Los productos de proteína vegetal hidrolizada ( PVH ) son alimentos obtenidos por hidrólisis de proteínas y se utilizan como ingredientes para crear un sabor a caldo sin verduras, huesos, cocción a fuego lento u otros elementos estándar para crear caldo desde cero.
En cuanto al proceso de producción, se puede distinguir entre proteína vegetal hidrolizada ácida (PVHA), proteína vegetal hidrolizada enzimáticamente y otros condimentos, como por ejemplo la salsa de soja fermentada . Los productos de proteína vegetal hidrolizada se utilizan sobre todo para redondear el sabor de sopas, salsas, productos cárnicos, aperitivos y otros platos, así como para la producción de sopas y caldos listos para cocinar.
Los tecnólogos de alimentos saben desde hace mucho tiempo que la hidrólisis de proteínas produce un olor y un sabor similares al del caldo de carne. [1] Los hidrolizados han formado parte de la dieta humana durante siglos, en particular en forma de salsa de soja fermentada o Shoyu . El shoyu, elaborado tradicionalmente a partir de trigo y proteína de soja, se produce en Japón desde hace más de 1500 años, tras su introducción desde China continental. Los orígenes de la producción de estos materiales a través de la hidrólisis ácida de proteínas (aHVP) se remontan a la escasez y los desafíos económicos de la obtención de extractos de carne durante las guerras napoleónicas. [2]
En 1831, Berzelius obtuvo productos con sabor a caldo de carne al hidrolizar proteínas con ácido clorhídrico. [3] Julius Maggi produjo industrialmente por primera vez proteína vegetal hidrolizada catalizada por ácido en 1886. [4]
En 1906, Fischer descubrió que los aminoácidos contribuían al sabor específico. [5] En 1954, D. Phillips descubrió que el olor del caldo requería la presencia de proteínas que contenían treonina . [6] Otra sustancia importante que da un sabor característico es el ácido glutámico .
Casi todos los productos ricos en proteínas son adecuados para la producción de HVP. Hoy en día, se elabora principalmente a partir de recursos proteicos de origen vegetal, como semillas oleaginosas desgrasadas (harina de soja, harina de semilla de uva) y proteína de maíz ( harina de gluten de maíz ), trigo ( gluten ), guisante y arroz. [7] El proceso y la materia prima determinan las propiedades organolépticas del producto final. Las proteínas consisten en cadenas de aminoácidos unidos a través de enlaces amida . Cuando se somete a hidrólisis (hidrolizado), la proteína se descompone en sus aminoácidos componentes.
En la proteína vegetal hidrolizada con ácido, se utiliza ácido clorhídrico para la hidrólisis. El ácido restante se neutraliza luego mezclándolo con un álcali como el hidróxido de sodio , lo que deja como resultado la sal de mesa , que constituye hasta el 20% del producto final (proteína vegetal hidrolizada con ácido, proteína vegetal hidrolizada con ácido).
En la HVP enzimática (eHVP), se utilizan proteasas para descomponer las proteínas a un pH más neutro y temperaturas más bajas. [8] La cantidad de sal se reduce considerablemente.
Debido a las diferentes condiciones de procesamiento, los dos tipos de HVP tienen diferentes perfiles sensoriales. El aHVP suele ser de color marrón oscuro y tiene un fuerte sabor salado, mientras que el eHVP suele ser de color más claro y tiene un suave sabor salado. [9] [10]
Los hidrolizados ácidos se producen a partir de varias fuentes de proteínas comestibles, siendo la soja, el maíz, el trigo y la caseína las más comunes. Para la producción de aHVP, las proteínas se hidrolizan cocinándolas con ácido clorhídrico diluido (15-20 %), a una temperatura entre 90 y 120 °C durante hasta 8 horas. Después de enfriar, el hidrolizado se neutraliza con carbonato de sodio o hidróxido de sodio a un pH de 5 a 6. Durante la hidrólisis, se genera un material polimérico extraño conocido como humina , que se forma a partir de la interacción de fragmentos de carbohidratos y proteínas, y posteriormente se elimina por filtración y luego se refina aún más. [11]
La fuente de la materia prima, la concentración del ácido, la temperatura de la reacción, el tiempo de la reacción y otros factores pueden afectar las propiedades organolépticas del producto final. Se puede emplear un tratamiento con carbón activado para eliminar los componentes de sabor y color, según la especificación requerida. Después de una filtración final, el aHVP puede, según la aplicación, ser fortificado con componentes saborizantes adicionales . Posteriormente, el producto puede almacenarse como líquido con un 30-40% de materia seca, o alternativamente puede secarse por aspersión o al vacío y luego usarse como ingrediente alimentario. [11]
Cien libras (45 kg) de material que contiene 60% de proteína rendirán 100 libras de aHVP, que contiene aproximadamente 40 libras (18 kg) de sal. Esta ganancia de sal ocurre durante el paso de neutralización. [2]
Para el proceso de producción de HVP enzimático, se utilizan enzimas para descomponer las proteínas. Para descomponer la proteína en aminoácidos, se añaden proteasas a la mezcla de proteína desgrasada y agua. Debido a la sensibilidad de las enzimas a un pH específico, se añade un ácido o una base para que coincida con el pH óptimo. Dependiendo de la actividad de las enzimas, se necesitan hasta 24 horas para descomponer las proteínas. La mezcla se calienta para inactivar las enzimas y luego se filtra para eliminar los carbohidratos insolubles (humina).
Dado que no se forma sal durante el proceso de producción, los fabricantes pueden agregar sal a las preparaciones de eHVP para extender la vida útil o para proporcionar un producto similar al aHVP convencional.
Una mezcla de proteasas comúnmente utilizada es "Flavourzyme", extraída de Aspergillus oryzae . [12]
El aHVP líquido normalmente contiene 55% de agua, 16% de sal, 25% de sustancias orgánicas (de las cuales 20% de proteínas (aminoácidos) analizadas como aproximadamente 3% de nitrógeno total y 2% de nitrógeno amínico).
Muchos aminoácidos tienen un sabor amargo o dulce. En muchos procesos comerciales, los aminoácidos no polares como la L-leucina y la L-isoleucina suelen eliminarse para crear hidrolizados con un carácter más suave y menos amargo. Se sabe que el D-triptófano, la D-histidina, la D-fenilalanina, la D-tirosina, la D-leucina, la L-alanina y la glicina son dulces, mientras que el amargor se asocia con el L-triptófano, la L-fenilalanina, la L-tirosina y la L-leucina. [2] [13]
La tirosina es un aminoácido susceptible a la halogenación durante la hidrólisis con HCl. Para evitarlo, a menudo se añade fenol a la solución. [14] Un alto contenido de grasa también puede reducir los rendimientos de tirosina, pero esto se puede solucionar desengrasando las muestras antes de la hidrólisis ácida. [15]
La lisina es estable en condiciones estándar de hidrólisis ácida y, en proteínas puras y alimentos no tratados térmicamente, se puede determinar fácilmente mediante hidrólisis con HCl. Los problemas aparecen cuando se procesan los alimentos, especialmente aquellos sometidos a tratamiento térmico, ya que el grupo amino de la cadena lateral puede reaccionar con otros compuestos, como azúcares reductores, produciendo productos de Maillard. [16] Algunos de los productos de Maillard son lábiles en presencia de ácidos y volverán a convertirse en lisina, [17] y otros compuestos diferentes, [18] lo que lleva a una sobrestimación del contenido de lisina.
Las propiedades organolépticas de la PVH están determinadas no solo por la composición de aminoácidos, sino también por las diversas sustancias que aportan aroma además de los aminoácidos creados durante la producción de la PVH a y la PVH e. Los aromas se pueden formar a través de la descomposición de aminoácidos, la reacción de Maillard , la ciclización de azúcares y la oxidación de lípidos. [19] Se puede producir una mezcla compleja de aromas similares a la mantequilla, la carne, [20] [19] el caldo de huesos, [19] el humo de madera, [21] el apio de monte [22] y muchas otras sustancias, dependiendo de las condiciones de reacción (tiempo, temperatura, método de hidrólisis, materia prima adicional como xilosa y especias). [19] [23]
Según el Código Europeo de Prácticas para Caldos y Consomés, los productos proteicos hidrolizados destinados a la venta al por menor corresponden a estas características: [24]
Cuando los alimentos se producen enlatados, congelados o deshidratados, es casi inevitable que se pierda algo de sabor. Los fabricantes pueden utilizar HVP para compensarlo. [7] Por lo tanto, el HVP se utiliza en una amplia variedad de productos, como en las industrias de especias, carnes, pescados, alimentos refinados, aperitivos, sabores y sopas.
El 3-MCPD , un carcinógeno en roedores y un presunto carcinógeno humano, se crea durante la hidrólisis ácida a medida que el glicerol liberado de los lípidos (por ejemplo, los triglicéridos ) reacciona con el ácido clorhídrico. Se han establecido límites legales para mantener los productos aHVP seguros para el consumo humano. Los fabricantes de aHVP pueden reducir la cantidad de 3-MCPD a límites aceptables mediante (1) un control cuidadoso del tiempo de reacción y la temperatura (2) una neutralización oportuna del ácido clorhídrico, que opcionalmente se extiende a un paso de hidrólisis alcalina para destruir cualquier 3-MCPD ya formado (3) la sustitución del ácido clorhídrico por otros ácidos como el ácido sulfúrico . [11]
Es controvertido si la proteína vegetal hidrolizada es un alérgeno o no.
Según la legislación europea, el trigo y la soja están sujetos al etiquetado de alérgenos en virtud del Reglamento (UE) 1169/2011 sobre la información alimentaria facilitada al consumidor. Dado que el trigo y la soja utilizados para la producción de PVH no están exentos del etiquetado de alérgenos por razones formales, el PVH producido a partir de estas materias primas debe etiquetarse con una referencia al trigo o la soja en la lista de ingredientes.
Sin embargo, hay pruebas sólidas que indican que al menos el aHVP no es alergénico, ya que las proteínas se degradan a aminoácidos individuales que no es probable que desencadenen una reacción alérgica. Un estudio de 2010 ha demostrado que el aHVP no contiene trazas detectables de proteínas o péptidos reactivos a la IgE. Esto proporciona una evidencia sólida de que es muy poco probable que el aHVP desencadene una reacción alérgica en personas que son intolerantes o alérgicas a la soja o al trigo. [25] Estudios anteriores revisados por pares en animales realizados en 2006 también indican que los perros hipersensibles a la soja no reaccionan al hidrolizado de soja, una fuente de proteína propuesta para perros sensibles a la soja. [26]
Existen informes de que una proteína hidrolizada de trigo de grado cosmético , Glupearl 19S (GP19S), induce anafilaxia cuando está presente en el jabón. A diferencia de la proteína hidrolizada de trigo de grado alimenticio, esta proteína hidrolizada de trigo japonesa está hidrolizada muy levemente. [27] La condición química inusual hace que la GP19S sea más alergénica que el gluten puro. [28] En respuesta, se han desarrollado nuevas regulaciones para la proteína hidrolizada de trigo de grado cosmético, que requieren una masa molecular promedio de menos de 3500 Da, aproximadamente 35 residuos de longitud. En teoría, "un alérgeno debe tener al menos 2 epítopos de unión a IgE, y cada epítopo debe tener al menos 15 residuos de aminoácidos de longitud, para desencadenar una reacción de hipersensibilidad de tipo 1". Los experimentos también muestran que este grado de hidrólisis es suficiente para no desencadenar la unión de IgE en pacientes alérgicos a GP19S. [27]
La alergenicidad de la eHVP depende de la fuente de alimento específica y de la enzima utilizada. La alcalasa puede hacer que los garbanzos y los guisantes verdes sean completamente no inmunorreactivos, pero la papaína solo logra una reducción parcial. La alcalasa tampoco puede hacer que los frijoles blancos sean no reactivos debido a los factores antinutricionales que impiden una digestión completa. [29] La alcalasa, pero no "Flavourzyme" (una mezcla comercial de proteasas de Aspergillus oryzae [12] para la producción de eHVP), puede hacer que el maní tostado sea no reactivo. [30]
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