Los productos de proteína vegetal hidrolizada ( HVP ) son alimentos obtenidos mediante hidrólisis de proteínas y se utilizan como ingredientes para crear un sabor a caldo (caldo) sin las verduras, huesos, cocción a fuego lento u otros elementos estándar necesarios para crear caldo desde cero.
En cuanto al proceso de producción, se puede hacer una distinción entre proteína vegetal hidrolizada con ácido (aHVP), HVP producida enzimáticamente y otros condimentos, por ejemplo, salsa de soja fermentada . Los productos de proteínas vegetales hidrolizadas se utilizan especialmente para completar el sabor de sopas, salsas, productos cárnicos, snacks y otros platos, así como para la producción de sopas y caldos listos para cocinar.
Los tecnólogos alimentarios saben desde hace mucho tiempo que la hidrólisis de proteínas produce un olor y sabor parecido al del caldo de carne. [1] Los hidrolizados han formado parte de la dieta humana durante siglos, especialmente en forma de salsa de soja fermentada o Shoyu . El shoyu, elaborado tradicionalmente a partir de proteína de trigo y soja, se produce en Japón desde hace más de 1.500 años, tras su introducción desde China continental. Los orígenes de la producción de estos materiales mediante 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 proteína vegetal hidrolizada catalizada por ácido por primera vez 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 aptos 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 semillas de uva) y proteínas de maíz ( harina de gluten de maíz ), trigo ( gluten ), guisantes y arroz. [7] El proceso y la materia prima determinan las propiedades organolépticas del producto final. Las proteínas están formadas por cadenas de aminoácidos unidos mediante enlaces amida . Cuando se somete a hidrólisis (hidrolizada), la proteína se descompone en los aminoácidos que la componen.
En aHVP, el ácido clorhídrico se utiliza para la hidrólisis. Luego, el ácido restante se neutraliza mezclándolo con un álcali como hidróxido de sodio , lo que deja sal de mesa , que constituye hasta el 20% del producto final (proteína vegetal hidrolizada con ácido, aHVP).
En la HVP enzimática (eHVP), las proteasas se utilizan para descomponer las proteínas en 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. La PVHa suele ser de color marrón oscuro y tiene un sabor fuerte y sabroso, mientras que la PVHe suele tener un color más claro y un sabor suave y sabroso. [9] [10]
Los hidrolizados ácidos se producen a partir de diversas fuentes de proteínas comestibles, siendo las más comunes la soja, el maíz, el trigo y la caseína. Para la producción de aHVP, las proteínas se hidrolizan cociéndolas 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 hasta 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 mediante filtración. y luego más refinado. [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 las especificaciones requeridas. Después de una filtración final, la aHVP puede, según la aplicación, enriquecerse con componentes aromatizantes adicionales . Posteriormente, el producto se puede almacenar como líquido con un 30-40 % de materia seca o, alternativamente, se puede secar por aspersión o al vacío y seguir utilizándose como ingrediente alimentario. [11]
Cien libras (45 kg) de material que contenga 60 % de proteína producirán 100 libras de aHVP, que contiene aproximadamente 40 libras (18 kg) de sal. Esta ganancia de sal se produce durante la etapa de neutralización. [2]
Para el proceso de producción de HVP enzimática, 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 agrega un ácido o una base para igualar 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 (húmico).
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, un 20 % de proteínas (aminoácidos) se analizan como aproximadamente un 3 % de nitrógeno total y un 2 % de amino nitrógeno).
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 glicina. L-leucina. [2] [13]
La tirosina es un aminoácido susceptible a la halogenación durante la hidrólisis con HCl. Para evitar esto, a menudo se agrega fenol a la solución. [14] El alto contenido de grasa también puede reducir el rendimiento de tirosina, pero esto se puede superar desgrasando 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 alimentos, especialmente aquellos sometidos a tratamiento térmico, ya que el grupo amino de la cadena lateral puede reaccionar con otros compuestos, como los azúcares reductores, produciendo productos Maillard. [16] Algunos de los productos de Maillard son lábiles a los ácidos y volverán a convertirse en lisina, [17] y otros compuestos diferentes, [18] lo que lleva a una sobreestimación del contenido de lisina.
Las propiedades organolépticas de la PVH están determinadas no sólo por la composición de aminoácidos, sino también por las diversas sustancias aromáticas distintas de los aminoácidos creadas durante la producción tanto de aHVP como de eHVP. Los aromas se pueden formar mediante la descomposición de aminoácidos, la reacción de Maillard , la ciclación de azúcares y la oxidación de lípidos. [19] Se puede producir una mezcla compleja de aromas similares a mantequilla, carne, [20] [19] caldo de huesos, [19] humo de leña, [21] apio [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 de prácticas europeo 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 secados, es casi inevitable cierta pérdida de sabor. Los fabricantes pueden utilizar HVP para compensarlo. [7] Por lo tanto, la HVP se utiliza en una amplia variedad de productos, como en las industrias de especias, carne, pescado, alimentos finos, refrigerios, sabores y sopas.
El 3-MCPD , un carcinógeno en roedores y sospechoso de ser carcinógeno en humanos, se crea durante la hidrólisis ácida cuando el glicerol liberado de los lípidos (por ejemplo, triglicéridos ) reacciona con el ácido clorhídrico. Se han establecido límites legales para mantener los productos de PVH 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 y la temperatura de reacción (2) la neutralización oportuna del ácido clorhídrico, extendiendo opcionalmente a un paso de hidrólisis alcalina para destruir cualquier 3-MCPD ya formado (3 ) sustitución del ácido clorhídrico por otros ácidos como el ácido sulfúrico . [11]
Es discutible si la proteína vegetal hidrolizada es un alérgeno o no.
Según la legislación europea, el trigo y la soja están sujetos a etiquetado de alérgenos en los términos del Reglamento (UE) 1169/2011 sobre información alimentaria 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 utilizando esas 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 la aHVP no es alergénica, ya que las proteínas se degradan a aminoácidos individuales que probablemente no desencadenen una reacción alérgica. Un estudio de 2010 ha demostrado que aHVP no contiene trazas detectables de proteínas o péptidos reactivos a IgE. Esto proporciona pruebas sólidas de que es muy poco probable que la aHVP desencadene una reacción alérgica en personas intolerantes o alérgicas a la soja o al trigo. [25] Estudios anteriores en animales revisados por pares realizados en 2006 también indican que los perros hipersensibles a la soja no reaccionan al hidrolizado de soja, una fuente de proteína propuesta para los perros sensibles a la soja. [26]
Hay informes de un aHVP de grado cosmético , Glupearl 19S (GP19S), que induce anafilaxia cuando está presente en el jabón. A diferencia del aHVP alimentario, este aHVP de trigo japonés está sólo ligeramente hidrolizado. [27] La condición química inusual hace que GP19S sea más alergénico que el gluten puro. [28] En respuesta, se han desarrollado regulaciones más nuevas para la proteína de trigo hidrolizada cosmética, que requieren una masa molecular promedio de menos de 3500 Da, aproximadamente 35 residuos de largo. 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 largo, para desencadenar una reacción de hipersensibilidad 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 es capaz de hacer que los garbanzos y los guisantes sean completamente no inmunorreactivos, pero la papaína sólo logra una reducción parcial. Alcalase tampoco puede hacer que los frijoles blancos no reaccionen debido a los factores antinutricionales que impiden la digestión completa. [29] La alcalasa, pero no "Flavourzyme" (una mezcla comercial de proteasa de Aspergillus oryzae [12] para la producción de eHVP), es capaz de hacer que el maní tostado no sea reactivo. [30]
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