, pera, melocotón, ciruela, albaricoque, nectarina, uva, cereza, limón, lima, mandarina, naranja tangerina, naranja, pomelo, tomate, pepino, piña, granada, kiwi, mango, papaya, plátano; sandía, melón galia, acerola, naranja sanguina, algarroba, chirimoya, cítricos, fruta del dragón, higo, guayaba, melón dulce, kaki, lichi, mangostán, melón, mirabel, aceituna, pimentón, physalis, higo chumbo, calabaza, membrillo, carambola.

Las bayas adecuadas son, por ejemplo, arándano amargo, grosella, frambuesa, uva espina, zarzamora, arándano, fresa, acai, baya de aronia, grosella negra, baya de boysen, baya de saúco, goji, arándano rojo, mora, grosella roja, rosa mosqueta, baya de serbal, espino amarillo, endrinas, espino blanco y bayas de bosque.

Las hortalizas adecuadas son, por ejemplo, patata, lechuga, apio, espinaca, col, berros, ruibarbo, zanahoria, remolacha, espárragos, betabel, brócoli, escarola, hinojo, rábano picante, puerro, cebolla, guisantes y espinacas. Las hierbas adecuadas son, por ejemplo, diente de león, aloe vera, hinojo, ginco, té verde, hibisco, malva, rooibos, hojas y té.

Los frutos secos adecuados son, por ejemplo, coco, castaña, almendra, anacardo, avellana, macadamia, cacahuete, nuez de pecán, piñón, pistacho y nuez.

Las especias adecuadas son, por ejemplo, canela, jengibre, regaliz y vainilla.

Los cereales adecuados son, por ejemplo, cebada, linaza, salvado, maíz, mijo, avena, arroz, centeno, trigo, maíz y malta.

Los productos de cultivo adecuados son, por ejemplo, judías, cacao, casia, café, ginseng, guaraná, miel, lentejas, Lotus, semilla de amapola, girasol, soja y tamarindo.

Otros componentes adecuados son las extracciones de agua, productos triturados, partes, purés y partes fermentadas obtenidas a partir de las frutas, bayas, verduras, hierbas, nueces, especias, hongos y cereales antes descritos.

El término "sin mantener el pH > 3,5 antes o durante el tratamiento mediante la adición de sustancias tamponadoras o sustancias alcalinas" indica que durante el procedimiento de acuerdo con la presente invención no se añaden sustancias tamponadoras o alcalinas para aumentar el pH a > 3,5. Sin embargo, el pH del zumo o extracto de partida puede ser > 3,5 y puede descender a < 3,5 durante el procedimiento. Además, se pueden añadir sustancias tamponadoras o sustancias alcalinas siempre que el pH final no sea > 3,5. En una realización preferida combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, no se añaden sustancias tamponadoras o alcalinas. El término "gas que contiene oxígeno" se refiere a un gas que contiene oxígeno, tal como aire, mezclas de oxígeno/aire (aire enriquecido con oxígeno) y mezclas de oxígeno/nitrógeno.

Además de aire con un contenido de oxígeno de aproximadamente 20 a 22% en volumen, se pueden utilizar para la aireación otros gases que contienen oxígeno, tales como aire enriquecido con oxígeno. El contenido de oxígeno en la mezcla de gases puede ser preferiblemente de al menos 20% en volumen, más preferiblemente de 20 a 95% en volumen. También se puede utilizar para la aireación oxígeno puro (100% O2). Dependiendo del contenido de oxígeno, las tasas de aireación se pueden ajustar como se indica en la ecuación anterior.

En una realización preferida combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, se utiliza aire enriquecido con oxígeno como gas que contiene oxígeno.

En otra realización preferida combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, el zumo es un zumo de fruta, más preferiblemente un zumo de fruta de manzana, uva, pera, plátano, melocotón o coco, o un extracto de malta. Lo más preferiblemente, el zumo es un zumo de fruta de manzana o uva, o un extracto de malta. En una realización preferida adicional combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, el zumo o extracto tienen un Brix de más de 10°, preferiblemente un Brix de al menos 25°, más preferiblemente un Brix de al menos 30°, y lo más preferiblemente un Brix de al menos 40°, en particular de 40 a 50°.

En otra realización preferida combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, el pH final del producto alimenticio líquido es <3, más preferiblemente <2,5.

En una realización preferida combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, se insufla aire en la mezcla de sustrato y la velocidad de flujo es de 0,005 a 0,05 L de aire/L de mezcla de sustrato/min, más preferiblemente de 0,01 a 0,03 L de aire/L de mezcla de sustrato/min, en particular 0,025 L aire/L mezcla de sustrato/min.

En una realización preferida adicional combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, el zumo y/o el extracto tienen un Brix de 10° a 20°, se utiliza aire como gas que contiene oxígeno y la velocidad de flujo es de 0,05 a 0,1 L de aire/L mezcla de sustrato/min. Más preferiblemente, el zumo y/o el extracto tienen un Brix de 20° a 30° y la velocidad de flujo es de 0,025 a 0,05 L de aire/L de mezcla de sustrato/min, y lo más preferiblemente el zumo y/o el extracto tienen un Brix de al menos 30° y la velocidad de flujo es de 0,005 a 0,025 L de aire/L de mezcla de sustrato/min.

En una realización preferida adicional combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, el procedimiento se puede llevar a cabo con suministro constante de oxígeno o gas que contiene oxígeno insuflando el gas respectivo en la mezcla de sustrato. Se puede utilizar cualquier aparato de insuflado de aire convencional. Además, se puede aplicar cualquier sistema de aireación convencional tal como p. ej. un inyector de aire, una frita de aireación (sistema de membrana) o un reactor de transporte aéreo de circuito interno.

En otra realización preferida combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, el procedimiento se puede llevar a cabo bajo un suministro pulsado de aire, oxígeno o gas que contiene oxígeno. Durante un suministro pulsado, la velocidad de flujo no es constante durante el procedimiento, sino que se enciende y apaga alternativamente. Por ejemplo, la aireación se enciende durante 10 minutos a una velocidad de flujo dada de p. ej.

0,2 L gas/L mezcla de sustrato/min y después se apaga durante 10 minutos, a continuación, se vuelve a encender y así sucesivamente, correspondiente a una velocidad de flujo media en el tiempo de 0,1 L gas/L de mezcla de sustrato/min. Durante el tiempo que la aireación está inactiva, la capa de espuma se puede descomponer (parcialmente) y se acumula de nuevo cuando se vuelve a conectar la aireación. En este contexto, las velocidades de flujo enumeradas en la presente invención pueden ser velocidades de flujo de aireación constantes mantenidas durante todo el procedimiento, pero también pueden ser velocidades de flujo medias como resultado de la aireación pulsada.

En una realización preferida adicional combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, la carbohidrato oxidasa se selecciona entre glucosa oxidasa, hexosa oxidasa y lactosa oxidasa, de las cuales la glucosa oxidasa es la más preferida.

En otra realización preferida combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, el zumo y/o el extracto comprenden adicionalmente al menos un compuesto funcional seleccionado del grupo que consiste en un estabilizador, un colorante, un edulcorante, tal como un edulcorante de alta intensidad, un espesante, un aromatizante, un producto concentrado de zumo de fruta, un emulsionante, extractos y/o trozos de plantas o partes de plantas frescas o fermentadas y extractos y/o trozos de frutas frescas o fermentadas, bayas, hortalizas, hierbas, nueces, especias, hongos y cereales. Estos pueden servir, por ejemplo, como colorantes y aromatizantes.

Según la invención, el término "aromatizante" se refiere a aromatizantes derivados de la parte reproductora comestible de una planta de semilla, especialmente una que tiene una pulpa dulce asociada con la semilla, por ejemplo, manzanas, naranjas, limones y limas. También incluye aromatizantes derivados de partes de la planta distintas de la fruta, por ejemplo, aromatizantes derivados de nueces, corteza, raíces y hojas. También se incluyen dentro de este término aromatizantes preparados sintéticamente para simular aromatizantes derivados de fuentes naturales. Los ejemplos de aromatizantes incluyen aromatizantes de cola, aromatizantes de té, canela, pimienta de Jamaica, clavo de olor, aromatizantes de café, aromatizantes cítricos que incluyen aromatizantes de naranja, tangerina, limón, lima y uva. También se puede utilizar una variedad de otros aromas de frutas tales como manzana, uva, cereza, piña, coco y similares. Los zumos de frutas, que incluyen naranja, limón, tangerina, lima, manzana y uva también se pueden utilizar como aromatizantes.

Los estabilizadores, colorantes, edulcorantes y aromatizantes adecuados son manzana, maracuyá, arándano amargo, pera, melocotón, ciruela, albaricoque, nectarina, uva, cereza, grosella, frambuesa, uva espina, zarzamora, arándano, fresa, limón, lima, mandarina, tangerina, naranja, pomelo, patata, tomate, lechuga, apio, espinaca, col, berro, diente de león, ruibarbo, zanahoria, remolacha, pepino, piña, coco, granada, kiwi, mango, papaya, plátano, sandía, melón, melón galia, té, cebada, linaza, salvado, maíz, mijo, avena, arroz, centeno, trigo, maíz, lentejas, malta, acai, acerola, aloe vera, albaricoque, baya de aronia, espárragos, plátano, judías, remolacha, betabel, grosella negra, naranja sanguina, baya de boisen, brócoli, col, cacao, melón galia, algarroba, zanahoria, casia, diente de león, chirimoya, cereza, castaña, canela, cítricos, café, arándano amargo, grosella, fruta del dragón, baya del saúco, endivia, hinojo, higo, jengibre, ginco, ginseng, goji, guaraná, guayaba, hibisco, miel, melón dulce, rábano picante, kaki, kiwi, puerro, arándano rojo, regaliz, lotus, lichi, malva, mangostán, melón, mirabel, mora, nectarina, almendra, anacardo, avellana, macadamia, cacahuete, nuez pecana, piñón, pistacho, patata, nuez, aceituna, cebolla, naranja, papaya, pimentón, maracuyá, guisante, pera, Physalis, piña, ciruela, granada, semilla de amapola, higo chumbo, calabaza, membrillo, frambuesa, grosella roja, rooibos, rosa mosqueta, baya de serbal, espinaca, espino amarillo, endrina, soja, carambola, fresa, girasol, tamarindo, tangerina, tomate, vainilla, berros, sandía, espino blanco, bayas de bosque.

En una realización preferida adicional combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores y siguientes, la mezcla comprende adicionalmente azúcar adicional, preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en maltosa, lactosa, glucosa, hexosa, un producto concentrado de sacarosa hidrolizada, un jarabe de azúcar invertido, un jarabe de glucosa, un azúcar de fruta natural de zumo, producto concentrado de zumo de fruta (p. ej. Fruit-up®) y mezclas de los mismos. Los azúcares preferidos son glucosa, lactosa y hexosa, de los cuales la glucosa es la más preferida.

En una realización preferida combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, la solución utilizada en la presente invención contiene adicionalmente al menos un componente seleccionado del grupo que consiste en frutas, bayas, hortalizas, hierbas, nueces, especias, hongos, cereales (granos) y productos de cultivo. En una realización preferida adicional combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, el al menos un componente seleccionado del grupo que consiste en frutas, bayas, hortalizas, hierbas, nueces, especias, hongos, cereales (granos) y productos de cultivo se puede añadir al producto alimenticio líquido después del tratamiento con carbohidrato oxidasa y catalasa.

En una realización preferida combinada con las realizaciones anteriores y siguientes, el producto alimenticio líquido comprende un cultivo iniciador activo.

Un cultivo iniciador activo es un cultivo microbiológico que realmente realiza la fermentación. Estos cultivos iniciadores generalmente consisten en un medio de cultivo, tal como granos, semillas o líquidos nutrientes que han sido bien colonizados por los microorganismos utilizados para la fermentación. Los cultivos iniciadores activos adecuados se seleccionan del grupo de la familia de Lactobacillaceae, Bifodobacteriaceae, Acetobacteraceae, Rhizopus, Aspergillus, Candidia, Geotrichum, Penicillium y Saccharomyces, en donde se prefiere una subespecie de gluconobacter de Acetobacteraceae.

En una realización preferida adicional combinada con una cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, en el procedimiento de acuerdo con la presente invención, el producto alimenticio líquido se trata posteriormente con un cultivo iniciador activo con fines de fermentación. Los cultivos iniciadores activos adecuados se seleccionan del grupo de la familia de Lactobacillaceae, Bifodobacteriaceae, Acetobacteraceae, Rhizopus, Aspergillus, Candidia, Geotrichum, Penicillium y Saccharomyces, en donde se prefiere una subespecie de gluconobacter de Acetobacteraceae. Más preferiblemente, el cultivo iniciador activo se selecciona del grupo de Saccharomyces. Particularmente preferiblemente, el cultivo iniciador activo es Saccharomyces cerevisiae.

En una realización preferida adicional combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores y siguientes, la actividad de la carbohidrato oxidasa es de 1000 unidades/g a 50000 unidades/g, más preferiblemente de 1650 unidades/g a 10000 unidades/g, en particular 10000 unidades/gramo. De manera particularmente preferida, la enzima es glucosa oxidasa con una actividad de 10000 unidades/g a 15000 unidades/g.

En otra realización preferida combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores y siguientes, la actividad de la catalasa es de 10000 unidades/g a 100000 unidades/g, más preferiblemente de 16500 unidades/g a 65000 unidades/g, en particular 25000 unidades/g.

La actividad enzimática se mide en "unidades/g", en donde 1 unidad se define como la cantidad de enzima, que convierte 1 micromol de sustrato en un minuto, es decir, 1 unidad = 1 pmol/min en condiciones de ensayo convencionales, es decir, condiciones óptimas en términos de pH y temperatura. Otra medida de la actividad catalítica de una enzima es el "katal", 1 katal = 1 mol/s, 1 unidad = 16,67 x 10-9 katal. La actividad enzimática dada en la presente memoria se refiere a la actividad de preparaciones enzimáticas, en donde la enzima pura se mezcla con un material portador, tal como maltodextrina.

La cantidad de oxidasa que se vaya a utilizar dependerá generalmente de los requisitos específicos y de la enzima específica. La cantidad de oxidasa añadida preferiblemente es suficiente para generar el grado deseado de conversión de azúcar en su ácido en un tiempo especificado. Normalmente, una adición de carbohidrato oxidasa puede estar en el intervalo de 50 a 5000 ppm por kg de azúcar en la mezcla de sustrato, preferiblemente de 200 a 2000 ppm por kg de azúcar en la mezcla de sustrato, más preferiblemente de 500 a 1500 ppm por kg de azúcar en la mezcla de sustrato, y en particular de 250 a 1250 ppm por kg de azúcar en la mezcla de sustrato.

De acuerdo con el procedimiento de la presente invención, se añade una catalasa (EC 1.1 1.1.6) combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes. Se añade catalasa para evitar la limitación de la reacción impulsada por la carbohidrato oxidasa y para eliminar el H2O2 no deseado en el producto final. Como se describió anteriormente, la carbohidrato oxidasa depende del oxígeno, pero produce peróxido de hidrógeno. La ventaja de añadir catalasa al procedimiento de la presente invención es que se proporciona oxígeno a la carbohidrato oxidasa y al mismo tiempo se elimina el peróxido de hidrógeno que tiene fuertes propiedades oxidantes.

En una realización preferida de la invención, la carbohidrato oxidasa y la catalasa se añaden al mismo tiempo. En otra realización preferida, las enzimas se añaden en diferentes momentos, por ejemplo, primero se agrega la carbohidrato oxidasa y después de algún tiempo se añade la catalasa. Sin embargo, en el último caso, se tiene que lidiar con el H2O2 generado, que podría dañar el producto concentrado de bebida líquida y también las actividades enzimáticas.

Combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, la catalasa se añade en una cantidad que reduce la concentración de H2O2 en comparación con un procedimiento similar sin catalasa. Preferiblemente, la cantidad de catalasa añadida al procedimiento como se describe en la presente memoria, es una cantidad que es suficiente para obtener al menos 25%, 50%, 75%, 85% o 95% de disminución en la cantidad de H2O2 en comparación con un procedimiento de control comparativo donde la única diferencia comparativa es que no se añade catalasa, incluso más preferiblemente la cantidad de catalasa añadida al procedimiento como se describe en la presente memoria, es una cantidad que es suficiente para obtener una disminución de 100% en la cantidad de H2O2 en comparación con un procedimiento de control comparativo, donde la única diferencia comparativa es que no se añade catalasa. Preferiblemente, la catalasa se añade en una cantidad que también mejora el grado de conversión de azúcares en sus ácidos.

La cantidad de oxidasa con respecto a catalasa que se va a utilizar dependerá generalmente de los requisitos específicos y de la actividad enzimática específica (unidades por gramo) de la preparación enzimática seleccionada. Puede ser determinada y adaptada al procedimiento de la presente invención por un experto en la técnica. Las actividades enzimáticas específicas pueden variar para diferentes preparaciones enzimáticas, pero se encuentran en un intervalo específico del cual un experto en la técnica puede deducir proporciones optimizadas de oxidasa y catalasa en ppm por kg de sustrato (azúcar).

En una realización preferida adicional combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, la razón de actividad de carbohidrato oxidasa con respecto a catalasa es de 1:1 a 1:100, preferiblemente de 1:10 a 1:20.

En una realización preferida combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, el pH del producto alimenticio líquido no se tampona ni se mantiene dentro de las condiciones de procesamiento recomendadas de pH > 3,5 durante el procedimiento, p. ej. mediante la adición de álcali (base) o tampones durante el procedimiento o p. ej. mediante la eliminación parcial del ácido producido del medio del procedimiento.

No se añaden sustancias capaces de neutralizar el ácido producido durante el presente procedimiento, p. ej. no se añaden bases tales como Ca(OH)2, KOH, NaOH, Mg(OH)2, CaCOa, MgCOa, Mg(OH)2, N/A2CO3, K2CO3, (NH^COa y NH4OH, NaHCOa, KHCO3 durante el tratamiento del zumo y/o el extracto con carbohidrato oxidasa y catalasa. No se añaden sustancias capaces de tamponar el ácido producido durante el presente procedimiento, p. ej. no se añaden sustancias tamponadoras tales como tampón fosfato de sodio, tampón carbonato, tampón sulfato, tampón lactato y tampón citrato antes o durante el tratamiento del zumo y/o el extracto con carbohidrato oxidasa y catalasa. El procedimiento se realiza a una temperatura de -10° a 15°C y la temperatura se mantiene durante el procedimiento. En una realización preferida combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, la temperatura se encuentra entre -5° y 10°C, más preferiblemente la temperatura se encuentra entre 2° y 8°C y en particular entre 5°C y 6°C.

Las soluciones acuosas que contienen sustancias disueltas se ven afectadas por el conocido fenómeno de depresión del punto de congelación. En este contexto, la temperatura más baja a la que es factible el procedimiento es cuando el sustrato líquido está lo más frío posible, sin congelarse. Debido a la depresión del punto de congelación de las mezclas de sustrato concentrado, la temperatura de procesamiento puede ser inferior a 0°C. En el procedimiento de preparación del producto alimenticio líquido de la presente invención, el tratamiento se puede realizar varias veces. Así, el tratamiento del zumo o extracto con carbohidrato oxidasa y catalasa se puede repetir varias veces, hasta que se produzca una cantidad suficiente de ácido para alcanzar un pH inferior a 3,5, preferiblemente para alcanzar un pH inferior a 3,0.

Un tiempo de tratamiento (incubación) adecuado permite el grado de conversión de azúcares en los ácidos de interés. Son posibles un solo tratamiento (incubación) o varios tratamientos del zumo y/o extracto con carbohidrato oxidasa y catalasa. Generalmente, se selecciona un tiempo de tratamiento único adecuado (incubación) en el intervalo de 1 hora a 10 días, preferiblemente, de 24 horas a 9 días, lo más preferiblemente de 72 horas a 8 días. Cuando el tratamiento se repite varias veces, el tiempo de los tratamientos (incubaciones) se selecciona en el intervalo de 1 día a 21 días.

Generalmente, se puede añadir una determinada cantidad de enzima de una en una o en varias porciones posteriormente. Un experto en la técnica puede optimizar la velocidad total del procedimiento de la reacción enzimática utilizando una cantidad determinada de enzima con una segmentación adecuada. El tratamiento se puede repetir de 2 a 5 veces, preferiblemente 3 veces.

En una realización preferida combinada con cualquiera de las realizaciones anteriores o siguientes, el tratamiento es un solo tratamiento. Más preferiblemente, el tratamiento es un tratamiento único y el tiempo de tratamiento (incubación) está en el intervalo de 3 días a 7 días, en particular de 5 a 6 días.

Un procedimiento particularmente preferido para preparar un producto alimenticio líquido comprende tratar un zumo y/o extracto que comprende glucosa y extracto de malta, teniendo dicho zumo y extracto un Brix de 25° o más, con glucosa oxidasa y catalasa, sin ajustar el pH antes o durante el tratamiento mediante adición de sustancias tamponadoras o sustancias alcalinas para obtener un alimento líquido, en donde el pH final sea inferior a 3.

Otro procedimiento particularmente preferido para preparar un producto alimenticio líquido comprende tratar un zumo de manzana o uva que tenga un Brix de 40° o más, con glucosa oxidasa y catalasa, sin ajustar el pH antes o durante el tratamiento mediante la adición de sustancias tamponadoras o sustancias alcalinas para obtener un producto alimenticio líquido, cuyo pH final sea inferior a 3.

El procedimiento de acuerdo con la presente invención se puede llevar a cabo preferiblemente con un suministro constante de oxígeno insuflando aire en el zumo o extracto que se está tratando. Se puede utilizar cualquier aparato de insuflado de aire convencional. Además, se puede aplicar cualquier sistema de aireación convencional tal como p. ej. un inyector de aire, una frita de aireación (sistema de membrana) o un reactor de transporte aéreo de circuito interno. Preferiblemente se utiliza aire y las velocidades de flujo están en el intervalo de 0,005-0,05 L de aire/L de mezcla de sustrato/min.

Otro procedimiento particularmente preferido para preparar un producto alimenticio líquido de acuerdo con la presente invención comprende tratar un zumo de fruta de manzana o uva, teniendo dicho zumo un Brix de 40° o superior, con glucosa oxidasa y catalasa a una temperatura entre -10°C y 15°C y con una velocidad de flujo de 0,005 a 0,05 L aire/L mezcla sustrato/min, sin ajustar el pH antes o durante el tratamiento mediante la adición de sustancias tamponadoras o sustancias alcalinas para obtener un producto alimenticio líquido, en donde el pH final es inferior a 3.

Es aceptable llevar a cabo el procedimiento de la presente invención bajo cualquier combinación de las condiciones mencionadas anteriormente, es decir, condiciones de temperatura, contenido de azúcar inicial del zumo y/o extracto y tratamientos consecutivos del zumo y/o extracto con carbohidrato oxidasa y catalasa, siempre que los valores de estas cantidades se encuentren en los intervalos respectivos indicados anteriormente (p. ej., temperatura de -10°C a 15°C, un Brix de más de 10°, caudales de 0,005 a 0,1 L aire/L mezcla de sustrato/min), y el producto alimenticio líquido resultante tenga la acidez deseada de pH inferior a 3,5. Además, solamente se requieren pequeñas cantidades de enzimas. Se prefieren las combinaciones que conducen a tiempos de incubación cortos, un procedimiento simplificado en términos de pasos realizados y rentabilidad.

Los siguientes ejemplos describen realizaciones específicas de la presente invención.

Ejemplos

Ejemplo 1:

Se diluyó producto concentrado de zumo de manzana comercial (71° Brix) con agua hasta 41,7° Brix. El producto concentrado de zumo de manzana diluido tenía un pH de 3,8 y un título de 2,7. Se trataron 6900 kg de esta mezcla con preparación de GOX de 55 ppm (Hyderase, Amano Enzymes, con una actividad declarada de 15.000 unidades/g) y preparación de CAT de 660 ppm (Catazyme 25L, Novozymes, con una actividad declarada de 25.000 unidades/g). No se añadieron otras sustancias, tales como agentes tamponadores o desespumantes. El procedimiento se llevó a cabo en un tanque cilíndrico de acero inoxidable, con un volumen de 12000 L. Sin espuma había unos 200 cm de espacio libre desde la superficie del sustrato líquido hasta la tapa del tanque, para tener suficiente espacio para el potencial desarrollo de espuma debido a la aireación. Se proporcionó un suministro constante de oxígeno mediante la inyección de aire en la mezcla, con una velocidad de flujo media de 0,01 L de aire/L de mezcla de sustrato/min. Esta velocidad de flujo condujo al desarrollo de una capa de espuma de aproximadamente 60 a 70 cm, que fue constante durante el procedimiento y no provocó ningún problema técnico durante el procedimiento. Todo el procedimiento se mantuvo de forma continua entre 5 y 6°C durante 6 días. Después de 6 días, el zumo de manzana tenía un pH de 2.8 y contenía aproximadamente 76 g/L de ácido glucónico. A continuación, la mezcla se pasteurizó a 90°C durante 45 segundos para inactivar la actividad enzimática residual. El desarrollo del procedimiento se controló regularmente mediante la medición del título. El título es la cantidad de NaOH 0,5 M que se requiere para neutralizar un volumen de muestra de 10 g a un pH de 8,1; 1 ml de NaOH 0,5 M corresponde aproximadamente a 1% de ácido glucónico. El desarrollo de la producción de ácido glucónico durante el procedimiento, expresado como título, se muestra en la Fig.1.

Se puede observar que la tasa de conversión de azúcar en ácido, expresada como título en desarrollo, es sorprendentemente casi lineal, a pesar de un valor de pH en constante descenso. Este ejemplo muestra que el procedimiento GOX/CAT se puede realizar a escala industrial a un pH, temperatura y velocidad de flujo muy bajos, alejándose por completo de las condiciones de procesamiento recomendadas, sin problemas de formación de espuma excesiva. Sin embargo, sorprendentemente el procedimiento no requiere el uso de altas concentraciones de GOX o CAT. Por tanto, los costes de la enzima en el ejemplo 1 fueron inferiores a 0,1 euros/kg de mezcla de sustrato. Como otra consecuencia beneficiosa de las condiciones aplicadas al procedimiento, se encontró que el procedimiento no se debe realizar en condiciones estériles, a diferencia de muchos procedimientos de fermentación microbiana o enzimática que se mantienen en condiciones óptimas, ya que las condiciones del procedimiento y del producto no soportan el crecimiento microbiano. Este hecho también conduce a una ventaja de costes.

Ejemplo 2:

El producto concentrado de zumo de manzana tratado con GOX/CAT (ejemplo 1) se mezcló 1:1 (p/p) con producto concentrado de zumo de manzana disponible comercialmente y se diluyó adicionalmente con agua mineral a 4-8 °Brix para crear una refrescante bebida tipo "spritzer" agridulce con un sabor delicioso y único, sin ningún sabor desagradable no deseado.

Ejemplo 3:

El extracto de malta comercial (79 °Brix) se diluyó con agua hasta 30 °Brix. El extracto de malta diluido tenía un pH de 5,25 y un título de 1,0. Se trataron 20 kg de esta mezcla con preparación de GOX de 55 ppm (Hyderase, Amano Enzymes, con una actividad declarada de 15.000 unidades/g) y preparación de CAT de 660 ppm (Catazyme 25L, Novozymes, con una actividad declarada de 25.000 unidades/g). Todo el procedimiento se mantuvo de forma continua a 4°C mediante un recipiente de vidrio templado de doble pared durante 4 días. Se proporcionó un suministro constante de oxígeno insuflando aire en el producto concentrado a través de una frita de aireación con un caudal volumétrico de 0,1 L de aire/L de mezcla de sustrato/min. Esta velocidad de flujo condujo al desarrollo de un nivel de espuma de aproximadamente 20 cm, que fue el desarrollo de espuma máximo que era técnicamente aceptable y no causó ningún problema técnico durante el procedimiento.

La Tabla 1 muestra el desarrollo del título y el pH durante la incubación. Los resultados analíticos mostraron <5 g/L de glucosa residual en el extracto de malta al final de la incubación. Es probable que una ligera disminución de la velocidad de reacción durante el procedimiento se deba al agotamiento de la glucosa del sustrato.

Tabla 1: desarrollo del título y pH durante la incubación del extracto de malta a 30 ° Brix.

Ejemplo Comparativo 4:

El Ejemplo 1 se llevó a cabo con un caudal de 0,15 L de aire/mezcla de sustrato/min. La capa de espuma aumentó rápidamente y alcanzó la tapa del tanque en menos de 20 minutos. La reacción tuvo que detenerse para evitar el desbordamiento del tanque.

Ejemplo 5:

El extracto de malta comercial (57 °Brix) se mezcló con jarabe de glucosa-fructosa (71 °Brix) en una razón en peso de 1,75:1 y posteriormente se diluyó con agua hasta 32 °Brix. La mezcla resultante tenía un pH de 3,9 y un título de 0,74. Se trataron 600 kg de esta mezcla con preparación GOX de 55 ppm (Hyderase, Amano Enzymes, con una actividad declarada de 15.000 unidades/g) y preparación CAT de 660 ppm (Catazyme 25L, Novozymes, con una actividad declarada de 25.000 unidades/g). No se añadieron otras sustancias, tales como agentes tamponadores o desespumantes. El procedimiento se llevó a cabo en un tanque cilíndrico de acero inoxidable con un volumen de 1000 L. Sin espuma había aproximadamente 55 cm de espacio libre desde la superficie del sustrato líquido hasta la tapa del tanque, para tener suficiente espacio para el posible desarrollo de espuma debido a la aireación. Se proporcionó un suministro constante de oxígeno mediante inyección de aire enriquecido con oxígeno, con una velocidad de flujo media de 0,0017 L gas/L min. El aire enriquecido con oxígeno tenía un contenido de oxígeno constante de 95-96% en volumen. Esta velocidad de flujo condujo al desarrollo de una capa de espuma constante de entre solamente 5 y 10 cm de espesor y no causó ningún problema técnico durante todo el procedimiento. Todo el procedimiento se mantuvo de forma continua entre 5 y 6°C durante 5 días. Después de 5 días, la mezcla tenía un pH de 2,64 y contenía aproximadamente 66 g/L de ácido glucónico. Después, la mezcla se pasteurizó a 90°C durante 45 segundos para inactivar la actividad enzimática residual. El desarrollo del procedimiento se controló regularmente mediante la medición del título.

La Figura 2 muestra el desarrollo del título durante la incubación. Los resultados analíticos mostraron solamente 10,4 g/L de glucosa residual en la mezcla al final de la incubación. Es probable que una disminución de la velocidad de reacción durante el procedimiento se deba al agotamiento de la glucosa del sustrato, así como a la inhibición del producto por el ácido glucónico presente. A partir de la comparación con los ejemplos 1 y 3 se puede ver que el uso de aire enriquecido con oxígeno permite el uso de velocidades de aireación reducidas, lo que conduce a una menor formación de espuma sin pérdida de velocidad de reacción.

Ejemplo 6:

Se mezcló una parte en peso de la mezcla de extracto de malta-azúcar tratada con GOX/CAT (ejemplo 5) con dos partes en peso de extracto de malta comercial de 57 °Brix y 3 partes en peso de jarabe de fructosa comercial. Este jarabe concentrado se diluyó adicionalmente con agua mineral a 4-8 °Brix para crear una bebida refrescante a base de malta agridulce con un sabor delicioso y único, sin ningún mal sabor no deseado.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de preparación de un producto alimenticio líquido, que comprende:

tratar al menos un zumo y/o un extracto que tenga un Brix de más de 10°, con carbohidrato oxidasa y catalasa a una temperatura entre -10°C y 15°C para obtener una mezcla de sustrato, y

dispersar oxígeno o un gas que contenga oxígeno en la mezcla de sustrato,

sin mantener el pH >3,5 antes o durante el tratamiento mediante la adición de sustancias tamponadoras o sustancias alcalinas;

para obtener un producto alimenticio líquido, en donde el pH final sea inferior a 3,5;

en donde la velocidad de flujo del gas se ajusta de acuerdo con la siguiente ecuación:

(0,001/x) a (0,02/x) L de gas/L de mezcla de sustrato/min,

siendo x el contenido de oxígeno en volumen en el gas.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en donde el zumo y/o el extracto tienen un Brix de al menos 30° y la velocidad de flujo es de (0,001/x) a (0,005/x) L gas/L mezcla de sustrato/min.

3. El procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la carbohidrato oxidasa es una glucosa oxidasa.

4. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el zumo y/o el extracto comprenden adicionalmente al menos un compuesto funcional seleccionado del grupo que consiste en un estabilizador, un colorante, un edulcorante, un espesante y un aromatizante.

5. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la mezcla comprende adicionalmente azúcar adicional, preferiblemente seleccionada del grupo que consiste en maltosa, lactosa, glucosa, hexosa, un producto concentrado de sacarosa hidrolizada, un jarabe de azúcar invertido, un jarabe de glucosa, un azúcar de fruta natural de zumo de fruta y producto concentrado de zumo de fruta.

6. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el producto alimenticio líquido comprende un cultivo iniciador activo.

7. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el producto alimenticio líquido se trata posteriormente con un cultivo iniciador activo para la fermentación.

8. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado porque el cultivo iniciador activo se selecciona del grupo que consiste en la familia de Lactobacillacae, Bifodobacteriaceae, Acetobacteraceae, Rhizopus, Aspergillus, Candidia, Geotrichum, Penicillium y Saccharomyces.

9. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la actividad de la carbohidrato oxidasa es de 1000 unidades/g a 50.000 unidades/g.

10. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la actividad de la catalasa es de 10.000 unidades/g a 100.000 unidades/g.

11. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la razón de actividad de carbohidrato oxidasa con respecto a catalasa es de 1:1 a 1:100, preferiblemente de 1:10a 1:20.