1 I n f .Técn lnst. Inv. Pesq. 1 49 1 1977 1

Fabricación de hidrolizados de proteína de pescado"

Por

M . LÓPEZ-BENITO y G. SAMPEDRO * *

INTRODUCCIÓN

En trabajos anteriores, LÓPEZ-BENITO y GIL (1974); LÓPEZ-BENITO, GIL y PASTORIZA (1976), se abordó el estudio de la fabricación de concentrado de proteína de pescado,, empleando como materia prima especies de bajo precio. En dichos estudios se ensayaron los métodos de fabricación de concentrado de proteína por extracción con alcohol isopropílico, por ata- que alcalino y por el método ácido, habiéndose obtenido un producto final cuyo contenido proteico era del 90-96 O/O y el valor de grasa del 0,Ol-0,l %.

En este trabajo, se ensaya la fabricación de hidrolizados de proteína de pescado, utilizando también como materia prima una especie de pescado depreciada, el jurel, Trachurus trachurus (L) y como agente hidrolizante, el tratamiento ácido en unos casos y el enzimático en otros.

Se pueden obtener así productos líquidos, o sólidos totalmente solubles de elevado contenido proteico y bajo contenido graso.

Los métodos de fabricación de estos hidrolizados no son complicados y se pueden realizar con equipos sencillos. Para la obtención de productos líquidos, no es necesaria la instalación de costosos sistemas de atomiza- dores como ocurre cuando se trata de fabricar un producto desecado.

En cualquier caso, los métodos de hidrólisis permiten el aprovechamien- to de pescados baratos y de desperdicios de pescado y resultan de gran utilidad en áreas en las que se concentran grandes cantidades de pescado cuyo transporte sería costoso.

Recibido el 14 de febrero de 1977. " Laboratorio del Instituto de Investigaciones Pesqueras. Muelle de Bouzas. Vigo.

PARTE EXPERIMENTAL Hidrólisis ácida

Hemos ensayado la hidrólisis del pescado con ácido clorhídrico 6N a 110" C en un reactor a reflujo durante 26 horas, proceso que puede redu- cirse a 16 horas si se trabaja en8 autoclave a presión manteniendo la tem- peratura a 120" C.

En nuestras experiencias, hemos utilizado como materia prima jurel, descabezado, eviscerado, sin piel ni espinas. El músculo del pescado pre- viamente troceado, se mezcla con agua en relación 1 : 5, se tritura y se calienta agitando la masa a 97" C durante 20 minutos hasta conseguir una suspensión acuosa de la pasta de pescado. Se filtra, de la fase acuosa se separa por centrifugación el aceite, y la torta sólida se trata en un reactor con ácido clorhídrico 6N previamente calentado a 80" C y en una relación peso pasta de pescado/volumen de CI H = 1 : 4. Se eleva la temperatura en el reactor de hidrólisis a 110" C y se mantiene este tratamiento durante 26 horas.

Finalizada la hidrólisis ácida, se procede a la neutralización a 75" C con carbonato sódico hasta alcanzar un pH = 5,7. Durante esta neutraliza- ción se precisa una enérgica agitación de toda la masa.

Se filtra y se obtiene un líquido transparente de color amarillo ámbar que constituye el hidrolizado ácido de proteína y que se conserva en frigo- rífico a temperatura de 8-10" C.

Hidrólisis enzimática

El músculo de jurel, sin piel ni espinas, se trocea, se le añade agua en proporción 4 : 1 con respecto al peso de pescado, y se agita en un reactor toda la masa, manteniéndose la temperatura a 65" C. Se adiciona disolu-

H l D R O L l S l S CIH 6N

PESCADO

Fig. 1. -Esquema de la fabricación de hidrolizado de proteína de jurel por el método ácido.

DESCABEZADO FILETEADO

EVISCERADO P E L A D O i !%

ción acuosa de papaína de forma que la proporción entre el peso del enzima y el del pescado sea de 1 : 100, 2 : 100 y 4 : 100 según los casos. Asimismo los tiempos de hidrólisis varían según las diferentes experiencias que he- mos realizado, entre 60 minutos y 24 horas.

Al final del proceso se ha solubilizado la masa de pescado hasta alcan- zar el aspecto de un Iíquido amarillento.

Una vez finalizada la hidrólisis enzimática, se eleva la temperatura has- ta alcanzar los 80" C, manteniéndose la masa líquida en estas condiciones durante 10 minutos al objeto de inactivar la acción enzimática de la papaína.

Se centrifuga el Iíquido, para separar la fase oleosa y residuos sólidos formados por proteína no hidrolizada.

El Iíquido centrifugado de color amarillo claro se somete a una segunda centrifugación más enérgica para separar los restos de grasa y finalmente se concentra a vacío a 60" C y se deseca, operación ésta que en la indus- tria se realiza en un atomizador.

Hemos escogido la papaína debido a su elevada actividad enzimática en el proceso de hidrólisis. Tiene la ventaja además de que actúa en el intervalo de pH habitual en el pescado, lo que evita tratamientos alcalinos o ácidos. Este enzima fue utilizado por SEN (1962) y SRIPATHY (1962).

RESULTADOS EXPERIMENTALES

Hidrólisis ácida

En la figura 2 se representan los resultados de nuestras experiencias de hidrólisis ácida de músculo de jurel.

En dicha figura se indican a partir del peso inicial del pescado, los rendimientos que se obtienen en cada fase del proceso, así como el con- tenido proteico de los productos intermedios y del hidrolizado final.

En el cuadro 1, se expresan los porcentajes en principios inmediatos del jurel entero, del músculo de jurel y de la torta procedente de la filtración después del tratamiento con agua a 90" C. Puede observarse un incremen-

CUADRO 1

Análisis del jurel en las diferentes etapas del procesamiento antes de proceder a la hidrólisis ácida

Torta procedente Jurel entero Músculo de jurel de la filtración

Humedad O/O 74,38 76,44 75,34 Grasa O/O 5,25 3 8 1 3,20 Proteínas O/O 16,87 20,55 22,19 Cenizas O/O 3,48 1,19 0,34

ter0 con cabeza y vísceras, en el músculo de jurel y en la torta procedente del filtrado después del tratamiento con agua a 90" C previo a la hidrólisis ácida. Los valores medios son 37,64 % , 70,22 O/O y 81,82 O/O respectivamente.

Hidrólisis enzimática

La hidrólisis enzimática da lugar a un producto soluble de elevada ca- lidad, si se compara con productos similares, debido a que durante el pro- cesamiento, en ningún caso se ha sometido el pescado a temperaturas enérgicas, ni a la acción de ácidos, bases o disolventes orgánicos que pu- dieran alterar el valor nutritivo u originar reacciones secundarias. El pH se mantiene en los límites habituales del pescado, por lo que el contenido en aminoácidos no resulta afectado.

Sin embargo el enzima, en este caso la papaína, es capaz de solubilizar la proteína del pescado separando la fase oleosa, proceso éste que da bue-

D E S C A B E Z A D O F l L E T E A D O P E S C A D O

E V l S C E R A D O P E L A D O

I

E N Z I M A T I C A

1

I N A C T I V A C I O N E N Z I M A T I C A

Fig. 3.-Esquema de la fabricación de hidrolizado de proteína de jurel por el método enzimático.

nos resultados tanto en pescados magros, como en pescados de elevado contenido graso como el jurel.

En la figura 4, se representan los resultados que hemos obtenido en la fabricación de hidrolizados enzimáticos del jurel. En ella se resumen, a partir del peso inicial del pescado, los rendimientos que se obtienen del hidrolizado líquido, y del mismo producto desecado, así como el contenido proteico de cada uno de ellos.

El cuadro 4 expresa los resultados obtenidos en nuestras experiencias de hidrólisis enzimática del jurel en función de la concentración de papaína y el tiempo de procesamiento.

Las proporciones entre el peso del enzima y el del pescado han sido las siguientes: 1 : 100, 2 : 100 y 4 : 100, la temperatura mantenida durante la hidrólisis fue de 65" C en todos los casos. Por último los rendimientos en la proteína del producto final no han sufrido variaciones significativas cuando se modificó la concentración de papaína y el tiempo de hidrólisis.

El análisis del hidrolizado enzimático desecado dio los siguientes re- sultados:

Humedad 3,31 '10 Grasa 0,77 ' /O

Proteínas 88,35 '10 Cenizas 5,74 O/O

Hidrólisis enzimática. Grado de hidrólisis

En el cuadro 5 se representan los valores obtenidos durante la hidróli- sis enzimática con papaína entre 0,5 y 23,5 horas para el nitrógeno aminado y el nitrógeno total. El cociente de los mismos da el grado de hidrólisis en la fase líquida, a lo largo del proceso, que nosotros hemos repetido a distintas concentraciones de papaína: 1 %, 2 O/O y 4 %.

Se observa que las diferencias obtenidas en el valor del grado de hi- drólisis, a las distintas concentraciones de papaína ensayadas por nosotros son mínimas; por otra parte el grado de hidrólisis en todos los casos sufre un incremento durante las primeras 5-6 horas de procesamiento. A partir de entonces los valores se mantienen prácticamente invariables.

Ensayos de enriquecimiento de diferentes alimentos con hidrolizado enzimático de proteína de jurel

Con el producto desecado obtenido por hidrólisis enzimática de jurel hemos realizado diversas experiencias, enriqueciendo otros alimentos como leche pasteurizada, leche en polvo, cacao, cacao instantáneo, sopa de pescado y potaje de garbanzos con los siguientes resultados:

Calificación Hidroli-

zado Olor Sabor % [Puntos) [Puntos)

Leche pasteurizada 0,35 1 2 0,70 2 3 Precipita en la ebullición 1 ,O0 4 5 Precipita en la ebullición 2,OO 6 6 Precipita en la ebullición

Leche en polvo

Calificación Hidroli-

zado Olor Sabor VO (Puntos) (Puntos)

Cacao 0,35 1 1 0,70 3 3 Precipita en la ebullición

Cacao soluble instantáneo 0,35 1 1 0,70 2 2

Sopa de pescado

Potaje de garbanzos 0.70 1 1 1 ,o0 1 2 1,50 2 4 2 ,o0 5 7

Baremo de calificación - - --

Olor y sabor - - - - -

Puirtos Calificación

1 No se aprecia 2 3 Ligero 4 5 Apreciable 6 7 Fuerte

Cuando se utiliza como aditivo enriquecedor de otro alimento, concen- trado de proteína obtenido por extracción con disolventes orgánicos, el principal problema es la sensación de arenoso que presenta el alimento al masticarse, cuando el concentrado de proteína alcanza un cierto nivel.

Si se emplea hidrolizado enzimático, el factor limitante es el sabor re- sidual que proporciona dicho hidrolizado.

De nuestras experiencias se deduce, que la leche, es mucho más sen- sible para acusar este sabor residual que las sopas o los platos preparados, no obstante .se puede recurrir a l empleo de saborizantes y sin duda cons- tituiría un interesante campo de trabajo el estudio de diferentes tipos de alimentos para poder determinar aquellos que podrían ser enriquecidos en su contenido proteico con hidrolizado enzimático de pescado.

El hábito alimentario de un determinado tipo de población es decisivo en la calificación organoléptica otorgada a un producto comercial, por ello se podría investigar asimismo la aceptabilidad en diferentes mercados de productos enriquecidos con hidrolizado enzimático, teniendo en cuenta los distintos hábitos alimentarios de los consumidores. Estos hábitos serán decisivos en el momento de escoger el alimento, puesto que es sabido que

Fig. 6.- Máquina picadora de pescado empleada en la fabricación de hidrolizado de pro- teína (Planta Piloto de Conservas del Laboratorio del Instituto de Investigaciones Pesque-

ras de Vigo).

un sabor inaceptable en un producto a base de huevos, podría ser aceptable en quesos, de la misma manera que un olor inaceptable en pollos se puede admitir en perdices o faisanes, o un aroma inaceptable en vinos se acepta en un zumo de frutas.

El concepto de un suplemento proteico barato, estable, manejable, de fácil transporte y elevado valor nutritivo es sin duda muy atrayente, pero el precio y la capacidad de comercialización constituyen el actual proble- ma que al parecer limita la fabricación de estos productos a escala indus- trial. Aunque todavía no se han resuelto todos los problemas tecnológicos que presentan los procesos de fabricación, no existe ninguna razón que impida su resolución en un futuro inmediato.

En diferentes países europeos y americanos, se están realizando es- fuerzos encaminados a obtener concentrados de proteína comerciales a base de pescado.

En los EE. UU. se ha aceptado la utilización de concentrado de proteína de pescado como aditivo alimenticio, s i bien la legislación de aquel país impone ciertas restricciones que se refieren al tipo de especies emplea- das como materia prima. También eru países del Mercado Común, Francia, Holanda, Italia y Alemania Federal se ha desarrollado intensamente el mer- cado de concentrado de proteínas de pescado para fabricar sustitutos de la leche en la alimentación de los bovinos.

Normas de la F A 0 para concentrado de proteína de pescado de uso humano

Estas especificaciones fueron acordadas en i a Reunión Internacional de la FA0 para harinas de pescado celebrada en Roma en marzo de 1961.

En junio de 1961 estas especificaciones fueron revisadas y ligeramente enmendadas por el Grupo de Proteínas de la WHO/FAO/UNICEF. Posterior- mente las Normas fueron discutidas por el Grupo de expertos sobre hari- nas de pescado para consumo humano en la conferencia de la FA0 de Washington de setiembre de 1971.

Los siguientes criterios tienen por objeto garantizar la calidad del con- centrado de proteína de pescado destinado al consumo humano.

1. Materia prima. - Los diferentes tipos de concentrados de proteína de pescado (A, B y C) pueden prepararse a partir del mismo material. Este material no ha de limitarse a músculo de pescado, puede incluir el pescado entero, descabezado y eviscerado, o troceado de forma adecuada. En todos los casos, tendría todas las condiciones para consumo humano.

2. Procesamiento. - Los métodos de procesamiento que podrían utili- zarse para producir los tipos A, B y C de concentrados de proteína de pes- cado no necesitan especificarse con detalle. Sin embargo, las precauciones sanitarias ordinariamente empleadas en producir alimentos humanos de- ben observarse en el manejo del pescado desde su captura al final del pro- cesamiento.

3 . Especificaciones de la producción.

Tipo A Tipo B Tipo C O/o 010 O/o

a) Contenido proteico (con 10 O/O de humedad] Digestibilidad de pepsina Lisina en 100 g de proteína

b) Humedad C] Grasa d) Cloruros e l Silicatos

Mín. 67,5 Mín. 65,5 Mín. 60 Mín. 92 Mín. 92 Mín. 92 Mín. 6,5 Mín. 6,5 Mín. 6,5 Máx. 10 Máx. 10 Máx. 10 Máx. 0,75 Máx. 3 Máx. 10 Máx. 1,5 Máx. 1,5 Máx. 2 Máx. 0,5 Máx. 0,5 Máx. 0,5

Posteriormente las Normas USA-FDA del 2 de febrero de 1967 para el concentrado de proteína de pescado da las siguientes especificaciones:

Disolvente Humedad

O/o

Grasa Proteínas Residuo de disol- O/O O/O vente (p.p.m.)

lsopropanol Máx. 10,O Máx. 0,5 Mín. 75,O Máx. 250

4. Olor y gusto. -El tipo A no debe tener más que un ligero olor y gus- to cuando se humedece con agua hirviendo en un recipiente cerrado. No pueden hacerse especificaciones respecto al tipo B y C a pesar de que muestran una amplia gama de sabores y olores.

Fig. 7.- Máquina hornogenizadora de pescado (Planta Piloto de Conservas del Laboratorio del Instituto de Investigaciones Pesqueras de Vigo].

5 . Estabilidad en el almacenamiento. - El tipo A después de 6 meses de almacenamiento a 27" C y cuando se empaca en un recipiente hermé- ticamente cerrado no tiene un deterioro significativo como se juzga por los aromas que exhala o por la pérdida de la calidad de proteína como se muestra en la digestibilidad y los valores medios adecuados de lisina apre- ciablemente más bajos del mínimo específico.

En los tipos B y C las necesidades son las mismas para la calidad de la proteína, pero no es posible ninguna especificación para el desarrollo de aromas.

7. Seguridad. - El tipo A no deberá presentar aditivos, preservativos, o residuos de disolventes dañinos. Las pruebas de seguridad deberán ha- cerse en por lo menos algunas especies de animales según las normas de la Agencia Oficial apropiada del país donde el producto va a ser utili- zado. Los tipos B y C no contendrán residuos de disolventes ni sustancias como antioxidantes o aromatizantes que no se añadirán a no ser que se permita por la legislación del país. Las pruebas de seguridad con animales son también necesarias como en el tipo A.

Fig. 9.-Separador sólido líquido WESTFALIA (Planta Piloto de Conservas del Laboratorio del Instituto de Investigaciones Pesqueras de Vigo).

8. Métodos1 de análisis.

a) El contenido graso de los tipos A y B deberá determinarse por ex- tracción durante 6 horas con etanol hirviendo o cloroformo-metano1 (2 : 1). El contenido graso del tipo C deberá determinarse por extracción con éter etílico durante 6 horas en un Soxhlet.

b) La lisina adecuada deberá determinarse por el método Carpenter.

C) Anterior a la prueba a gran escala y s i se acepta por las masas con- sumidoras, con intervalos razonables, la valoración biológica de la calidad de la proteína será necesaria. El nivel debería especificarse.

En este trabajo se estudian los diferentes procedimientos de fabricación de hidroli- zados de proteína de pescado por ataque ácido y por acción enzimática con papaína.

Con anterioridad, LÓPEZ-BENITO y GIL (19741; LÓPEZ-BENITO, GIL y PASTORIZA (1976), nos hemos ocupado de los métodos químicos de fabricación de concentrado de proteína empleando pescado como materia prima. El objetivo en todos los casos es la obtención de un producto cuya concentración proteica sea más elevada que la de la materia prima. De esta forma la proteína animal puede añadirse a otros alimentos y suplementar las proteínas vegetales de forma muy efectiva.

El concentrado de proteína puede fabricarse por varios procesos, obteniéndose así distintos productos comerciales con diferentes características, aplicaciones y precios. En líneas generales los métodos de fabricación suelen ser, bien por procedimientos químicos, casi siempre seguidos de una extracción con disolventes orgánicos, o bien por procedi- mientos enzimáticos.

- La ventaja de los métodos enzimáticos reside en que, al no utilizarse tratamientos enérgicos con ácidos o bases y mantenerse temperaturas y pH suaves durante la hidró- lisis, la composición de aminoácidos apenas sufre alteración.

El hidrolizado enzimático, por otra parte, tiene unas propiedades funcionales muy aceptables. Se presenta en forma de un polvo fino de baja densidad, color ligeramente amarillo y de una solubilidad total.

Su composición química media es: humedad, 3,31 O/O; grasa, 0,77 %; proteínas, 88,35 % ; cenizas, 5,74 %, pudiéndose emplear en la fabricación de alimentos que sustituyan a la leche para la crianza de terneros; así se puede paliar la escasez de leche de vaca que se utiliza en la alimentación humana y fabricación de productos lácteos. Otras aplicacio- nes del hidrolizado son la fabricación de sopas, bebidas, platos preparados, pasta de pes- cado y enriquecimiento de otros alimentos.

En algunos casos, los hidrolizados se utilizan en forma líquida evitándose así los com- plicados y costosos sistemas de desecación en atomizadores. Estos hidrolizados líquidos pueden utilizarse directamente, mezclados con patatas para alimento de animales. De cualquier forma la calidad de un hidrolizado depende de la materia prima empleada, y de la meticulosidad e higiene del proceso de fabricación.

SUMMARY

FlSH PROTEIN HYDROLYZATE MANUFACTURING. - In this paper we study the diffe- rent manufacturing procedures of fish protein hydrolyzates by acid-attack and by enzyma- t ic action with papain.

The advantage of enzymatic methods is not to use energic treatments with acids or bases and to keep low ternperatures and pH during the hydrolysis, the amino acid com- position has hardly alteration.

By another way the enzymatic hydrolizate has a very acceptable functional properties. It shows as a low- density and fine powder y t h a slightly yellow colour and a total solubility.

The chernical cornposition average is: Humidity: 3,31 %; fat, 0,77 %; proteins, 88,35 %; ashes, 5,74 %, it can be used for milk substitutes to feed cattle. So we can palliate the scarcity of cow-milk, which is used in the human food and milky product manufacturing. Other applications of the hydrolyzate are: soup rnanufacturing, beverages, pre-cooked foods, flsh-cake and enrichernent of another food.

LOPEZ-BENITO. M. y M. GIL. - 1974. Obtención de concentrado de proteínas a partir de especies de pescado de bajo precio. Inf. Técn. Inst. Inv. Pesq., 15: 3-20.

L6PEZ-BENITO, M.; M. GIL y L. PASTORIZA. - 1976. Concentrado de proteína de jurel (Trachurus trachurus, L.). Propiedades funcionales y utilización industrial. Ibidem, 31: 1-31.

--- 1976. Fabricación de concentrado de proteína de pescado por el método alca- lino. Ibidem, 32: 3-15.

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