Procedimiento para la recuperación y purificación de la globina de la sangre de animales de abasto y su utilización en productos alimentarios.
La presente invención se refiere a un procedimiento para extraer y purificar globina, proteína procedente de sangre de mataderos industriales, y el uso del producto obtenido en productos alimentarios.
Estado de la técnica
Uno de los problemas más importantes que presenta actualmente la industria cárnica, y especialmente los mataderos, es la elevada cantidad de subproductos que genera, siendo la sangre uno de los más complejos por el elevado volumen producido y por su gran poder contaminante.
El aprovechamiento óptimo de la sangre pasa por el desarrollo de procesos que permitan la recuperación de las proteínas, pudiendo beneficiarse de su uso la industria alimentaría y otras.
Los procedimientos conocidos de obtención de globina de la sangre de animales de abasto son antiguos y poco desarrollados, tanto para la globina decolorada como sin decolorar (Tybor, P. T., Dill, C. W. and Landmann (1975), Functional properties of proteins isolated from bovine blood by a continuous plant process, J. Food Sci., 40, 155), existen varias propuestas desde el punto de vista operacional (Ockerman, H. W.,.Hansen, C. L., Industrializacón de Subproductos de Origen Animal, Ed. Acribia S.A., Zaragoza, 1994, pp 249-253)(Riggs, A., Preparation of Blood Hemoglobins of Vertebrates, Methods in Enzymology, 1981, Vol. 76, pp 5-13). Los primeros trabajos de referencia debidos a Tybor van dirigidos a la obtención de globina decolorada directamente, donde el producto final presenta numerosas impurezas que lo hacen poco adecuado para ser utilizado en la industria alimentaria, si bien se han determinado sus propiedades funcionales (solubilidad, capacidad espumante y emulsionante) adecuadamente. Posteriores trabajos (Nava R., Universidad de Zulia, Facultad Experimental de Ciencias. Departamento de Química, Maracaibo, Venezuela) se han limitado a emplear peróxido, de hidrógeno, mezclado con acetona para llevar a cabo la decoloración de la globina y sin eliminación final de los posibles restos del mismo (de alta toxicidad para los tejidos digestivos) conduciendo a un producto final poco soluble, de difícil secado y que requiere un control analítico previo a su utilización en alimentación.
En el procedimiento objeto de la presente invención a) se han introducido las modificaciones técnicas necesarias para obtener un producto con mejores propiedades funcionales y b) se han desarrollado procedimientos de acondicionamiento del producto obtenido que permiten su integración directa en diversos sistemas alimentarios. Así, las variantes introducidas en el proceso de obtención de globina de la presente invención son fundamentalmente:
Adición de la solución de hemoglobina sobre el agente precipitante. Fijación simultánea de las condiciones de operación en cuanto a pH, temperatura y tiempo de operación. Realización de la decoloración después de la operación de precipitación obteniendo globina más decolorada y soluble. Eliminación del exceso de disolvente presente en el precipitado de globina mediante procesos de arrastre con agua y/o secado en condiciones prefijadas. Eliminación del exceso de agente decolorante, agua oxigenada, mediante un proceso enzimático. Finalmente, y por otro lado, se ha desarrollado un procedimiento de acondicionamiento de la globina para su empleo en algunos productos alimenticios dietéticos y de imitación, así como el desarrollo de formulaciones y métodos para la elaboración de algunos de dichos productos.
Breve descripción de la invención
La invención configura un procedimiento fisico-químíco de recuperación de globina decolorada y sin decolorar a partir de la sangre de animales de abasto, con resultado de unos productos finales de gran pureza técnica y sanitaria utilizables en la elaboración de productos alimentarios. El procedimiento citado consta de las siguientes etapas:
anticoagulacíón de la sangre procedente del matadero con el empleo de productos de origen natural (citrato sódico). separación de la fracción líquida (plasma) de la sangre de la fracción celular por centrifugación. hemólisis de los hematíes para liberar la hemoglobina de interés extracción del estroma celular mediante la utilización de cloroformo como fase orgánica. Precipitación de la parte proteíca de la hemoglobina (globina) mediante la adición de acetona y eliminación del grupo no proteico (hemo) que permanece en disolución. decoloración del producto por técnicas originales basadas en el uso del peróxido de hidrógeno. Eliminación del exceso de peróxido de hidrógeno por vía enzimática original. Acondicionamiento de la globina decolorada obtenida por ajuste simultáneo de pH y aromas con productos de origen natural. Desarrollo de una tecnología simple para la fabricación de galletas de alto valor proteico, carnes de imitación y pastas finas reforzadas, y pastas de surimi reforzadas. Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 representa un diagrama de bloques del procedimiento objeto de la invención.
En la Figura 2 se muestra un esquema del método de obtención de las distintas variedades de globina y sus aplicaciones.
La Figura 3 muestra el esquema del proceso de obtención de galletas dietéticas de alto valor proteico.
Descripción detallada de la invención
A) Obtención de los productos bases
El procedimiento de obtención de las dos formas de globina objeto de esta invención comprende las etapas que se describen a continuación:
Anticoagulación. Se realiza por la adición a la sangre de matadero de un agente natural (citrato sódico al 2 %) capaz de eliminar los iones calcio del medio, cuya presencia es imprescindible en la coagulación. Separación de plasma y fracción celular. Se realiza mediante centrifugación en condiciones de 1200g, 30 min y 4ºC. Hemólisis de la fracción celular. Tiene como fin la ruptura de las membranas celulares por shock osmótico. Se utiliza igual volumen de agua que de células y agitación constante 50 rpm en un tanque de 10 cm de diámetro a 4ºC durante 5 minutos. Extracción del estroma celular. Se realiza mediante la adición de cloroformo en relación de volúmenes 4:1 (hemolizado: cloroformo). Una vez terminada la adición, se agita durante 20 minutos a 50 rpm en un tanque de 10 cm de diámetro y a 4ºC. Posteriormente se deja la mezcla en reposo durante 10 minutos para que la fase orgánica se separe (queda en la parte inferior) de la fase acuosa (parte superior). La fase acuosa conteniendo la hemoglobina se separa de la fase orgánica que se elimina como residuo. Separación de la fracción proteica. Se lleva a cabo por adición de la fase acuosa anterior sobre acetona.
Dependiendo de las propiedades, formas y aspectos que se deseen en el producto final, esta fase se realiza de dos modos diferentes:
- Elaboración de la globina.
i) Obtención de globina sin decolorar.
Se carga el tanque con acetona de forma que la temperatura debe ser en todo momento entre 0 y -5ºC lo que supone la necesidad de monitorizar la misma. Sobre la disolución de acetona se realiza la adición de la solución de hemoglobina a 2ºC. Se le adiciona continuamente la solución de hemoglobina en agua hasta alcanzar una relación acetona:solución de hemoglobina de 3:1 sin dejar de agitar. Cuando se completa la adición de hemoglobina se sigue agitando 15 minutos para conseguir el equilibrio. Una vez finalizada la precipitación se separan las dos fases mediante filtración o centrifugación. La eliminación de los restos de disolvente presente en el precipitado se realiza mediante dos cielos de lavado con agua y a continuación se procede a un secado del producto a vacío a una temperatura de 30-35ºC. El producto final posee buena solubilidad y es idóneo para su empleo en fórmulas alimentarías de imitación o de finalidad dietética en las que el color no sea un factor excluyente.
ii) Obtención de globina decolorada.
El proceso de precipitación de la globina es similar al caso anterior. Antes de realizar la separación del precipitado de globina se realiza la decoloración mediante la utilización de peróxido de hidrógeno de 100 volúmenes como agente decolorante en proporción 9:1 (disolución:peróxido de hidrógeno). Una vez finalizada la adición se deja equilibrar el proceso de decoloración unos 30 minutos.
Las dos fases se separan mediante centrifugación. La eliminación del exceso de disolvente en el precipitado se realiza mediante dos ciclos de lavado con 10 veces el volumen de precipitado y a continuación se practica una eliminación enzimática del exceso de peróxido, de hidrógeno con catalasa. El enzima se añade en disolución para alcanzar una concentración final en el precipitado de 0,25 % en peso y se deja actuar 30 minutos a temperatura ambiente. Finalmente se seca a vacío a una temperatura de 30-35ºC hasta alcanzar un 5 % de humedad. En estas condiciones y tras una operación de acondicionamiento el producto puede ser integrado en una fórmula alimentaria.
Todas las operaciones encaminadas a la obtención de las distintas formas de globina se llevan a cabo de forma aséptica, independientemente del efecto bactericida producido por los disolventes orgánicos utilizados. En el caso de la globina decolorada, el agua oxigenada refuerza dicho efecto.
Los líquidos sobrenadantes obtenidos en cada precipitación son prácticamente iguales en composición: acetona, derivados del grupo hémico, hierro hémico, impurezas. Así pues, los tratamientos para la separación y recuperación de componentes son análogos. Para la recuperación del agente precipitante se realiza una destilación a vacío donde se consigue separar la mayor parte de acetona en el destilado del resto de componentes en colas. Esta acetona se recircula al tanque para ser reutilizada en la etapa de precipitación. Igualmente se recupera el cloroformo utilizado en la etapa de extracción mediante una destilación a vacío.
El uso de otros agentes decolorantes de uso alimentario (ozono, clorofila, carbón activado o alginato sódico) tiene el inconveniente de resultar más caro o de más difícil eliminación.
B) Integración en sistenus almientarios
Para la elaboración de productos alimentarios con las dos formas de globina obtenidos se ha procedido del siguiente modo:
I) Galletas dietéticas de alto nivel proteico
Se emplea globina decolorada. El acondicionamiento de la globina, descrito en la Figura 3, se realiza del siguiente modo:
a) Humectación del producto hasta un 40 % de humedad y tamponado por amasado en presencia de 20 ml de disolución de cítrico/citrato sódico a partes iguales al 5 % por cada kg de globina humedecida, o hasta conseguir que el pH de la proteína húmeda se reduzca en 0,4 unidades, hasta pH=6,6 aproximadamente. La regulación de pH se puede hacer asimismo con la cantidad equivalente de zumo de limón o, con resultados algo inferiores, con los sistemas tartárico/tartrato, láctico/lactato y oxálico/oxalato.
b) Secado con vacíos correspondientes a temperaturas igual o inferior a los 50ºC hasta contenido en humedad inferior al 10 %.
c) Molienda del producto en molino de cuchillas hasta granulometría media inferior a los 0,5 mm de diámetro.
d) Tamizado del producto a diámetro menor de 0,5. Los granos de más de 0,5, en general menos del 20 %, se remuelen y reciclan.
La sustitución parcial e incorporación de la globina en la harina de trigo se realiza recubriendo por amasado en presencia de igual cantidad de harina de trigo, las partículas de globina. Se añade a continuación el resto de harina de trigo de la fuerza y grado de extracción deseado (70 % de extracción, por ej.) hasta una relación harina/globina comprendida entre 3/1 a 4/1, y se amasa en amasadora.
A modo de ejemplo, se describe una forma de realización de galletas de muy alto contenido proteico que dobla el contenido proteico de una galleta normal:
En una mezcladora se amasan los ingredientes (huevo, azúcar, grasas, glucosa, aromas naturales, impulsor, etc.) con la fórmula indicada a continuación y calculada para 1000 gramos de harina base del 70 % grado de extracción y 200 gramos de globina g decolorada.
| Componente | Cantidad |
| Margarina vegetal de repostería | 400 grs. |
| Huevo completo | 200 grs. |
| Glucosa | 8 grs. |
| Aroma de limón | 20 grs. |
| Azúcar glacé | 400 grs. |
| Agente impulsor | 25 grs. |
| (HCO3Na) | |
| Almidón modificado | 120 grs. |
| con epicloridina | |
| Agua | 80 grs. |
| pH masa (ajuste con | 6,65 |
| sistema cítrico/citrato) | |
| Total gramos aprox. | 2500 |
| (incluido harina y globina) | |
| Total aprox. tras cocer | 2200 |
Los aromas pueden ser añadidos en la etapa de acondicionamiento de la globina, en la disolución reductora de pH.
La mezcla anterior (salvo almidón y agua) se une ahora con la harina con la globina ya integrada, y se amasa al tiempo que se añade la cantidad estipulada de agua con el almidón requerido y modificado en su caso, sin dejar de amasar todo conjuntamente hasta hornogeneidad.
Se somete la mezcla homogénea a la extrusión y conformación deseadas. Se mantiene la masa en reposo un cuarto de hora. Se hornea la masa a temperaturas de solera (180ºC o más) y techo (200ºC o más). Se deja enfriar el producto y se le da la cobertura y decoración que se desee. Se deja reposar media hora y envasa.
La galleta obtenida de esta forma presenta las siguientes ventajas:
Su valor energético es similar al de una galleta normal (4,5 cal/g), mientras su contenido proteico puede ser de 1,5 a 2 veces superior, con lo cual su consumo es recomendable en deportistas, en enfermos carenciales y en casos de errores metabólicos hereditarios. La integración de la globina en la masa es muy aceptable, dándole un atractivo aspecto artesano e integral. Se puede someter a diversos tipos de decoración, incluso también de base proteica. Su evaluación organoléptica la califica en cuanto producto dietético como de primer nivel en lo relativo a aspecto, textura y aroma. II) Otras aplicaciones
A modo de ejemplo, se describen someramente procedimientos desarrollados para la elaboración de otros productos alimentarios.
- Productos cárnicos de imitación.
La hamburguesa de imitación con presentación precocinada y ultracongelada se obtiene a partir de una mezcla de vegetales diversos muy picados, con grasas escaldadas de alto punto de fusión y una mezcla de proteína de soja con globina sin decolorar a partes iguales. El producto se amasa en presencia de agua conteniendo aromas, colorantes y antioxidantes, almidón modificado y goma xantana, se extrusiona, prefríe y ultracongela. La cantidad final de proteína en el producto puede llegar al 20 % y la de grasa al 15 %, con 5 % de hidratos de carbono. Casi el 60 % sería agua.
- Pastas cárnicas finas de alto contenido en proteína (pasta tipo bolonia reforzada en proteína)
Una masa base compuesta de 2,5 kg de carne de vaca, 2,5 kg de carne de cerdo, 2,5 litros de hielo, 0,8 kg de almidón de maíz y 1 kg de tocino, acompañada de especies y color a gusto se pasa por una cuter de 10 kg de capacidad durante el tiempo necesario para que no se aprecien restos de tejidos en la masa (10 minutos aprox.). Sin extraer la masa de la cuter se añade ahora 0,5 kg de globina decolorada y acondicionada a pH 6,6 suspendidos en dos litros de agua fría, y se amasa durante otros 10 minutos. El pH final de la masa debe ser ligeramente inferior a 6. La masa queda así lista para embutir en tripa de Bolonia (15x50 cms) y escaldar a 80ºC durante dos horas.
- Pastas de surimi reforzada en proteínas para elaborar productos de imitación (palitos de cangrejo).
A 1 kg de una masa base de surimi obtenida por procedimiento standard a partir de pescado blanco (abrir, eviscerar, lavar, eliminar piel y huesos, picar el músculo, lavado continuo de la masa y centrifugada finalmente) se añaden 150 gramos de surimi suspendidos en igual cantidad de agua y se amasan en cuter durante diez minutos (pH final de la masa 5,7). La masa así obtenida puede ahora ser congelada (en este caso el amasado se hace en presencia de 25 gramos de sacarosa y 25 gramos de cloruro sódico) hasta su uso o ser usada inmediatamente para elaborar palitos de cangrejo por procedimiento standard.
