procedimiento para la obtencion de hidrolizados proteicos pobres

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OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
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k
ES 2 097 019
kInt. Cl. : A23J 1/10
11 N.◦ de publicación:
6
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ESPAÑA
A23J 3/32
A23J 3/34
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TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
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kNúmero de solicitud europea: 94900124.2
kFecha de presentación : 10.11.93
kNúmero de publicación de la solicitud: 0 668 725
kFecha de publicación de la solicitud: 30.08.95
T3
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k
54 Tı́tulo: Procedimiento para la obtención de hidrolizados proteicos pobres en cromo.
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73 Titular/es: Grünau Illertissen GmbH
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72 Inventor/es: Eilers, Eberhard y
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74 Agente: Hernández Covarrubias, Arturo
30 Prioridad: 19.11.92 DE 42 38 979
Postfach 10 63
D-89251 Illertissen, DE
45 Fecha de la publicación de la mención BOPI:
16.03.97
45 Fecha de la publicación del folleto de patente:
ES 2 097 019 T3
16.03.97
Aviso:
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k
Sander, Andreas
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En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletı́n europeo de patentes,
de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina
Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar
motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de
oposición (art◦ 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).
Venta de fascı́culos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid
ES 2 097 019 T3
DESCRIPCION
Procedimiento para la obtención de hidrolizados protéicos pobres en cromo.
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Campo de la invención
La invención se refiere a un procedimiento para la obtención de hidrolizados proteicos pobres en cromo.
Estado de la técnica
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El residuo de virutas de rebajado al cromo, que se producen como producto de descomposición en
la obtención de cromo curtido al cromo, representa en medida creciente un problema para la industria
del cuero. El porqué radica en que el resto del residuo de cromo en depósitos entraña en sı́ el peligro
de una contaminación del agua subterránea por Cr(III) y - tras una oxidación eventual, también por
Cr(VI). Según datos de Taylor et al., solo en USA se producen anualmente 54000 toneladas de virutas
de rebajado al cromo (J. Am. Leather Chem. Assoc. 1990, 85, 264).
A las técnicas mas antiguas de descurtido de residuos de cuero al cromo pertenece la cocción con
álcalis, en la mayor parte de los casos óxido de calcio o de magnesio. En este contexto remı́tase a modo
de ejemplo a la memoria de patente US 4 100 154. Según la enseñanza de esta memoria de patente, la
hidrólisis alcalina de cuero al cromo se lleva a cabo a temperaturas superiores a 90◦ C aproximadamente,
en presencia de óxido de calcio, o bien hidróxido de calcio. Mediante incremento de la temperatura de
reacción, que se puede realizar, por ejemplo, mediante el trabajo en un reactor a presión, se puede aumentar aún mas la velocidad de la degradación hidrolı́tica. Según los datos de esta memoria de patente, el
cromo se elimina hasta cantidades residuales “por debajo de 5 ppm”, no dándose a conocer, no obstante,
las concentraciones exactas de las disoluciones en hidrolizado de colágeno, y con ello la relación para el
contenido en Cr.
A partir del documento de publicación alemán DE 1 000 388 es conocido un procedimiento para la
obtención de productos de degradación de albúmina, en el cual la hidrólisis de cuero al cromo se lleva a
cabo con agua o amoniaco acuoso a temperatura elevada, y presión elevada.
El deseo de evitar las condiciones drásticas de reacción de los procedimientos clásicos de disgregación
citados, ha conducido en lo sucesivo a desarrollos de métodos enzimáticos de hidrólisis. A modo de
ejemplo, a partir de la solicitud alemana de patente DE 22 52 281 es conocido un procedimiento para
la hidrólisis de pedazos de piel por medio de proteasas neutras o alcalinas, que están en condiciones de
descomponer el colágeno. En este caso, como pedazos de piel se pueden emplear, entre otros, gamuzas.
Antes del tratamiento enzimático, la proteı́na del pedazo de piel se desnaturaliza mediante calentamiento
con agua. La hidrólisis enzimática se lleva a cabo a continuación a temperaturas moderadas, en el intervalo de 20 a 70◦C. Como pasos tı́picos de elaboración siguen la desnaturalización térmica de la enzima,
ası́ como la filtración del producto crudo obtenido.
En una nueva publicación, Heideman et. al han discutido minuciosamente las posibilidades de elaboración de virutas de rebajado al cromo. En lo relativo a la hidrólisis de virutas de rebajado al cromo
con proteasas, en este caso llegan a la conclusión de que la desnaturalización previa de las virutas de
rebajado juega un papel decisivo. En este caso obtenı́an resultados óptimos cuando disgregaban virutas
de rebajado al cromo, en primer lugar unos 20 minutos con un 10% de cal, y a continuación trataban
ulteriormente con proteasas (véase: Das Leder 1991, 42, 133-143).
Recientemente ha sido demostrado por Taylor et al., que en el caso de hidrólisis enzimática de residuos de cuero al cromo no es forzosamente necesaria una desnaturalización preliminar. Según su método,
la proteı́na contenida en los residuos se trata, sin desnaturalización previa a temperaturas moderadas,
con mezclas especiales de compuestos alcalinos y alcalinoterreos, y alcalasas. Los autores han informado
sobre su procedimiento en el congreso anual n◦ 85 de ALCA (J. Am. Leather. Chem. Assoc. 1990, 85,
264); el procedimiento es además objeto de la patente US 5,094,946. Además se confirmó la efectividad
del método mediante ensayos prácticos del taller de curtido danés Svendborg Fingarveri (“Bio Times”
[revista de aparición cuatrimestral de la firma Novo Nordisk] 1990, 5, n◦ 1, páginas 4-5). No obstante, el
método de Taylor et al. tiene el inconveniente de que los concentrados acuosos obtenidos de esta manera
no son estables al almacenamiento, sino que se enturbian con el paso del tiempo.
Por DATA BASE WPI, semana 9127, Derwent Publications Ltd., Londres, GB (AN 91-209 003),
y DD-A-287274, es conocido un procedimiento para la obtención de hidrolizados proteicos por vı́as enzimáticas.
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Según DATA BASE WPI, semana 9131, Derwent Publications Ltd., Londres, GB (AN 91-225 297) y
HU-A-55 797 se pueden obtener hidrolizados proteicos pobres en cromo tratándose cuero curtido al cromo
desalinizado con álcali en exceso, y precisamente de tal manera que la concentración inicial de iones OH
asciende a 0,03 - 3,3 moles/l, y al final de la hidrólisis resulta aún un valor de pH de aproximadamente
12,6 a 12,7. Después se deja reposar 3 a 48 horas, y nuevamente se hidroliza a 1 hasta a 5 bar y a 70
hasta a 150◦C, y ciertamente hasta que el contenido en cromo se ha reducido suficientemente (duración:
hasta 10 horas).
DE-C-972 090 se refiere a un procedimiento para la obtención de preparados de albúmina convenientemente espumantes para fines alimenticios, mediante degradación hidrolı́tica de proteı́nas vegetales o
animales por medio de hidrólisis alcalina con hidróxido cálcico.
Descripción de la invención
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Por consiguiente, la tarea de la presente invención era desarrollar un procedimiento para la obtención
de hidrolizados proteicos pobres en cromo, que condujera a productos claros y estables contra enturbiamientos. En este caso se debı́a solucionar adicionalmente el problema de poner a disposición un
procedimiento para la obtención de hidrolizados proteicos con contenido en cromo reducido - en comparación con el estado de la técnica pertinente -, lo que es de importancia en especial para el empleo de
estos productos en el ámbito de la cosmética y la industria de productos alimenticios.
Este problema se soluciona según la invención hidrolizándose parcialmente materias primas que contienen cromo y proteı́nas, en primer lugar en medio acuoso, en presencia de un aditivo del grupo de
los óxidos o hidróxidos alcalinoterreos, ası́ como en presencia de enzimas proteolı́ticas, y sometiendo los
hidrolizados parciales obtenidos en este caso a una hidrólisis quı́mica subsiguiente en presencia de óxidos
o hidróxidos alcalinoterreos a un valor de pH en el intervalo de 11 a 13.
Por lo tanto, el objeto de la presente invención es un procedimiento para la obtención de hidrolizados
de proteı́nas pobres en cromo mediante hidrólisis de materias primas que contienen cromo y proteı́nas,
hidrolizándose parcialmente las materias primas que contienen cromo y proteı́nas, en primer lugar en
medio acuoso, en presencia de un aditivo del grupo de los óxidos o hidróxidos alcalinoterreos, y en presencia de enzimas proteolı́ticas, y sometiéndose los hidrolizados parciales obtenidos en este caso - en caso
dado tras separación previa de las sales de cromo insolubles formadas de modo en sı́ conocido - a una
hidrólisis quı́mica subsiguiente en presencia de compuestos alcalinos del grupo de los óxidos o hidróxidos
alcalinoterreos a un valor de pH de 11 a 13.
El procedimiento según la invención tiene la ventaja de que los productos obtenidos en este caso son
estables contra el enturbiamiento en el almacenaje, también en forma de concentrados con un contenido
en substancia activa superior a un 40% en peso, y además se distinguen por un contenido en cromo
extraordinariamente reducido.
La realización del primer paso del procedimiento según la invención se efectúa de un modo en sı́
conocido.
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En una forma preferente de ejecución de la presente invención, el primer paso, es decir, la hidrólisis
parcial, se lleva a cabo en presencia de enzimas proteolı́ticas, sin desnaturalización previa de la materia
prima que contiene cromo y proteı́nas. En este caso esencialmente
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a) se dispone la materia prima en medio acuoso,
b) se añade como aditivo un óxido o hidróxido alcalinotérreo para ajustar el valor de pH deseado y
poner a disposición un co-factor para la enzima,
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c) se hace reaccionar en presencia de una enzima proteolı́tica a una temperatura y un valor de pH que
corresponden al óptimo de temperatura, o bien al óptimo de pH de las proteasas empleadas. En
este caso son tı́picas temperaturas de 60 a 75◦ C, y valores de pH de 10 a 11.
Remı́tase expresamente en este contexto a la solicitud de patente americana US 5 094 946. Puede ser
deseable separar a continuación en un hidrolizado parcial y un residuo que contiene cromo el producto
crudo, obtenido en la hidrólisis enzimática, mediante un procedimiento de separación, como decantación,
centrifugación o filtración.
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Se ha mostrado que para el ajuste del valor de pH, en el primer paso del procedimiento entre en
consideración en especial la técnica de establecimiento de pH por motivos económicos de procedimiento.
Esta técnica consiste en contrarrestar, mediante adición con dosificación continua de bases, el descenso
del valor de pH ocasionado por protones liberados en este caso en la hidrólisis enzimática, y mantener
de esta manera el valor de pH a un nivel constante (véase, por ejemplo, Jens Adler-Nissen, “Enzymatic
Hydrolysis of Food Proteins” Elsevier, Londres 1986). En el caso de aplicación de la técnica de establecimiento de pH se recomienda trabajar en la proximidad del óptimo de acción dependiente de pH de la
enzima empleada respectivamente.
Para el segundo paso del procedimiento según la invención, la hidrólisis quı́mica, es esencial que se
lleve a cabo en presencia de compuestos del grupo de los óxidos o hidróxidos alcalinoterreos a un valor de
pH de 11 a 13. Valores de pH mas reducidos ocasionan solo una hidrólisis incompleta, de modo que no
se garantizan por una parte la estabilidad de los hidrolizados proteicos contra el enturbiamiento, y por
otra parte los contenidos en cromo reducidos deseados del hidrolizado proteico acuoso. Por el contrario,
a valores de pH superiores existe el peligro de la redisolución del hidróxido de cromo (III) anfótero (véase
Hollemann-Wiberg, “Lehrbuch der anorganischen Chemie”, 81-90 edición, página 876).
En el procedimiento según la invención se pueden emplear como materia prima en si todas las substancias que contienen cromo y proteı́nas. No obstante, en este caso son preferentes los residuos de cuero
al cromo que se producen en los talleres de curtido en el transcurso de la obtención del cuero. En este caso
son especialmente preferentes virutas de rebajado al cromo en el intervalo de mm en base a su tamaño de
partı́cula. Correspondientemente los residuos de cuero al cromo de superficie mayor, a modo de ejemplo
gamuzas, se trituran, de modo conveniente por vı́a mecánica, antes de la aplicación del procedimiento
según la invención.
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La hidrólisis quı́mica que sigue a la hidrólisis enzimática se lleva a cabo preferentemente a temperaturas de 80 a 100◦C, en especial de 90 a 95◦C. La duración de la hidrólisis quı́mica no debı́a sobrepasar
los 5 minutos; como lı́mite superior se debe partir de un valor de 60 minutos. En el transcurso de la
hidrólisis quı́mica se emplea preferentemente como base hidróxido de calcio u óxido de calcio.
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La puesta en práctica de la hidrólisis quı́mica no requiere medidas tecnológicas especiales. Por lo
tanto se puede llevar a cabo en cualquier depósito con dispositivo de mezcla. Como ejemplo de un reactor
abierto apropiado, cı́tese un bombo tipo hormigonera.
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A continuación de la hidrólisis quı́mica, el producto crudo obtenido se elabora de modo habitual en
sı́. Por regla general, la elaboración comprende en este caso
a) un o varios pasos de filtración, que sirven esencialmente para la eliminación de hidróxido de cromo
formado. En este caso la filtración se efectúa, por motivos de viscosidad, en el intervalo de temperatura de 60 a 100◦C por regla general, en especial de 90 a 95◦ C;
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b) la precipitación de iones calcio, por ejemplo mediante adición de ácido oxálico y separación subsiguiente del oxalato de calcio formado, por ejemplo mediante filtración o mediante adición de
carbonato sódico y separación del carbonato de calcio precipitado;
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c) la concentración del hidrolizado proteico a la concentración deseada.
Los productos obtenidos conforme al procedimiento según la invención son apropiados preferentemente para el empleo en cosméticos y productos alimenticios.
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Los ejemplos siguientes sirven para explicar la invención, y no se deben entender de modo restrictivo.
Ejemplos
1. General
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Los ejemplos según la invención están caracterizados en la tabla 1 con B1 a B3, las comparaciones
con V1 a V2.
2. Ejemplos de ejecución
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2.1. Descripción del procedimiento según la invención
2.1.1. Ejemplo B1
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(a) Hidrólisis enzimática
300 g de virutas de rebajado al cromo se suspendieron a 60◦C en 900 g de agua. A
continuación se ajustó el valor de pH a 9,5 hasta 10,5 mediante adición de hidróxido
cálcico. Se adicionaron 0,6 g de una proteasa alcalina comercial, y la mezcla se mantuvo
1 hora a 55 hasta 60◦C. Durante esta hidrólisis el valor de pH se mantuvo en el intervalo
de 9,5 a 10,5 mediante adición de hidróxido cálcico.
(b) Desactivación de la enzima/filtración
A continuación se calentó a 100◦C para la desactivación de la enzima, y se mantuvo
15 minutos a esta temperatura. Para la separación de hidróxido de cromo, e hidróxido
cálcico no disuelto eventualmente, se filtró a 95◦C.
(c) Hidrólisis quı́mica
Mediante adición de hidróxido cálcico complementario se elevó el valor de pH a 11,0. A
continuación se calentó 30 minutos a 90◦ C para hidrolizar ulteriormente los fragmentos
de hidrolizado de proteı́na de peso molecular superior obtenidos en la primera etapa.
Después se separó mediante filtración hidróxido cálcico no disuelto y óxido de cromo
precipitado. El hidrolizado proteico obtenido de esta manera se analizó a continuación
en esta disolución diluida por medio de espectroscopı́a de absorción atómica para
comprobar su contenido en cromo. Los valores determinados - indicados en µg/ml se pueden deducir de la tabla 1.
(d) Elaboración ulterior
En el filtrado se precipitó y filtró calcio disuelto como oxalato cálcico. A continuación
las disoluciones de hidrolizado de proteı́na se ajustaron a concentraciones de un 40 y
un 50% en peso respectivamente mediante destilación de agua.
2.1.2. Ejemplo B2
El ejemplo B1 se repitió, pero ajustándose en el paso (c) el valor de pH a 11,5 mediante
adición de hidróxido cálcico.
2.1.3. Ejemplo B3
El ejemplo B1 se repitió, pero ajustándose en el paso (c) el valor de pH a 12,5 mediante
adición de hidróxido cálcico.
2.2. Descripción de los ensayos comparativos
2.2.1. Ejemplo comparativo V1
El procedimiento descrito en 2.1.1 se repitió, pero suprimiéndose el paso (c), es decir, la
hidrólisis quı́mica.
2.2.2. Ejemplo comparativo V2
El ejemplo B1 se repitió, pero ajustándose en el paso (c) el valor de pH 10,5 mediante
adición de hidróxido cálcico.
3. Evaluación de los ensayos
Los hidrolizados proteicos obtenidos (B1 a B3, ası́ como V1 y V2), se analizaron respectivamente
en lo que se refiere a su contenido en cromo, y a su comportamiento al almacenaje. Los valores
determinados están reunidos en la tabla 1. Los contenidos en cromo se deben entender en este caso
en µg/ml (“ppm”); estos se refieren a la mezcla acuosa de productos.
Como consta en la tabla 1, los productos obtenidos conforme al procedimiento según la invención (B1
a B3) presentan contenidos en cromo claramente mas reducidos que los productos de la hidrólisis enzimática pura (V1). Además, los productos obtenidos conforme al procedimiento según la invención
permanecieron claros también en el caso de almacenaje.
Que el valor de pH es crı́tico en la hidrólisis quı́mica, se deduce claramente del ensayo V2, en el
cual se puede reconocer que valores de pH demasiado reducidos ocasionan un contenido en cromo
significativamente mas elevado.
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TABLA 1
Ensayo
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Hidrólisis quı́mica
si/no valor de pH duración
Contenido en
cromoa) (µg/ml)
Aspecto del producto concentradob)
inmediatamente después de 3 dı́as
B1
B2
B3
si
si
si
11,0
11,5
12,5
30 min
30 min
30 min
< 0,2
< 0,1c)
< 0,1c)
claro
claro
claro
claro
claro
claro
V1
V2
no
si
10,5
30 min
2,1
0,8
claro
claro
turbio
claro
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a) Referido a la mezcla acuosa diluida de producto; valor medio de tres medidas.
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b) Las afirmaciones en esta columna valen de la misma manera para concentrados de hidrolizado
proteico con un contenido en substancia activa de un 40% en peso, como también de un 50% en
peso.
c) El lı́mite de identificación se situaba en el método de análisis escogido (espectroscopı́a de absorción
atómica) en 0,1 µg/ml, es decir el dato “<0,1” significa que el contenido en cromo se situaba por
debajo del lı́mite de identificación.
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REIVINDICACIONES
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1. Procedimiento para la obtención de hidrolizados proteicos pobres en cromo mediante hidrólisis de
materias primas que contienen cromo y proteı́nas, hidrolizándose parcialmente las materias primas que
contienen cromo y proteı́nas, en primer lugar en medio acuoso, en presencia de un aditivo del grupo de
los óxidos o hidróxidos alcalinoterreos, y en presencia de enzimas proteolı́ticas, caracterizado porque
los hidrolizados parciales de la hidrólisis enzimática - en caso dado tras separación previa de las sales de
cromo insolubles formadas de modo en sı́ conocido -se someten a una hidrólisis quı́mica subsiguiente en
presencia de compuestos alcalinos del grupo de los óxidos o hidróxidos alcalinoterreos a un valor de pH
de 11 a 13.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, llevándose a cabo la hidrólisis enzimática parcial sin una
desnaturalización previa de la materia prima que contiene cromo y proteı́nas.
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3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, empleándose como materia prima que contiene como
y proteı́nas residuos de cuero al cromo, en especial virutas de rebajado al cromo.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, filtrándose los hidrolizados parciales de la
hidrólisis quı́mica que se producen en la hidrólisis enzimática a temperaturas de 80 a 100◦C, en especial
de 90 a 95◦C, para la separación de hidróxido de cromo.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, llevándose a cabo la hidrólisis quı́mica a
temperaturas de 80 a 100◦C, en especial a 90 hasta a 95◦ C.
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6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, llevándose a cabo la hidrólisis quı́mica
durante un intervalo de tiempo de 5 a 60 minutos.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, empleándose como compuesto alcalino para
la hidrólisis quı́mica hidróxido cálcico u óxido cálcico.
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8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, llevándose a cabo los pasos de hidrólisis en
un bombo tipo hormigonera.
9. Empleo de los productos obtenidos según una de las reivindicaciones 1 a 8 en cosméticos o productos alimenticios.
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NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE)
y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la
aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a
España y solicitadas antes del 7-10-1992, no producirán ningún efecto en España en
la medida en que confieran protección a productos quı́micos y farmacéuticos como
tales.
Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluı́da en la mencionada
reserva.
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