k19 OFICINA ESPA~NOLA DE

PATENTES Y MARCAS

ESPA~NA

k11 N. de publicacion: ES 2 048 904

k51 Int. Cl.5: A23J 1/12

k12 TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA T3

k86 Numero de solicitud europea: 90113171.4k86 Fecha de presentacion : 10.07.90k87 Numero de publicacion de la solicitud: 0 407 981k87 Fecha de publicacion de la solicitud: 16.01.91

k54 Ttulo: Concentrado de protenas solubles de arroz.

k30 Prioridad: 11.07.89 US 377978 k73 Titular/es: Bristol-Myers Squibb Company345 Park AvenueNew York, N.Y. 10154, US

k45 Fecha de la publicacion de la mencion BOPI:01.04.94

k72 Inventor/es: Puski, Gabor;Euber, John R. yHartman, Grant H., Jr.

k45 Fecha de la publicacion del folleto de patente:01.04.94

k74 Agente: Carpintero Lopez, Francisco

Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicacion en el Boletn europeo de patentes,de la mencion de concesion de la patente europea, cualquier persona podra oponerse ante la OcinaEuropea de Patentes a la patente concedida. La oposicion debera formularse por escrito y estarmotivada; solo se considerara como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa deoposicion (art 99.1 del Convenio sobre concesion de Patentes Europeas).

Venta de fascculos: Ocina Espa~nola de Patentes y Marcas. C/Panama, 1 { 28036 Madrid

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DESCRIPCION

Campo de la invencionLa presente invencion trata de composiciones

alimenticias basadas en el arroz y metodos de pre-paracion. Mas particularmente, la presente in-vencion trata de concentrados de protenas so-lubles de arroz y del uso en formulas infantilesnutricionalmente completas. En lo que se re-ere a metodos, la presente invencion trata deun procedimiento para preparar concentrados deprotenas solubles de arroz adecuados para un usoen formulas infantiles basadas en el arroz.Antecedentes de la invencion

El arroz es un grano con alto contenido en al-midon y bajo contenido en protenas que es unelemento principal de la dieta en muchas partesdel mundo. El arroz se compone de aproximada-mente un 80% de hidratos de carbono con aproxi-madamente un 6 - 10% de protena. La protenadel arroz tiene una RRP alta (relacion de ren-dimiento de protena - relacion de ganancia enpeso de ratas a protena consumida), aproxima-damente de 2,18 que es casi equivalente a la dela carne de vaca (2,30), una fuente de protenasconsiderablemente mas costosa. Sin embargo, de-bido a la excesiva masa implicada, los ni~nos e in-fantes no pueden comer una cantidad sucientede arroz para satisfacer sus requerimientos dia-rios de protenas. Ademas, la protena de arrozes insoluble lo que hace difcil conseguir formulasalimenticias basadas en el arroz para ni~nos pe-que~nos.

Los esfuerzos para mejorar el nivel deprotenas en el arroz que implican una produccionselectiva de nuevas variedades de arroz han au-mentado los niveles de protenas algo pero no enla extension de proporcionar cepas con niveles deprotenas apropiados para uso en formulas infan-tiles basadas en el arroz. Otro concepto ha sidoel de aumentar el contenido en protenas de laharina de arroz por gelatinizacion y digestion en-zimatica del almidon de arroz con enzimas de-gradantes de hidratos de carbono corrientementeconocidas como amilasas. Este tratamiento hi-droliza el almidon para dar sacaridos solubles dediversos pesos moleculares tales como glucosa,maltosa, oligosacaridos, y dextrinas de los cua-les se separa la harina de arroz insoluble enri-quecida en protenas, por ejemplo, por centri-fugacion. De este modo, por separacion parcialde los hidratos de carbono solubilizados, el con-tenido en protenas de la harina de arroz pro-cesada aumenta correspondientemente para darlo que se entiende aqu como harina de arrozrica en protenas (HARP). Entre los antecedentestecnicos dentro de este area general se incluyen lassiguientes publicaciones.

Hansen y otros, Food Technology, 35 (No. 11),paginas 38 - 42 (1981) desarrollaron una harina dearroz rica en protenas (con un 25% de contenidoen protenas) utilizando la enzima alfa - amilasapara digerir el material de almidon del arroz mo-lido y fragmentado disminuyendo por este motivoel contenido de almidon lo que da lugar a un au-mento del contenido en protenas comparado conel de la harina de arroz original. En el proce-dimiento de Hansen y otros, una papilla al 5%

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de harina de arroz bruta namente molida se ca-lienta primeramente durante 30 minutos a 100

C para efectuar la gelatinizacion, luego se digiereparcialmente por tratamiento con la enzima (alfa- amilasa), se centrifuga y la HARP insoluble selioliza. El nivel de protenas se aumento, segunlos informes, tres veces sobre el material de par-tida (aproximadamente desde alrededor de un 8%hasta el 25%). El sobrenadante esta constituidoprincipalmente por hidratos de carbono (98,3%).

Chen y otros, J. Sci., Food, Agric., 35, 1128 -1135 (1984) modicaron el procedimiento de Han-sen y otros, para dar no solo HARP sino tambienun jarabe de arroz rico en fructosa a partir delarroz fragmentado. En el procedimiento de Cheny otros se mezcla una papilla del 20% del arrozmolido y fragmentado con cloruro de calcio (70mg/kg de arroz), se ajusta el pH a 6,5 y se di-giere (licua) con alfa - amilasa optimamente a90C durante 90 minutos. Se emplea especica-mente la alfa - amilasa Termamyl 60L procedentede Novo Industri, A/S, Dinamarca. La mezclalicuada se centrifuga y se deseca la HARP inso-luble. El contenido en protenas de HARP fuesimilar al de Hansen y otros (aproximadamentetres veces mayor que en la materia prima). El so-brenadante se sacarica a 60C con glucoamilasay luego se isomeriza a fructosa con glucosa isome-rasa para dar un jarabe de arroz rico en fructosaque contiene un 50% de glucosa, 42% de fructosay 3% de maltosa.

Chang y otros, Journal of Food Science, 51(No. 2), paginas 464 - 467 (1986) modicaronposteriormente el procedimiento de Hansen paraproducir una harina de arroz con contenidos in-crementados de protena y calcio. De acuerdocon las condiciones del procedimiento de Changy otros para la produccion de HARP resulto deinteres el tratamiento de la papilla gelatinizadade harina de arroz con cloruro de calcio y alfa -amilasa a 60C durante 90 minutos. El almidonhidrolizado se separo por centrifugacion y se lio-lizo la pasta insoluble para dar harina de arrozrica en protenas con aproximadamente un 38%de protenas, una relacion RRP de 2,17 y unacomposicion de aminoacidos similar a la de la ha-rina de arroz de Hansen y otros.

Se ha investigado tambien la hidrolisis en-zimatica del almidon de arroz en conexion conel desarrollo del edulcorante de jarabe de arrozy leche de arroz como se advierte en la siguientepublicacion y en las patentes de Mitchell y otros.

Grin y otros, Journal of Food Science, 54(No. 1), paginas 190 - 193 (1988) estudiaron mo-dicaciones del procedimiento requeridas para su-ministrar altos rendimientos de almidon de arrozlicuado a partir de arroz molido utilizando alfa -amilasa estable al calor y un contenido en solidosde partida del 30% con la conclusion de quelas maltodestrinas de arroz podran producirsemas efectivamente a una temperatura de proce-samiento de 80C.

Mitchell y otros, patente de los EE.UU. No.4.744.992, describen la produccion de un pro-ducto nutritivo de leche de arroz obtenido porlicuacion de las partculas de arroz en grano en-tero con la enzima alfa - amilasa seguida de saca-ricacion con una enzima glucosidasa. El proce-

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dimiento no aumenta el contenido en protenas yse retienen los minerales que se encuentran en elarroz en grano entero.

Mitchell y otros, en una patente relacionada(patente de los EE.UU. No. 4.756.912) defecanparcialmente el producto de sacaricacion de lapatente de los EE.UU. No. 4.744.992 para separarsustancialmente toda la bra del arroz mientrasse conservan porciones sustanciales de todos losotros componentes nutrientes para producir unedulcorante de jarabe de arroz.

La harina de arroz rica en protenas obtenidacomo se describe en los antecedentes tecnicos noha demostrado que sea satisfactoria en lo que res-pecta al uso en formulas infantiles. Una pro-porcion por encima del 80% de protena de arrozesta constituida por glutenina que es comple-tamente insoluble a los pH generalmente con-siderados aceptables para formulas infantiles.Como resultado, las formulas elaboradas con ta-les protenas no forman dispersiones satisfacto-rias, tienen una sensacion gustativa granulosa yabrasiva y tienden a taponar la tetina del biberon.

La tecnica anterior expuesta arriba concierneprincipalmente a la produccion de HARP y/oedulcorantes del jarabe de arroz. No hay nin-guna instruccion con respecto a la supresion o re-duccion de acido ftico o minerales indeseables,tales como el manganeso, selenio y aluminio, quese concentran en el producto nal durante el pro-cesamiento de la materia prima del arroz o parala provision de protena de arroz solubilizada ade-cuada para formulas listas para el uso (LPU).

Con respecto al aluminio, este mineral estapresente en toda la cadena alimentaria y se sabeque alimentos de origen vegetal, incluyendo elarroz, contienen mayores concentraciones de alu-minio que la leche bovina o humana.

Infantes con funcion renal normal absorbenmuy poco aluminio dietario y consecuentementeno parece presentar problemas la cantidad de alu-minio presente en formulas infantiles. El aluminioque se absorbe se excreta ecientemente por losri~nones de estos infantes. Sin embargo, pacientescon funcion renal alterada o infantes prematuroscon funcion renal inmadura se consideran que pre-sentan un alto riesgo de desarrollar transtornosmetabolicos asociados con el aluminio, incluyendotrastornos de los huesos, a causa de una capaci-dad menor que la normal para excretar aluminiosistemico a traves de los ri~nones.

De este modo, entre los infantes con maximoriesgo de toxicidad del aluminio se incluyenaquellos que presentan una funcion renal alterada,que requieren una prolongada nutricion parente-ral, e infantes prematuros con necesidad acrecen-tada de calcio y fosforo. Se preere para estosinfantes una formula infantil con un contenido re-ducido de aluminio.

Por lo que respecta al selenio, se conocen mu-chos antes de sus efectos nutricionales los efectostoxicos de este mineral por una ingestion exce-siva en animales y el hombre. En cuanto a loultimo, se reconoce ahora el selenio como un mi-neral traza esencial tanto en los animales como enel hombre. Se han descrito y estudiado dos enfer-medades por deciencia de selenio en el hombreen la Republica Popular China, la enfermedad de

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Keshan y Kaschin - Beck. El margen de seguri-dad entre deciencia y toxicidad para la ingestionde selenio es mas estrecho que para la mayora delos otros elementos traza.

Los constituyentes alimentarios son la princi-pal fuente de selenio por mediacion de las fuentesde protenas vegetales o animales. En general, laingestion por alimentos del selenio en diferentespartes del mundo cae dentro del intervalo de 20a 300 mcg por da. La ingestion de selenio porlos infantes es de particular interes debido a surapido crecimiento y al aumento de los requeri-mientos metabolicos. La ingestion dietetica dia-ria de seguridad estimada y adecuada de seleniose muestra a continuacion.

Intervalo de ingestion dietetica diaria deseguridad estimada y adecuada de selenio

Ingestion diariaGrupo de edades (A~nos) de selenio mcg

Infantes 0 - 0,5 10 - 400,5 - 1,0 20 - 60

Ni~nos 1 - 3 20 - 804 - 6 30 - 120

Adolescentes y adultos 50 - 200

Academia Nacional de Ciencias de los EE.UU.,Consejo Nacional de Investigacion (1980). To-lerancias Dieteticas Recomendadas. Recomenda-das, Tribunal de Alimentos y Nutricion, Comitede Tolerancias Dieteticas, Washington, DC, pg.195.

La cantidad de selenio en el arroz depende dela region donde se haya cultivado. Por este mo-tivo, es prudente reducir en general los nivelesde arroz procesado utilizado para la preparacionde formulas infantiles. La tecnologa del proce-dimiento de preparacion de protenas solubles dearroz descrito en esta solicitud de patente pro-porciona una reduccion aproximadamente un 25- 30% de la cantidad de selenio asociado con laprotena minimizando con ello el riesgo de que elcontenido de selenio sea mayor que el intervalo deseguridad recomendado y adecuado.

El acido ftico (ester hexaortomonofosfato demioinositol) es la principal forma de almacena-miento de fosfato y esta distribuido por todas par-tes en plantas, particularmente en granos de ce-reales (incluyendo el arroz) y legumbres. Se sabeque en ciertas condiciones, el acido tico en ladieta puede disminuir la absorcion de mineralesdieteticos tales como cinc, calcio, magnesio y hie-rro.

El acido ftico no esta presente en formulas in-fantiles basadas en leche humana o leche de vaca,pero se encuentra en formulas basadas en soja.Lonnerdal y otros, Am. J. Clin. Nutr. 48 301 -6 (1988), demostraron que la baja biodisponibili-dad de cinc de la formula de soja comparada conla formula de leche de vaca es una funcion de suconcentracion en acido ftico y puede superarsepor separacion del acido ftico.

Puesto que el contenido en acido ftico delarroz es casi tan alto como en la soja en base a lasprotenas, es importante reducir el nivel de acidoftico de la formula infantil basada en arroz. Sinembargo, la tecnica anterior no ha consignado el

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problema de la reduccion de acido ftico en el pro-cesamiento de la harina de arroz. La tecnologadel procedimiento de preparacion de protenas so-lubles de arroz descrita en esta solicitud de pa-tente reduce el contenido de acido ftico a nivelesextremadamente bajos.

Con referencia al manganeso, la patente delos EE.UU. No. 4.830.861 de Puski y otros comosolicitantes expedida el 16 de Mayo, 1989 (incor-porada en este Documento como referencia) des-cribe un procedimiento para preparar HARP conniveles de seguridad y adecuados de manganesopara infantes a partir de la harina de arroz co-mercialmente disponible que contiene ex - presa-mente alrededor de 150 - 260 microgramos (mcg)de manganeso por gramo de protena.

En los procedimientos convencionales de latecnica anterior que implican una gelatinizacion ydigestion enzimatica de la harina de arroz, juntocon un aumento del contenido en protenas hay unconcomitante enriquecimiento de manganeso a unnivel sustancialmente mayor que el que se consi-dera seguro y adecuado para la ingestion dieteticadiaria. Aparentemente, el manganeso se asociacon la protena y permanece con la HARP sepa-rada mas que con los sacaridos solubilizados.

Mientras que el manganeso se considera unelemento esencial de la dieta de mamferos, sesabe tambien que los infantes humanos requie-ren solamente cantidades relativamente peque~nas.Los niveles de la leche humana estan general-mente por debajo de 32 microgramos por apro-ximadamente un litro (cuarto de galon) y losespecialistas en nutricion pediatrica apoyan lasformulas infantiles con niveles relativamente ba-jos de manganeso. La Academia Nacional deCiencias - Tribunal de Alimentos y Nutricion(ANC - TAN) ha determinado la ingestion me-dia diaria U.S. y la ingestion dietetica diaria deseguridad estimada y adecuada como sigue.

Ingestion dietetica

Ingestion diaria media U.S.Infantes 10 - 300 mcg/daNi~nos, 3 a 5 a~nos 1.400 mcg/daNi~nos, 10 a 13 a~nos 2.180 mcg/daAdultos 2.500 - 9.000 mcg/da

Ingestion dietetica diaria de seguridad estimaday adecuada

Infantes 0 - 6 meses 500 - 700 mcg/daInfantes 6 - 12 meses 700 - 1000 mcg/daNi~nos y adolescentes 1.000 - 3.000 mcg/daAdultos 2.500 - 5.000 mcg/da

Aproximadamente un litro (cuarto de galon)de la formula infantil contiene tpicamente alre-dedor de 14 - 20 g de protena. Como se dijo pre-viamente, la HARP de la tecnica anterior retienesustancialmente todo el manganeso presente en laharina de arroz que tiene niveles tpicos de man-ganeso de 150 - 260 microgramos por gramo deprotena. Por este motivo, la cantidad de man-ganeso en aproximadamente un litro (cuarto de

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galon) de protena de arroz basado en formulas in-fantiles que contienen 14 y 20 gramos de protenasse calcula como sigue para niveles particulares demanganeso de la harina de arroz.

Calculo 1

Manganeso por aprox. un litro (cuarto de galon)de la formula de harina de arroz (gramos de

protena x mcg de manganeso por gramo)

Contenido en man- Microgramos de manganesoganeso de harina por aprox. un litrode arroz (mcg/g (cuarto de galon)

protenas) 14 g prot./1 20 g prot./1aprox. aprox.

150 2100 3000260 3640 5200

Con la suposicion de que una dieta de infanteincluye aproximadamente un litro (cuarto degalon) de formula por da, la harina de arroz comofuente de protenas puede contener un maximode aproximadamente 50 mcg de manganeso/g deprotena (ingestion de manganeso dietetico dia-ria de seguridad maxima estimada y adecuada de700 mcg/da para infantes de 0 - 6 meses divididopor 14 gramos de protenas). Consecuentemente,las harinas de arroz no pueden utilizarse para fa-bricar HARP adecuada para formulas infantilessin reduccion del manganeso puesto que contie-nen considerablemente mas manganeso como seilustra en la Tabla 1 de mas abajo.

TABLA 1

Contenido en manganeso de harinas de arrozcomerciales

Fuente Manganeso, mcg/gde protena

Alimentos Ricelanda 150 - 163Asociacion de cosecheros

de arroz de Californiab 150 - 200Harina de arroz Rivianac 150 - 250

Harina de arroz de Coord 220 - 260

a. Sttutgart, AR

b. Sacramento, CA

c. Houston, TX

d. ADM Milling, Rice Div., Weiner, AR.

El procedimiento de Puski y otros, patentede los EE.UU. 4.830.861 proporciona HARP conmanganeso especialmente reducido como sigue:

(1) mezcla de harina de arroz y agua a un pHde 3,4 a 4,6,

(2) separacion de la harina de arroz insolublelavada,

(3) resuspension de la harina de arroz lavada yajuste a un pH adecuado para una enzimaalfa - amilasa,

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(4) tratamiento con una enzima alfa - amilasadurante un tiempo suciente para hidrolizarel almidon hasta aproximadamente 5 - 50equivalentes de glucosa (EG),

(5) ajuste de la mezcla a un pH de 3,4 - 4,6,

(6) separacion del jarabe de arroz de la HARPinsoluble baja en manganeso.

La harina de arroz insoluble rica en protenasy baja en manganeso es apropiada como ingre-diente basico para alimentos pero se requiere unprocesamiento adicional para obtener unas carac-tersticas de dispersibilidad y sensacion gustativaapropiadas para su utilizacion en formulas infan-tiles. Esto se lleva a cabo por:

(7) tratamiento de la HARP baja en manga-neso con una enzima proteolitica para hi-drolizar desde un 1 a un 5% de los enlacespeptidicos,

(9) inactivacion de las enzimas con calor a 70

- 80C.

La HARP con bajo manganeso tratada conproteasa se deshidrata por aspersion para pro-porcionar una HARP modicada que contiene 50mcg o menos manganeso por gramo de protena.Esta HARP baja en manganeso relativamente in-soluble es adecuada para formulas infantiles enpolvo pero no puede utilizarse para fabricar pro-ductos lquidos esteriles para formulas infantiles.Cuando se preparo la formula esterilizada en re-cipiente cerrado con una HARP baja en manga-neso, el producto resultante fue muy granulosocon una sensacion gustativa abrasiva despues dela esterilizacion y estabilidad de almacenamientopobre lo que dio lugar a una duracion de conser-vacion inaceptable.

Se sabe en general en la tecnica que la protenadel arroz es relativamente insoluble en solucionesacuosas. Es tambien de conocimiento general quela digestibilidad de la harina de arroz es baja com-parada con la protena de la leche o protena desoja aislada. Esto puede ser debido a la baja so-lubilidad de la protena de arroz. Bradbury yotros, Br. J. Nutr. 52 507 - 13 (1984) publi-caron un metodo ecaz \in vitro" para determi-nar la digestibilidad de la protena de arroz. Elprimer paso de esta tecnica es la digestion porpepsina a pH 1,5 a 37C durante 3 horas. Elsegundo paso es la digestion con una mezcla deenzimas pancreaticas a pH 8,2 a 37C durante 16horas. Utilizando este procedimiento, el arroz co-cido tiene una digestibilidad \in vitro" de apro-ximadamente del 77%, MacLean J. Nutr. 108,1740 - 47 (1978) demostro que la digestibilidadaparente del nitrogeno en ni~nos de 12 - 18 mesesde edad oscilo de 52 - 78% con arroz cocido. Poreste motivo resulta evidente que el arroz cocido,medido por tecnicas \in vitro" e \in vivo" tieneuna digestibilidad baja. Con respecto al arrozen formulas infantiles o productos nutricionales,es deseable una protena del arroz altamente di-gerible y su abastecimiento se garantiza con lapresente invencion.

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El precedente documento EP - A - 0 350 952se reere a la harina de arroz rica en protenasque contiene mas de un 16% de protena y conun contenido en manganeso de 50 g o menospor gramo de protena. Ademas se describe unprocedimiento para preparar la harina de arrozrica en protenas con manganeso bajo.Resumen de la invencion

De acuerdo con la invencion, se proporcionaun concentrado de protenas solubles del arroz conuna digestibilidad mejorada y con un contenidosustancialmente reducido de manganeso, alumi-nio, selenio y acido ftico con relacion al contenidoen base a la protena de arroz, as como a un pro-cedimiento para preparar el mismo que incluyelos siguientes pasos:

digestion de una papilla de materia primacon una enzima alfa - amilasa para solubi-lizar el almidon de arroz;

calentamiento de la papilla de arroz a tem-peratura elevada; separacion de los hidratosde carbono solubilizados

del arroz de la protena insoluble de arroz;

tratamiento de una papilla de la protenainsoluble de arroz con una enzima proteasa;y

separacion de la protena soluble de arrozdel material insoluble del arroz para darun concentrado de protenas solubles dearroz con digestibilidad mejorada y bajocontenido en manganeso, aluminio, selenioy acido ftico.

El concentrado de protenas solubles de arrozde esta invencion puede utilizarse como fuente deprotenas en formulas infantiles lquidas o pulve-rizadas.

Es un objetivo primario de la presente in-vencion proporcionar protena soluble de arrozapropiada para utilizacion en formulas infantilesestables durante el almacenado listas para el uso(LPU) o del concentrado.

Otro objetivo de la presente invencion es el deproporcionar concentrados de protenas solublesde arroz (CPSA) con digestibilidad mejorada yrelativamente bajos niveles de manganeso, alumi-nio, selenio y acido ftico que pueden usarse enformulas infantiles

El CPSA de la invencion se caracteriza porquetiene:

un contenido en protenas mayor del 16%preferiblemente del 16 al 90% de protenasobre una base de solidos,

un contenido en manganeso de 50 microgra-mos o menos por gramo de protena,

un contenido en aluminio menor de 15 mi-crogramos por gramo de protena,

un contenido en selenio reducido a unmnimo del 25% sobre una base de protenascon relacion a la materia prima de arroz departida,

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un contenido en acido ftico menor de 15mg por gramo de protena y preferiblementemenor de 5 mg por gramo de protena, y

una digestibilidad de protena superior al90%.

Otro objetivo es el de proporcionar un pro-cedimiento para producir CPSA con nivelesreducidos de manganeso, aluminio, selenio,acido ftico y mejorada digestibilidad conrelacion a la materia prima de arroz.

Otro objetivo de la invencion es el de pro-porcionar una formula infantil lquida nutricional-mente completa lista para uso basada en el arrozutilizando el presente CPSA como protena. Parauna formula que contenga 14 g de protena poraproximadamente un litro (cuarto de galon), losniveles deseables de minerales traza y acido fticoson menores de 700 microgramos de manganeso,menor de 210 microgramos de aluminio y menorde 40 microgramos de selenio y un contenido enacido ftico inferior a 210 miligramos por aproxi-madamente un litro (cuarto de galon).

Estos y otros objetivos evidentes de la memo-ria descriptiva se consiguen con la invencion pre-sente de acuerdo con la descripcion detallada quesigue.Breve descripcion del dibujo

La FIGURA 1 es un diagrama esquematico queilustra la preparacion de un concentrado deprotenas solubles de arroz de acuerdo conla invencion.

Descripcion detallada de la invencionTodas las formas de arroz tales como en grano

entero, arroz fragmentado, arroz de cervecera,semolas de arroz y harina de arroz pueden uti-lizarse como materias primas en el procedimientopresente para la preparacion del concentrado deprotenas solubles de arroz (CPSA) con digestibi-lidad mejorada y contenidos reducidos de manga-neso, aluminio, selenio y acido ftico. El arroz decervecera es particularmente preferido debido asu disponibilidad y costo relativamente bajo com-parado con el arroz entero en grano y fragmen-tado. Sigue una detallada discusion de los pasosdel procedimiento y para los propositos de la me-moria descriptiva presente y reivindicaciones, sedenen los siguientes terminos:

Harina de arroz rica en protenas (HARP) - ma-terial preparado por eliminacion parcial dehidratos de carbono solubles del arroz y quecontiene mas del 16% de protena insolublesin separar minerales traza y acido ftico.

HARP bajo en manganeso - harina de arroz ricaen protenas que contiene menos de 50 mcgde manganeso por gramo de protena.

Jarabe de arroz - hidratos de carbono del arrozsolubles en agua.

Concentrado de protenas solubles del arroz(CPSA) - solidos solubles del arroz prepara-dos segun la presente invencion que tienenpor lo menos un 16% de protena de arroz

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con minerales traza y acido ftico reducidosy con digestibilidad mejorada,

Residuo insoluble del arroz (RIA) - fraccion in-soluble que queda despues de la separacionde CPSA obtenida a partir de la HARP tra-tada con proteasa.

De acuerdo con la invencion, se proporcionaun procedimiento para la preparacion de CPSA apartir del arroz que comprende:

(a) digestion de la materia prima con laspartculas reducidas de tama~no para faci-litar una accion enzimatica eciente en unmedio acuoso con una enzima alfa - amilasaa un pH y temperatura adecuados duranteun perodo de tiempo suciente para solubi-lizar una porcion sustancial del almidon dearroz y formar una papilla lquida;

(b) calentamiento de la papilla a temperaturaselevadas por ej. 105C a 130C durante 30a 60 segundos;

(c) separacion de la HARP del jarabe de arroz;

(d) tratamiento de una papilla de la HARP conuna enzima proteasa a un pH y temperaturaadecuados en una proporcion y durante unperodo de tiempo suciente para solubilizarla protena de arroz;

(e) separacion de la protena solubilizada dearroz del residuo insoluble del arroz paraproporcionar un concentrado de protenasoluble de arroz con digestibilidad mejoraday un contenido reducido de manganeso, alu-minio, selenio y acido ftico.

El paso inicial del procedimiento presente re-quiere la preparacion de una papilla acuosa dela materia prima de arroz de partida. Como semenciono antes, todas las formas de grano dearroz pueden utilizarse, en este caso con arroz decervecera, denido como partculas de arroz quepasan por un tamiz con perforaciones redondasde 1,4 mm, particularmente preferido por razo-nes economicas. La unica restriccion es que lamateria prima de arroz tiene que ser suciente-mente triturada para hacer maxima el area super-cial efectiva expuesta a la enzima. La materiaprima de arroz puede molerse hasta el tama~no departcula deseado antes de su dispersion en aguao molturarse en humedo durante el proceso. Tanpronto como se llega a una papilla bombeable, lacantidad de agua utilizada no es particularmentecrtica. Sin embargo, se preere una relacion enpeso arroz - agua de 1:4 puesto que esta relacionproporciona un nivel suciente de solidos en eljarabe para un procesamiento economico y puedeincorporarse facilmente el CPSA en la formula in-fantil.

En el paso (a), la digestion de la materia primade arroz se lleva a cabo de una manera conven-cional utilizando una enzima alfa - amilasa ter-mostable tal como el Termamyl (Novo Labora-tories, Inc., Wilton, CT) o Takalite (Miles, Inc.,Elkhart, IN). Puede utilizarse una base o acido

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apropiados para ajustar el pH de la papilla dentrodel intervalo optimo de la enzima, generalmentealrededor de 5,5 - 9,0. En una realizacion prefe-rida, la digestion se conduce al pH de la papillade arroz (pH 6,2) minimizando de este modo lospasos del proceso y los minerales a~nadidos en elprocedimiento requeridos para el ajuste del pH yneutralizacion. La digestion con amilasa se llevapreferiblemente a cabo a 90 - 95C durante 40minutos en presencia de calcio libre a un nivelde 100 ppm para mejorar la estabilidad al calorde la amilasa. Los niveles enzimaticos adecuadosdependen de la fuente de la enzima, temperatura,tiempo, pH y otras condiciones del procedimiento.Por ejemplo, puede utilizarse Takalite L - 340 auna concentracion de 0,34% de solidos de arroz a90 C y pH 6,2 durante 40 minutos.

Como sera apreciado por los especialistas enla tecnica, pueden utilizarse temperaturas meno-res en tanto que se alcance una temperatura degelatinizacion de arroz de aproximadamente 65 -70C. Ademas, puede variarse el tiempo de di-gestion dependiendo de la actividad de la enzimay el grado de hidrolisis requerido del almidon.

En el procedimiento de la invencion, la mezclaacuosa de la enzima y la materia prima de arrozse mantiene durante un perodo suciente parahidrolizar el almidon de arroz hasta 5 - 50 equi-valentes de glucosa (EG), preferiblemente hasta20 - 30 EG, deseado para la formula infantil pre-sente. El EG constituye una medida del poderde degradacion total del hidrato de carbono conrelacion a la glucosa. Para 5 - 50 EG, el almidonde arroz ha sido sucientemente hidrolizado (esdecir, solubilizado) para proporcionar (por sepa-racion de la mezcla) una harina de arroz rica enprotenas que tiene un nivel de protenas del 16%o por encima sobre una base de solidos. Los ni-veles de protenas preferidos son de 16% a 60%aunque pueden alcanzarse niveles de protena cer-canos al intervalo de 90% a 100% con relacionesincrementadas de agua a arroz y pasos de lavado.La relacion entre el tiempo de digestion y EG semuestra en la Tabla 2 siguiente.

TABLA 2

Efecto del tiempo de digestion sobre elequivalente de glucosa en el producto de

digestion con amilasa

Tiempo (minutos) EG

20 1840 2160 2480 26

Takalite L - 340 al 0,34% de solidos del arroz a90C y pH 6,2.

Despues de la gelatinizacion y digestion de lamateria prima de arroz en el paso (a), el productoresultante de la digestion con amilasa se calientaa temperatura elevada, por ej. en el intervalode 105C a 130C durante 30 - 60 segundos y110C a 120C durante 40 - 50 segundos. Comosera apreciado por los especialistas en la tecnica,puede lograrse un tratamiento termico elevado

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por combinaciones alternativas de tiempo y tem-peratura requiriendo en general un tiempo menorpara temperaturas mas altas y un tiempo ma-yor para temperaturas mas bajas. La inyecciondirecta de vapor (IDV) puede utilizarse en el tra-tamiento termico. Ademas de inactivar la enzimaamilasa, el tratamiento termico proporciona sor-prendentemente un aumento sustancial del ren-dimiento de protena del producto concentradode protenas solubles del arroz comparado con elrendimiento del producto fabricado sin este tra-tamiento termico adicional.

Despues del tratamiento termico del paso (b),se separa el jarabe de arroz de la HARP insolublepor metodos convencionales tales como la centri-fugacion, ltracion o decantacion. La HARP asobtenida contiene esencialmente todos los mine-rales presentes en la materia prima del arroz y enese aspecto es similar a la HARP de los antece-dentes tecnicos.

Luego, la HARP modicada por calor delpaso (c) se solubiliza con enzimas proteasa. Lahidrolisis enzimatica de la protena se realizaa~nadiendo en primer lugar suciente agua paraque la fraccion insoluble de HARP proporcioneuna papilla bombeable con ajuste del pH y tempe-ratura de acuerdo con el margen de operatividadde la enzima proteasa particular. Entre las con-diciones generales del procedimiento se incluyenla dilucion de la fraccion de HARP modicadapor calor hasta aproximadamente un 14% de lossolidos totales o en el intervalo de 10 - 20% sobreuna base p/p, el calentamiento de la papilla deHARP aproximadamente a 40 - 60C, y el ajustedel pH con una base apropiada tal como hidro-xido de sodio o potasio aproximadamente a 6,5 -9,0.

Las enzimas proteoliticas de varias fuentes in-cluyendo las de origen fungal, bacteriano, vege-tal y animal pueden utilizarse individualmente oen combinacion en el procedimiento presente. Lapancreatina es una enzima particularmente prefe-rida pues proporciona rendimientos relativamentealtos de protenas, se dispone con facilidad de ella(Biocon, Inc. Lexington, KY; American Labora-tories, Inc., Omaha, NE) y tiene una actividadexcepcionalmente alta como proteasa por unidadde coste.

Combinaciones de enzimas tales como la Pro-tease N y Prozime 6 (Amano International En-zyme Corp., Inc., froy, VA) constituyen un sis-tema enzimatico alternativo ecaz. Por ejemplo,la combinacion de Protease N aproximadamenteal 0,5 y Prozime 6 aproximadamente al 2,2% desubstrato de protena solubiliza mas protena dearroz que cada una de las enzimas solas a lamisma o superior concentracion.

Si se utiliza pancreatina, la mezcla se calientaen condiciones tpicas a 50C y el pH se ajusta a8,0 con un alcali tal como hidroxido de potasio,hidroxido de calcio, o hidroxido de sodio. Du-rante la digestion, se a~nade alcali adicional, porej. KOH, para mantener el pH 8 durante 10 a20 minutos. En este momento se permite que elpH baje hasta un pH nal de aproximadamente6,9 a 7,5. La cantidad de base utilizada se con-trola de modo que proporcione un contenido enpotasio adecuado en el producto CPSA para su

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utilizacion en formulas infantiles. Una alterna-tiva a lo anterior es emplear hidroxido de calciopara mantener el pH 8 durante la digestion y sub-siguiente ajuste a pH 6,5 a 7,5 con un acido talcomo el fosforico. En condiciones tpicas, se em-plea pancreatina con una actividad de 200 unida-des NF/mg (8PX USP) a un nivel del 1% a 4%del substrato de protena.

En los productos de digestion con pancrea-tina, la temperatura influye sobre el porcentajede protena de arrozsolubilizada y sobre el por-centaje del contenido en nitrogeno - aminicodel concentrado de protena soluble del arroz. Losresultados de la Tabla 3 muestran que puede lo-grarse una aceptable solubilidad de la protena entodo el intervalo de temperaturas estudiado (35

- 60C). Sin embargo el intervalo de temperaturaspreferido para la solubilizacion e hidrolisis de lasprotenas del arroz es de 40C a 55C. Por razo-nes microbiologicas, la temperatura de operacionoptima esta en el nal superior del intervalo detemperaturas preferido.

TABLA 3

Efecto de las temperaturas de digestion deprotenas sobre la solubilizacion e hidrolisis de

protenas

Tempe- Protena Contenido de nitro-ratura solubi- geno - amnico

digestion lizada del CPSA(C) % %

35 72,0 22,040 75,5 23,145 75,8 26,450 75,5 27,955 74,4 27,460 71,4 23,1

La digestion con proteasa se lleva a cabo du-rante un perodo de 1 a 5 horas mientras que semantiene la temperatura de incubacion y condi-ciones de pH como se observo arriba. La relacionentre el tiempo de digestion y solubilizacion deprotena para un nivel de pancreatina del 2% semuestra mas abajo en la Tabla 4.

TABLA 4

Efecto del tiempo de digestion con proteasa sobrela solubilizacion e hidrolisis de protenas

Protena Contenido de nitrogenoTiempo solubilizada - aminico en el CPSA(horas) % %

1 69,1 25,41,5 70,6 27,52 72,2 28,83 74,5 29,64 75,2 30,25 76,5 30,9

Es evidente que la mayor parte de la solubi-lizacion de la protena tiene lugar en la primerahora con relativamente poca hidrolisis adicionaldespues de tres horas.

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Como se esperaba, la velocidad de digestiondepende tambien del nivel de proteasa utilizadocon relacion al contenido en protena del productode digestion. Los resultados con la enzima pan-creatina se muestran mas abajo en la Tabla 5. Larelacion de pancreatina a protena se describe enporcentaje en peso de pancreatina con relacion alpeso de protena. Los resultados muestran queniveles de pancreatina que oscilan entre 1 y 2,5%proporcionan una solubilizacion satisfactoria deprotena. Los resultados de la Tabla 5 muestrantambien que el nitrogeno - aminico aumentacuando la relacion de pancreatina a protena au-menta de 1 a 2,5%. Puesto que se preere lamaxima solubilizacion, se utilizo el nivel de pan-creatina del 2% en base a la protena para estudiarlas variables que influyen en la solubilizacion dela protena como se muestra en las Tablas 3 y 4.

TABLA 5

Efecto del nivel de uso de la pancreatina sobre lasolubilizacion e hidrolisis de la protena de arroz

Relacion Protena CPSA conte-enzima - pro- solubili- nido de nitro-

tena zada geno - amnico(%, p/p) (%) (%)

1,0 71,2 24,51,5 74,0 26,52,0 75,5 27,92,5 75,2 29,3

Cuando naliza la digestion con pancreatinadel HARP, el producto digerido de protena se ca-lienta a 85 - 90C durante 10 minutos para inac-tivar la proteasa y la fraccion insoluble se separapor centrifugacion u otros medios adecuados. AlpH de digestion, el concentrado de protenas solu-bles del arroz contiene niveles bajos de mineralestraza indeseables y acido ftico mientras que lafraccion insoluble contena niveles relativamentealtos de estas sustancias indeseables. Por estemotivo, el procedimiento de la presente invencionsepara trazas minerales indeseables y acido fticodel material de arroz de partida lo que produceuna fraccion de protena soluble de arroz que esapropiada para su uso en formulas infantiles.

El paso de separacion nal (e) es particular-mente crtico para el presente procedimiento. Eneste paso, se retienen cantidades substanciales deminerales indeseables y acido ftico en el residuoinsoluble de arroz dejando el CPSA con niveles re-ducidos de manganeso, aluminio, selenio y acidoftico apropiados para formulas infantiles. Se llevaa cabo preferiblemente esta separacion con uncontrol del pH entre 6 y 8 para una eliminacionefectiva de manganeso y acido ftico del CPSA.Cuando el pH de separacion se reduce a pH 5 oinferior, la reduccion del manganeso y acido fticoen el concentrado de protenas solubles de arrozes considerablemente menos eciente. Estos com-puestos tienden a permanecer en la fraccion so-luble despues de la separacion a pH bajo comose muestra en la Tabla 6 mas abajo. Como parael selenio, la cantidad separada con relacion a lamateria prima de arroz es un mnimo de aproxi-

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madamente un 25% y no esta influenciada apre-ciablemente por el pH de separacion.

TABLA 6

El contenido de manganeso y acido ftico deharina de arroz rica en protenas y concentradode protenas solubles del arroz usando varios pH

de separacion del producto digerido

Manganeso Acido fticoMuestra mcg/g de mg/g de

protena protena

CPSA pH 7,65 5,6 0,8CPSA pH 7,5 4,9 |CPSA pH 7,0 11,1 2,1CPSA pH 6,0 33,4 |CPSA pH 5,0 151 19,1CPSA pH 3,0 226 14,9HARP | 196 22,5

No se recomienda la separacion a un alto nivelde pH debido al pardeo y otras reacciones inde-seables.

Con la nalidad de hacer maximos los ren-dimientos de protena, pueden lavarse los solidosinsolubles obtenidos del CPSA separado con agualo que da lugar a una segunda fraccion de CPSA.En un ejemplo tpico, el residuo insoluble delarroz se diluyo con agua corriente hasta un 6%p/p de solidos totales y se centrifugo. La se-gunda fraccion del concentrado de protenas solu-bles tena aproximadamente un 0.9% de protenasy se combino con la fraccion primera del con-centrado de protenas solubles con un 4,4% deprotenas para proporcionar un concentrado conun 3,1% de protenas y un rendimiento total deprotenas del 69%.

Las Tablas 7 y 8 de mas abajo muestran unacomparacion representativa de los contenidos deprotenas, hidratos de carbono, grasas, cenizas,minerales traza y acido ftico de harina de arrozsin procesar, harina de arroz rica en protenas,arroz de cervecera y concentrado de protenassolubles de arroz de la presente invencion. Esevidente que, comparado con la HARP, el CPSAtiene niveles sustancialmente reducidos de todoslos minerales traza y acido ftico.

TABLA 7

Composicion del concentrado de protenassolubles de arroz (CPSA) comparado con harina

de arroz y harina de arroz rica en protenas(HARP)a

Composicion Harina HARP CPSAde arroz

Protena % p/p 9,0 25,0 37,0Hidrato de car-bonob % p/p 84,4 68,9 50,5Grasa % p/p 0,4 4,1 2,0Ceniza % p/p 6,6 1,1 10,5

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a. Hansen y otros, supra.

b. Por diferencia

TABLA 8

Comparacion del contenido en minerales traza yacido ftico de HARP y CPSA preparados de

muestras de arroz de cervecera

ArrozMues- cerve- HARP CPSA

tra cera

Manganeso 1 210 190 12,4mcg/g de 2 180 200 7,2protena 3 230 230 7,1Aluminio 1 53 40,1 no detectablemcg/g de 2 370 282 15protena 3 65 31 no detectableSelenio 1 3,8 3,5 2,3mcg/g de 2 2,1 2,1 1,4protena 3 2,6 1,8 1,9Acido ftico 1 23,6 20,7 0,8mg/g de 2 24,1 20,1 0,7protena 3 24,9 23,2 1,0

La invencion presente produce un concentradode protenas solubles de arroz que tambien tieneprotenas altamente digeribles. Los resultados dela Tabla 9, mas abajo, muestran que la digesti-bilidad \in vitro" del CPSA es aproximadamentedel 96% mientras que la HARP baja en Mn es del81%. Es tambien evidente que la protena con me-nor digestibilidad esta concentrada en el RIA. Esdeseable la protena con alta digestibilidad parauso en productos de formulas infantiles.

TABLA 9

Digestibilidad \in vitro" de muestras deprotenas de arroz

No. demuestras Digestibilidad %

Harina de arroz 6 87,8 3,6HARP baja en Mna 13 81,4 3,5CPSA 12 95,7 3,9RIA 3 64,7 5,7

a. Puski y otros, patente de los EE.UU. No.4.830.861

El concentrado de protenas solubles del arrozpuede utilizarse como tal o despues de desecarlopara formular productos nutritivos. Una formu-lacion tpica LPU utilizando CPSA se muestra enla Tabla 10 mas abajo. Este producto se formulopara 675 kcal por litro (20 kcal por onza fluida)y contiene 12 mg de hierro por aproximadamenteun litro (cuarto de galon). La composicion de esteproducto es un 1,7% de protena, 3,54% de grasa,0,39% de ceniza, 6,76% de hidratos de carbono y12,39% de solidos totales calculado en base a p/p.

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TABLA 10

Formula infantil basada en CPSA 675 kcal porlitro (20 kcal por onza fluida), 12 mg de hierro

por aprox. un litro (cuarto de galon)

Ingrediente Cantidad

CPSA (40,2% de protena, 55,4% de CHO, 408,5 g

4,4% de ceniza)

Solidos de jarabe de arroz (98,3% de CHO, 431,64 g

1,3% de ceniza)

Mezcla de grasas (55 de coco, 45% de soja) 353,73 g

Emulsionantes 11,00 gHidroxido de calcio 4,47 gFosfato de potasio, monobasico 2,86 g

Fosfato de sodio, monobasico 2,97 g

Acido ctrico 7,36 gCloruro de calcio 6,69 gCitrato de sodio 3,13 gCloruro de magnesio 1,97 g

Sulfato ferroso 0,64 gPremezcla seca de vitaminas 2,14 gConcentrado de vitaminas ADEK 0,32 gL - Lisina 4,27 gL - Treonina 1,48 gPremezcla de minerales traza 0,17 gAgua 8.757,18 g

Total 10.000,01 g

Como se menciono previamente, los niveles demanganeso, aluminio, selenio y acido ftico sumi-nistrados por el CPSA de esta invencion son apro-piados para formulas infantiles. A este respecto,el nivel preferido de manganeso es menor de 50microgramos por gramo de protena. Para el alu-minio, el nivel preferido es menor de 15 microgra-mos por gramo de protena. Para el selenio, elnivel preferido es menor de 3,0 microgramos porgramo de protena. Para el acido ftico, el nivelpreferido es menor de 15 miligramos por gramo deprotena y mas preferiblemente menor de 5 mili-gramos por gramo de protena.

El procedimiento y productos de esta in-vencion estan ilustrados por los siguientes ejem-plos que no tienen que ser interpretados como li-mitantes de la invencion en su campo u objetivos.Ejemplo 1Efecto del tratamiento termico del producto dedigestion con amilasa sobre el rendimiento delCPSA

Este ejemplo da cuenta de que el tratamientotermico del producto de digestion con amilasa me-jora sustancialmente el rendimiento en protenadel concentrado de protenas solubles de arroz.

Una papilla de arroz de cervecera (2,4 kg),cloruro de calcio (3,36 g) y Takalite L - 340 (8,25g) en agua (9,6 kg) se calento a 90 - 95C du-rante 60 minutos para permitir que la amilasatermostable digiriera e hidrolizara el almidon delarroz de cervecera. Despues del tratamientocon la amilasa, el producto de digestion se tratotermicamente a 107C durante 45 segundos porinyeccion directa de vapor (IDV). El producto dedigestion tratado por IDV, que contena alrede-

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dor de un 18% de solidos, se enfrio rapidamenteaproximadamente hasta 75 - 85C y se centrifugocon una Centrifuga Internacional CRU - 5000, ro-tor 276 a 2300 rpm durante 12 minutos. La tortainsoluble de la HARP contena aproximadamenteun 28,5% de solidos (que habra tenido un conte-nido de 41,8% de protena) mientras que el sobre-nadante a base de hidratos de carbono conteniaun 17,7% de solidos.

Una porcion de 980 g de la torta de HARPse diluyo hasta 2.000 g con agua doblemente des-tilada y la papilla se calento a 45 - 50C y seajusto a pH 8 con 8,3 g de hidroxido de pota-sio del 20%. Se a~nadio Pancreatin 8X (AmericanLaboratories, Inc.) a un nivel de 2,3 g (2% de en-zima en base a protena) con el pH de la papillamantenido en 8 con hidroxido de calcio duranteun perodo de digestion de 5 horas. El pH se re-dujo a 6,5 con acido fosforico y el producto dedigestion se calento a 85 - 90C durante 10 minu-tos para inactivar la enzima. El producto de di-gestion con proteasa se enfrio a 25 - 35C y luegose fracciono en una fraccion de protena solubley una fraccion de protena insoluble por centri-fugacion con una centrfuga Sorvall con rotor GS- 3 a 5.000 rpm durante 30 minutos. Despuesde lavar el residuo insoluble de arroz con 800 mlde agua bidestilada y centrifugando una segundavez, las fracciones sobrenadantes combinadas pe-saron 2.561 g y tenan un contenido de 3,4% deprotena y un 9,0% de solidos. Basados en el con-tenido de protena de la HARP, el rendimientoen protena del concentrado solubilizado de arrozfue aproximadamente del 75%. El concentrado deprotena soluble de arroz puede utilizarse comofuente de protenas en productos para formulasinfantiles. La formula infantil puede prepararse apartir del concentrado lquido o del concentradode protena de arroz desecado por aspersion. Conrelacion al arroz de cervecera, el concentrado deprotenas solubles de arroz contena bajos nivelesde minerales traza indeseables. Estos minerales seconcentraron en la fraccion insoluble del residuode arroz.

Cuando se llevo a cabo el procedimiento contratamientos termicos que oscilaron entre 107Cy 127C durante 45 segundos, los rendimientos yla cantidad de protenas solubilizadas eran com-parables. Sin embargo, cuando no se utilizo eltratamiento termico a 96C durante 45 segundosantes del paso de la digestion con proteasa, la so-lubilizacion de la protena fue mucho menor. Losresultados de estos estudios se muestran en la Ta-bla 11.

TABLA 11

Efecto del tratamiento termico del producto dedigestion con amilasa sobre la solubilidad de las

protenas

3 hr. 5 hr.Tratamiento termico Digestion Digestion

96C durante 45 seg. 61,6% |107C durante 45 seg. 76,2% 80,2%118C durante 45 seg. 77,2% 81,1%127C durante 45 seg. 77,2% 78,0%Ninguno 58,4% 60,9%

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Ejemplo 2Preparacion de un concentrado de protenas so-lubles de arroz utilizando harina de arroz rica enprotenas a un nivel de solidos del 19%

Un lote de 400 g de una torta de HARP pre-parada de acuerdo con el Ejemplo 1 se a~nadio a510 g de agua desionizada a 50C seguidos por 2,3g de Pancreatin 8X. Se a~nadio luego mas HARP(580 g) a la mezcla de digestion aumentando elnivel de solidos al 19%. Se ajusto el pH de lamezcla y se mantuvo en 8 hasta que se a~nadieron32 g de KOH al 20% y 3,6 g de NaOH del 50%.Despues de la digestion durante 3 horas (el pHcayo hasta 7,5), se ajusto el pH a 6,9 con H3PO4del 85% y la mezcla se calento a 85 - 90C durante10 minutos para inactivar la proteasa.

Se enfrio la mezcla a temperatura ambiente yse separo por centrifugacion con una centrfugaSorvall con rotor GS - 3 a 6.000 rpm durante 20minutos. El residuo insoluble de arroz se lavo con1.600 g de agua desionizada y el sobrenadante semezclo con la primera fraccion soluble. El rendi-miento total en protenas fue de 67,2%.

Este ejemplo da cuenta de que puede variarseel nivel de solidos de la HARP sometida al tra-tamiento con proteasa de acuerdo con el procedi-miento de la invencion.Ejemplo 3Preparacion de un concentrado de protenas so-lubles de arroz utilizando proteasas bacterianas,vegetales o fungales

Proteasa bacteriana alcalina - Se a~nadio aguadesionizada a un lote de 490 g de la HARP (28,5%de solidos) preparada de acuerdo con el Ejem-plo 1 para dar una mezcla total de 1.000 g quese calento a 50C. Se ajusto el pH de la mez-cla a 8,0 con 3,8 g de KOH del 20% y se a~nadioluego la proteasa Alcalase (Novo, Wilton, CT),1,8 g. Se mantuvo el pH en 8,0 durante las pri-meras 1,5 horas de la digestion, que requirio laadicion de 16,2 g de KOH del 20% a la mezcla.Despues de un perodo de digestion de 3 horas,el pH nal de la mezcla de reaccion cayo hasta7,6. Luego se ajusto el pH a 7,1 - 7,2 con acidoctrico y la mezcla se calento a 85 - 90C durante10 minutos, se enfrio a temperatura ambiente yse centrifugo utilizando un rotor GS - 3 de centri-fuga Sorvall a 6.000 rpm durante 20 minutos. Latorta residual se lavo con 400 g de agua destiladay se volvio a centrifugar. Basado en el conte-nido en protena de la HARP, el rendimiento deprotena despues de la primera centrifugacion fuedel 41,5% y despues de la segunda centrifugacionel rendimiento total de protena fue del 47%.

Proteasa bacteriana neutra - La solubilizacionde protenas de la HARP se llevo a cabo comoarriba con 1,8 g de Neutrase (Novo, Wilton, CT)a~nadida a la mezcla y se mantuvo el pH en 7,0durante el perodo de digestion de 3 horas. Elrendimiento total de protena fue del 33,5%.

Proteasa vegetal - La solubilizacion deprotenas de la HARP se llevo a cabo como antescon 0,3 g de papaina (Miles, Elkhart, IN) a~nadidaa la mezcla con el pH mantenido en 7,0 a 60Cdurante el perodo de digestion de tres horas. Elrendimiento en protena fue del 17%.

Proteasa fungal neutra - La solubilizacion deprotenas de la HARP se llevo a cabo con 1,2 g

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de Prozime 6 (Amano International Enzyme Co.,Inc., Troy, VA) a~nadida a la mezcla. El rendi-miento de protena fue del 61%.

Este ejemplo da cuenta de que pueden uti-lizarse varios tipos de proteasas en el procedi-miento de esta invencion.Ejemplo 4Preparacion de un concentrado de protenas solu-bles de arroz utilizando una mezcla de proteasas

Se a~nadio agua desionizada a un lote de 490g de la HARP (27,2% de solidos que contenan42,4% de protenas) preparada de acuerdo con elEjemplo 1 para proporcionar una mezcla de 1.000g que se ajusto a pH 7,0 con 4,1 g de KOH al20% y se calento a 45C. Luego se a~nadieron 1,2g de Prozyme 6 y 0,3 g de Protease N (AmanoInternational Enzyme Co., Inc., Iroy, VA) al ma-terial a digerir. El pH se mantuvo en 7,0 duranteel perodo de digestion de 3 horas con 13,5 g deKOH al 20% hasta que se consumio la base. Eldigerido se calento a 85 - 90 durante 10 minu-tos, se enfrio, se centrifugo, y se lavo la porcioninsoluble como en el Ejemplo 3. El rendimientoen protena despues del primer peso de centrifu-gacion fue del 68,0% y el rendimiento combinadodespues del lavado fue de 73,6%.

Este ejemplo da cuenta de que una combi-nacion de dos enzimas es efectiva en la solubi-lizacion de la protena de arroz.Ejemplo 5Preparacion de un concentrado de protenas solu-bles de arroz a escala de planta piloto

22,7 kilos (50 libras) de harina de arroz y 40 gde la enzima amilasa Takalite L - 340 se dispersa-ron en 90,7 kilos (200 libras) de agua en un tanquecon camisa exterior de 189,25 litros (50 galones).La papilla se calento a 91C, que se mantuvierondurante 20 minutos, y luego se aplico un termo-tratamiento a 118C durante 45 segundos. Lamezcla se enfrio a 66C y se centrifugo con unaSharpeles 660 a una velocidad de la cuba de 6.200rpm y accionamiento inverso a 4.200 rpm (veloci-dad de flujo del producto de 0,5 gpm). Se recogiola HARP y se enfrio con agua fra. Este proce-dimiento se repitio 5 veces. Los equivalentes deglucosa del jarabe de arroz sobrenadante osciloentre 18 - 21.

Se mezclo la HARP de los seis lotes y se ajustohasta el 14% de solidos totales con agua y la mez-cla se calento a 50C y se ajusto a pH 8 con KOHdel 30% antes de la adicion de 192 g de la enzimaproteasa pancreatin 8X. Durante un perodo dedigestion de 3 horas, se a~nadio un total de 2.400g de solucion de KOH al 30% para ajustar y man-tener un pH 8,0. Al nal de las tres horas de di-gestion, se ajusto el pH a 6,5 con acido fosforicoy la mezcla se calento a 85C durante 10 minu-tos para inactivar la enzima y luego se enfrio a24C. La mezcla se centrifugo con una Westpha-lia SA - 1 a una velocidad de flujo de 1/4 gpmcon un intervalo de descarga de 3 minutos. Elconcentrado nal de protenas solubles de arrozse almaceno a 4C para su utilizacion como unafuente de protenas en formulas lquidas infanti-les.

Alternativamente, el concentrado soluble dearroz se concentro mas hasta un 35 - 40% desolidos totales en un evaporador y luego se deseco

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por aspersion para su uso en formulas infantiles.La Tabla 12 de mas abajo muestra los ren-

dimientos de protenas y solidos de la HARP yde las fracciones de los productos de digestion(CPSA y RIA).

TABLA 12

Rendimientos en protenas y solidos de HARP,CPSA y RIA

Rendimiento RendimientoFraccion solidos % protenas %HARP 20 94CPSA 15 55RIA 6 32

La Tabla 13 de mas abajo demuestra que elprocedimiento de la invencion presente suminis-tra una reduccion marcada del manganeso encon-trado en la HARP insoluble de la tecnica ante-rior. De este modo, el contenido de manganesodel CPSA fue solo de aproximadamente un 6%del correspondiente al HARP. Es tambien evi-dente que el manganeso encontrado en la HARPse concentra en los residuos insolubles del arroz.Aun cuando los niveles de aluminio en el productoCPSA no eran detectables, el contenido total dealuminio en el RIA fue aproximadamente igual alcontenido total de aluminio en la HARP lo queindica que esencialmente todo el aluminio se eli-mina del CPSA por el procedimiento presente.

TABLA 13

Contenido de minerales traza y acido ftico enHARP, CPSA y RIA

Manganeso Aluminio Selenio Acido fticomcg/g mcg/g mcg/g mcg/g

protena protena protena protena

HARP 131 18,8 1,8 21,5CPSA 8,3 no detec- 1,4 1,1

tableRIA 360 60 2,8 35,8

Ejemplo 6Reduccion de minerales y acido ftico

Este ejemplo demuestra que en la preparaciondel concentrado de protenas solubles de arroz(CPSA) obtenido a partir de arroz de cervecera,se reduce marcadamente de minerales traza yacido ftico y se concentra correspondientementeen el residuo insoluble de arroz (RIA).

El almidon del arroz se hidrolizo con amilasaen el primer paso del procedimiento como se des-cribio en el Ejemplo 1. Despues de la hidrolisisdel almidon con amilasa, el producto de digestionse trato termicamente por inyeccion directa devapor a 118C durante 45 segundos, se enfriorapidamente y se centrifugo en una Centrfuga In-ternacional de laboratorio. La torta resultante deHARP tena un 28,6% de solidos que contenan un47,1% de protenas. Se a~nadio agua desionizadaa 490 g de la torta de HARP para preparar unapapilla que pesaba 1.000 g. La papilla se calentoa 45 - 50C y se ajusto a pH 8,0 con 4,5 g de KOH

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del 20%. Se a~nadio pancreatin 8X a un nivel de1,15 g y se ajusto y mantuvo el pH del producto endigestion a aproximadamente 8,0 con un total de11,5 g de KOH del 20% que se consumio despuesde 90 minutos de digestion. Despues de tres ho-ras de digestion, el pH nal cayo hasta 7,1 y elproducto de la digestion se trato termicamenteluego a 85 - 90C durante 10 minutos y se enfrioa 25 - 35C. Se obtuvo la fraccion de concentradode protenas solubles de arroz por centrifugacionen una centrfuga Sorvall con un rotor GS - 3 a6.000 rpm durante 20 minutos. La fraccion delresiduo insoluble de arroz se lavo con 400 ml deagua desionizada y se volvio a centrifugar. Los so-brenadantes combinados pesaron 1.173 g y tenanun contenido en solidos del 9,0% y un contenidoen protenas del 3,6%. El rendimiento total deprotenas solubles de arroz totales de los sobrena-dantes combinados fue del 68,7%.

El procedimiento usado para preparar un con-centrado de protenas solubles de arroz con nive-les bajos de minerales traza y acido ftico tambienproduce una fraccion de hidratos de carbono (ja-rabe de arroz) y una fraccion insoluble (residuoinsoluble de arroz). La mayora de los mineralestraza indeseables y acido ftico encontrados en laharina de arroz original permanece en el RIA. LaTabla 14 de mas abajo muestra la distribucion deminerales traza entre las fracciones de arroz pro-ducidas en este ejemplo. La reduccion dramaticade minerales traza indeseables se advierte en lafraccion de CPSA.Ejemplo 14Contenido en minerales traza y acido ftico deCPSA, RIA, y jarabe de arroz preparados de arrozde cervecera

Arroz de Jarabecervecera CPSA RIAa de arroz

Manganeso 210 12,4 600 1mcg/g de protenaAluminio 53 no 126 nomcg/g de protena detec- detec-

table tableSelenio 3,8 2,3 4,8 0,02mcg/g de protena

Acido ftico 23,6 0,8 65 0,1b

mg/g de protena

a. Contenido tpico de protena, 65% p/p

b. En base a solidos.

Ejemplo 7Formula infantil (LPU) preparada a partir deCPSA

Este ejemplo proporciona los pasos del pro-cedimiento necesarios para preparar un lote de10.000 g de la formula infantil LPU utilizando unconcentrado de protenas solubles de arroz comofuente de protenas.

El primer paso consiste en dispersar 408 gde solidos del concentrado de protenas solublesde arroz (40,2% de protenas, 55,4% de CHO) y431,6 g de solidos del jarabe de arroz (98,3% deCHO) en 5.900 g de agua corriente a temperatura

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ambiente. Luego se a~nadieron 4,27 g de 1 - lisinay 1,48 g de 1 - treonina en 60 g de agua corrientejunto con 4,5 g de hidroxido de calcio en 50 g deagua corriente. Se a~nadieron las sales, el fosfatode potasico monobasico (2,86 g) y el fosfato desodio monobasico (2,97 g) conjuntamente en 60 gde agua corriente. Luego se disolvieron 7,4 g deacido ctrico y 3,1 g de citrato de sodio en 100 gde agua corriente y se a~nadieron a la mezcla juntocon 6,7 g de cloruro de calcio y 2 g de cloruro demagnesio disueltos en 90 g de agua corriente. Sedisolvieron simultaneamente de 0,64 g de sulfatoferroso y 0,17 g de una premezcla de mineralestraza en 10 ml de agua y se a~nadieron a la mez-cla.

En la segunda parte de este procedimiento lamezcla de protenas, hidratos de carbono y mine-rales se calienta a 50 - 55C. La mezcla de gra-sas, compuesta por 354 g de un 55% de aceite decoco, 45% de una mezcla de aceites de soja, 11 g

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de emulsionantes y 0,32 g de un concentrado deuna mezcla previa de las vitaminas, A, D, E y Kse calienta a 60 - 70C y se a~nade en caliente a lamezcla acuosa de protenas, hidratos de carbonoy minerales. La mezcla se calienta rapidamentea 130C, se mantiene durante 45 segundos y seenfra inmediatamente a 65 - 70C.

Esta mezcla tratada termicamente se homo-geniza luego [presion manometrica de 175/35kg/cm2 (2500/500 psig), etapas primera y se-gunda, respectivamente]. Se homogeniza una se-gunda vez a las mismas presiones y se enfra inme-diatamente a 2 - 5C. La mezcla se ajusta a pH 7,4con una solucion al 10% de KOH y se disuelven2,1 g de la mezcla previa de vitaminas en 50 mlde agua corriente y se a~nade a la mezcla homoge-neizada. Se analizan los solidos de la mezcla y seajustan hasta 12,4% a~nadiendo la cantidad apro-piada de agua corriente. El producto acabado seenvasa y esteriliza.

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REIVINDICACIONES

1. Concentrado de protenas solubles dearroz con digestibilidad mejorada, en base a lasprotenas, con un contenido sustancialmente re-ducido de manganeso, aluminio, selenio y acidoftico, con relacion al contenido de arroz.

2. El concentrado de protenas solubles dearroz de la reivindicacion 1 que tiene un conte-nido de protenas de mas de un 16% en base a lossolidos.

3. El concentrado de protenas solubles delarroz de las reivindicaciones 1 o 2 que tiene uncontenido de protenas de 16 a 90% en base a lossolidos.

4. El concentrado de protenas solubles delarroz de las reivindicaciones 1, 2 o 3 que tiene uncontenido de manganeso de menos de 50 micro-gramos por gramo de protena.

5. El concentrado de protenas solubles delarroz de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4que tiene un contenido de aluminio de menos de15 microgramos por gramo de protena.

6. El concentrado de protenas solubles dearroz de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6que tiene un contenido de selenio reducido a unmnimo de 25% en base a las protenas con re-lacion a la materia prima de arroz.

7. El concentrado de protenas solubles dearroz de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6que tiene un contenido de acido ftico de menosde 15 miligramos por gramo de protena.

8. El concentrado de protenas solubles dearroz de la reivindicacion 7 que tiene un conte-nido de acido ftico de menos de 5 miligramos porgramo de protena.

9. El concentrado de protenas solubles delarroz de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8que tiene una digestibilidad superior al 90%.

10. Un procedimiento para la preparacion deun concentrado de protenas solubles de arroz apartir de la materia prima de arroz que contienemanganeso, aluminio, selenio y acido ftico quecomprende los pasos:

(a) digestion de la materia prima reducida a untama~no de partcula que permita una accionenzimatica eciente en un medio acuoso conuna enzima alfa - amilasa a un pH y tem-peratura funcionales durante un perodode tiempo suciente para solubilizar unaporcion sustancial del almidon de arroz yformar una papilla lquida;

(b) calentamiento de la papilla a 105C hasta

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(c) separacion de harina de arroz rica enprotenas del hidrato de carbono solubili-zado de arroz;

(d) tratamiento de una papilla de la harinade arroz rica en protenas con una enzimaproteasa a pH y temperatura funcionalesen una proporcion y durante un perodode tiempo sucientes para solubilizar lasprotenas de arroz;

(e) separacion de la protena de arroz solubili-zada del residuo insoluble de arroz para pro-porcionar un concentrado de protenas solu-bles de arroz con digestibilidad mejorada yun contenido reducido de manganeso, alu-minio, selenio y acido ftico.

11. El procedimiento de la reivindicacion 10en donde el concentrado de protenas solubles dearroz separado es el denido en cualquiera de lasreivindicaciones 1 a 9.

12. El procedimiento de las reivindicaciones10 o 11 en donde la materia prima de arroz sehidroliza hasta un contenido EG de 5 a 50.

13. El procedimiento de cualquiera de las rei-vindicaciones 10 a 12 en donde la papilla de al-midon de arroz se calienta por inyeccion directade vapor.

14. El procedimiento de cualquiera de las rei-vindicaciones 10 a 13 en donde la papilla de al-midon de arroz se calienta por inyeccion directade vapor a 105 - 130C durante 30 - 60 segundos.

15. El procedimiento de la reivindicacion 14en donde la papilla de almidon de arroz se calientapor inyeccion directa de vapor de 110C a 120Cdurante 40 - 50 segundos.

16. El procedimiento de cualquiera de las rei-vindicaciones 10 a 15 en donde la separacion delas protenas de arroz solubilizadas del residuo in-soluble de arroz se realiza a un pH de 6 a 8.

17. Una formula infantil lquida lista para eluso, nutricionalmente completa basada en el arrozen donde la protena se provee mediante un con-centrado de protenas solubles de arroz que tieneun contenido de protenas de mas de un 16% enbase a los solidos, un contenido de manganeso demenos de 50 microgramos por gramo de protena,un contenido de aluminio de menos de 15 micro-gramos por gramo de protena, un contenido deselenio de menos de 3 microgramos por gramo deprotena, un contenido de acido ftico de menos de15 miligramos por gramo de protena y en dondela digestibilidad de la protena es superior al 90%.

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