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Title:
MICROENCAPSULATED BACTERIAL CONSORTIUM FOR THE DEGRADATION OF GLUTEN INTO SOURDOUGH AND METHOD FOR PRODUCING SAID SOURDOUGH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/072758
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a microencapsulated bacterial consortium for the degradation of gluten, comprising: a) three different strains of commercially available lactic acid bacteria; b) encapsulating agents; c) prebiotics; and d) trehalose; combined with a proteolytic enzyme of bacterial origin and a proteolytic enzyme of fungal origin. Preferably, the microencapsulated bacterial consortium comprises: a) Lactobacillus plantarum ATCC 8014; b) Lactobacillus sanfranciscensis ATCC 27652; c) Lactobacillus brevis ATCC 14869; d) whey protein isolate with 90% protein; e) maltodextrin with a dextrose equivalent of 10; f) gum arabic; g) maguey honey; and h) trehalose; combined with a protease of bacterial origin and a protease of fungal origin. The invention also relates to a method for obtaining the microencapsulated bacterial consortium, to the production of sourdough from same, and to the use of said sourdough for obtaining bread-making products.

Inventors:
PEDROZA-ISLAS RUTH (MX)
Application Number:
PCT/IB2012/002254
Publication Date:
May 15, 2014
Filing Date:
November 06, 2012
Export Citation:
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Assignee:
GONZÁLEZ DE LA TORRE JAVIER (MX)
International Classes:
A21D13/06; A21D8/04; A23L33/00; C12N1/20
Domestic Patent References:
WO2010073283A22010-07-01
WO2002065842A12002-08-29
WO2010073283A22010-07-01
Foreign References:
US20080131556A12008-06-05
US20080131556A12008-06-05
Other References:
DI CAGNO RAFFAELLA ET AL.: "Use of selected sourdough strains of Lactobacillus for removing gluten and enhancing the nutritional properties of gluten-free bread.", JOURNAL OF FOOD PROTECTION JUL 2008, vol. 71, no. 7, 30 June 2008 (2008-06-30), PHILADELPHIA,PA, USA, pages 1491 - 1495, XP008110258
GRECO L ET AL.: "Safety for Patients With Celiac Disease of Baked Goods Made of Wheat Flour Hydrolyzed During Food Processing.", CLINICAL GASTROENTEROLOGY AND HEPATOLOGY, vol. 9, no. 1, 1 January 2011 (2011-01-01), US, pages 24 - 29, XP028171446
RIZZELLO, CG ET AL.: "Highly Efficient Gluten Degradation by Lactobacilli and Fungal Proteases during Food Processing: New Perspectives for Celiac Disease", APPL. ENVIRON. MICROBIOL., vol. 73, no. 14, 2007, pages 4499 - 4507, XP002607417
GREEN, P. H. R.; CELLIER, C.: "Celiac disease", N. ENGL. J. MED., vol. 357, 2007, pages 1731 - 1743
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ARENDT ET AL.: "Impact of sourdough on the texture of bread", FOOD MICROBIOLOGY, vol. 24, 2007, pages 165 - 174, XP005660892, DOI: doi:10.1016/j.fm.2006.07.011
DE VUYST, L.; VANCANNEYT, M.: "Biodiversity and identification of sourdough lactic acid bacteria", FOOD MICROBIOLOGY, vol. 24, 2007, pages 120 - 127, XP005660885, DOI: doi:10.1016/j.fm.2006.07.005
DI CAGNO, R. ET AL.: "Proteolysis by sourdough lactic acid bacteria: Effects on wheat Flour protein fractions and gliadin peptides involved in human cereal intolerante", APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, vol. 68, 2002, pages 623 - 633, XP002607419, DOI: doi:10.1128/AEM.68.2.623-633.2002
DE ANGELIS, M. ET AL.: "VSL#3 probiotic preparation has the capacity to hydrolyze gliadin polypeptides responsable for Celiac Sprue probiotics and gluten intolerante", BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA, vol. 1762, no. 1, 2005, pages 80 - 93
WIESER, H.: "Chemistry of Gluten proteins", FOOD MICROBIOLOGY, vol. 24, 2007, pages 115 - 119, XP005660884, DOI: doi:10.1016/j.fm.2006.07.004
DI CAGNO, R. ET AL.: "Sourdough bread made from wheat and nontoxic flours and started with selected lactobacilli is tolerated in celiac sprue patients", APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, vol. 70, no. 2, 2004, pages 1088 - 1096, XP002461845, DOI: doi:10.1128/AEM.70.2.1088-1096.2004
RIZZELLO ET AL.: "Highly efficient gluten degradation by lactobacilli and fungal proteases during food processing: new perspectives for celiac disease", APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, vol. 73, no. 14, 2007, pages 4499 - 4507, XP002607417, DOI: doi:10.1128/AEM.00260-07
See also references of EP 2818048A4
Attorney, Agent or Firm:
CHAGOYA-CORTES, Hector, Elias (MX)
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Claims:
NOVEDAD DE LA INVENCION

REIVINDICACIONES

1. Un consorcio bacteriano microencapsulado para la degradación de gluten, caracterizado porque comprende: a) tres cepas diferentes de bacterias ácido- lácticas comercialmente disponibles; b) agentes encapsulantes; c) prebióticos; y d) trehalosa;

en combinación con una enzima proteolítica de origen bacteriano y una enzima proteolítica de origen fúngico.

2. Un consorcio bacteriano microencapsulado, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque las tres cepas de bacterias ácido-lácticas son Lactobacillus plantarum ATCC 8014, Lactobacillus sanfranciscensis ATCC 27652 y Lactobacillus brevis ATCC 14869.

3. Un consorcio bacteriano microencapsulado, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los agentes encapsulantes se seleccionan del grupo que comprende proteína aislada de suero de leche con 90% de proteína, maltodextrina con un equivalente de dextrosa de 10, goma arábiga, goma de mezquite, alginato de sodio, pectina, proteína aislada de soya, caseína y combinaciones de los mismos.

4. Un consorcio bacteriano microencapsulado, de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque los agentes encapsulantes son proteína aislada de suero de leche con 90% de proteína, maltodextrina con un equivalente de dextrosa de 10, goma arábiga y combinaciones de los mismos.

5. Un consorcio bacteriano microencapsulado, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los prebióticos se seleccionan del grupo que comprende polidextrosa, inulina y miel de maguey,

6. Un consorcio bacteriano microencapsulado, de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque el prebiótico es miel de maguey.

7. Un consorcio bacteriano microencapsulado, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la enzima proteolítica de origen bacteriano y la enzima proteolítica de origen fúngico, se seleccionan entre enzimas utilizadas comúnmente para panificación.

8. Un consorcio bacteriano microencapsulado, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende: a) Lactobacillus plantarum ATCC 8014; b) Lactobacillus sanfranciscensis ATCC 27652; c) Lactobacillus brevis ATCC 14869; d) proteína aislada de suero de leche con 90% de proteína; e) maltodextrina con un equivalente de dextrosa de 10; f) goma arábiga; g) miel de maguey; y h) trehalosa; en combinación con una enzima proteolítica de origen bacteriano y una enzima proteolítica de origen fúngico.

9. Un consorcio bacteriano microencapsulado, de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque comprende: a) Lactobacillus plantarum ATCC 8014; b) Lactobacillus sanfranciscensis ATCC 27652; c) Lactobacillus brevis ATCC 14869; d) de 40 a 60% de proteína aislada de suero de leche con 90% de proteína; e) de 10 a 20 % de maltodextrina con un equivalente de dextrosa de 10; f) de 20 a 80% de goma arábiga; g) de 1 a 10% de miel de maguey; y h) trehalosa;

en combinación con 0.005 a 0.03% de una enzima proteolítica de origen bacteriano y 0.001 a 0.02% de una enzima proteolítica de origen fúngico.

10. Un proceso para obtener un consorcio bacteriano microencapsulado para la degradación de gluten, caracterizado porque comprende:

a) reactivar por separado cada cepa de bacterias ácido-lácticas;

b) cuando cada cepa está activa, cultivar por separado en medio de cultivo líquido hasta alcanzar la concentración deseada de cada cepa;

c) para cada cepa, eliminar el medio de cultivo sobrante para concentrar los microorganismos, preferiblemente mediante centrifugación, obteniendo una pastilla;

d) por separado, resuspender la pastilla obtenida para cada cepa en suspensión salina y ajustar al volumen necesario;

e) mezclar las cantidades necesarias de cada cepa y llevar a un volumen final;

f) disolver los agentes encapsulantes en agua, en las proporciones adecuadas para tener de un 20 a un 30% de sólidos disueltos;

g) añadir los prebióticos y la trehalosa;

h) inocular con la mezcla de las tres cepas de bacterias ácido-ácticas, de tal manera que se obtengan aproximadamente 1010 UFC de dicha mezcla de tres cepas de bacterias ácido-lácticas por cada gramo de microencapsulado en polvo; y

i) secar, preferiblemente mediante un secador por aspersión, a una temperatura de entrada de entre 110 y 160°C, y a una temperatura de salida de entre 60 y 80°C, con una velocidad de alimentación de entre 20 y 50 mL/min.

11. Un proceso para obtener un consorcio bacteriano microencapsulado, de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el secado se lleva a cabo mediante un secador por aspersión, a una temperatura de entrada de 150 °C, y a una temperatura de salida de 80 °C, con una velocidad de alimentación de 22 mL/min.

12. Una masa agria elaborada a partir del consorcio bacteriano microencapsulado de la reivindicación 1 , en combinación con una enzima proteolítica de origen bacteriano y una enzima proteoiítica de origen fúngico, caracterizada porque tiene una concentración de gluten menor a 20 ppm.

13. Una masa agria, de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada además porque tiene una concentración de gluten menor a 10 ppm.

14. Una masa agria, de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada además porque la concentración de gluten menor a 20 ppm se logra después de 3 horas de fermentación, preferiblemente después de 31 horas de fermentación.

15. Un proceso para elaborar una masa agria a partir de un consorcio bacteriano microencapsulado para la degradación de gluten, en combinación con una enzima proteoiítica de origen bacteriano y una enzima proteoiítica de origen fúngico, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

i) mezclar 30 a 60% de harina con 40 a 80% de agua para obtener una masa con un rendimiento de masa de 150 a 475, preferiblemente de 150 a 160;

¡i) adicionar 0.005 a 0.03% de enzima proteoiítica de origen bacteriano y 0.001 a 0.02% de enzima proteoiítica de origen fúngico previamente disueltas en el agua de amasado;

iii) adicionar el consorcio bacteriano microencapsulado de tal manera que se tengan aproximadamente 1010 UFC/g de harina;

iv) mezclar; y

v) fermentar durante 3 a 48 horas, preferiblemente durante 28 a 35 horas, a una temperatura de 30 a 37°C, y a una humedad relativa de 70 a 92%, preferiblemente de 75 a 80%.

16. Un proceso para elaborar una masa agria, de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque la harina utilizada en la etapa i) se selecciona entre harina de trigo, harina de centeno y harina de avena.

17. Un proceso para elaborar una masa agria, de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque la harina es harina de trigo.

18. Un proceso para elaborar una masa agria, de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque la fermentación se lleva a cabo durante 31 horas, a una temperatura de 35° C y una humedad relativa de 76%.

19. Un producto de panificación elaborado a partir de la masa agria de la reivindicación 12, caracterizado porque es libre de gluten.

20. Un producto de panificación, de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque es un pan dulce.

Description:
"CONSORCIO BACTERIANO MICROENCAPSULADO PARA LA DEGRADACIÓN DE

GLUTEN EN MASAS AGRIAS Y PROCESO DE ELABORACIÓN DE LAS MISMAS"

CAMPO DE LA INVENCION

La presente invención está relacionada con la industria alimenticia para la elaboración de pan y sus derivados, y más particularmente está relacionada con un consorcio bacteriano para la degradación de gluten en masas agrias y el proceso de elaboración de las mismas, así como con la elaboración de productos de panificación utilizando dichas masas agrias libres de gluten.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

La enfermedad celiaca es un trastorno del sistema inmunológico, de origen genético, inducido por el consumo de gluten, el cual es una proteína que se encuentra presente en el trigo, el centeno y la cebada. Esta se digiere de forma deficiente en el tracto gastrointestinal superior de los seres humanos. El gluten está compuesto de dos fracciones, gliadina y glutenina. Las gliadinas son solubles en alcohol y contienen la mayor cantidad de los componentes tóxicos para los celiacos (Green, P.H.R. y Cellier, C. 2007. Celiac disease. N. Engl. J. Med.; 357:1731-1743).

Cuando un paciente con enfermedad celiaca consume algún alimento que contiene gluten, su sistema inmunológico responde de tal forma que daña o destruye las vellosidades intestinales, lo cual provoca que los nutrientes de los alimentos no sean absorbidos, causando así una mala nutrición. Los síntomas de la enfermedad celiaca varían según la edad del paciente, siendo los más comunes en niños diarrea, distensión abdominal, vómito y pérdida de peso, mientras que en adultos los síntomas que prevalecen son anemia por deficiencia de hierro, fatiga, dolores de hueso, artritis, osteoporosis, entre otras (National Digestive Diseases information Clearinghouse, Publicación NIH No. 08-4269, 2008).

Hasta hace poco, la enfermedad celiaca, era considerada una enfermedad rara, pero actualmente es una de las intolerancias más comunes, teniendo una incidencia mundial de 1 de cada 150 nacidos, y se estima que sólo el 9% está diagnosticado. De acuerdo a cifras proporcionadas por el Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, en México, hay un volumen aproximado de 2.6 millones de celiacos potenciales (http://celiacosdemexico.org.mx/manifiesto-celiaco).

En la actualidad, el único tratamiento aceptado para la enfermedad celiaca es llevar una dieta libre de gluten de por vida. De acuerdo al Codex Alimentarius, se i considera que un alimento es libre de gluten cuando la concentración de gluten en el mismo es menor de 20 ppm. No obstante, esto representa implicaciones nutricionales negativas tales como una menor ingestión de polisacáridos y por ende menor ingesta energética, la reducción de la flora intestinal benéfica para la salud humana y un incremento en la presencia de patógenos oportunistas. La flora benéfica reducida por las dietas libres de gluten, afecta negativamente la actividad inmunoestimulante y se disminuye la producción de compuestos antünflamatorios.

Es por ello que existe la necesidad de contar con productos libres de gluten, que sean adecuados para el consumo de los pacientes celiacos y, en consecuencia, les permita mejorar su dieta al poder disponer de una mayor variedad de productos alimenticios.

Uno de los productos más importantes en la dieta diaria de los seres humanos es el pan, elaborado principalmente a partir de harina de trigo.

Las propiedades de la masa de trigo dependen fundamentalmente de las proteínas del gluten. En los años recientes se han aplicado diversos tratamientos para mejorar la calidad de estas proteínas o bien, para mejorar el proceso de retención de gas para producir un pan más aireado (Arendt et al., 2007. Impact of sourdough on the texture of bread. Food Microbiology 24:165-174). Uno de estos procesos es la producción de pan por medio de masas agrias.

La función principal de este proceso es leudar la masa para producir un mayor contenido de gas y por tanto un pan más esponjado y con miga más suave.

La masa agria se obtiene con una mezcla de harina (trigo, avena y arroz, etc.) y agua que es fermentada con levaduras y bacterias ácido lácticas (BAL) que generalmente pertenecen al género Lactobacillus (De Vuyst, L. y Vancanneyt, M. 2007. Biodiversity and Identification of sourdough lactic acid bacteria. Food Microbiology 24,120- 127.). El uso de masas agrias ofrece grandes ventajas en la tecnología de buenos horneados, entre las que se encuentran la disminución del pH durante la fermentación, una mejor retención de gas, mayor resistencia de la red del gluten, inhibición de amilasas de la harina, unión del agua con el gluten y los gránulos de almidón, hinchazón de pentosas, solubilización del complejo fitato y prevención de una fermentación deficiente (Di Cagno, R. et al. 2002. Proteolisis by sourdough lactic acid bacteria: Effects on wheat Flour ptotein fractions and gliadin peptides envolved in human cereal intolerante. Applied and Enviromental Microbiology 68: 623-633). Estas masas agrias se combinan con masa fresca para la elaboración del pan.

Asimismo, las BAL utilizadas en la fermentación con masas agrias permite la modificación del gluten durante la elaboración del pan, lo cual permite eliminar las fracciones proteínicas que resultan tóxicas para los enfermos celiacos. No obstante, no todas las bacterias ácido lácticas pueden disminuir la concentración residual de gluten a dosis que pueden tolerar las personas intolerantes al gluten (celiacos), por lo que es necesario seleccionar el tipo de BAL y encontrar una combinación apropiada entre las mismas, utilizando proteasas que coadyuven en la hidrólisis del gluten.

Durante la fermentación, el sistema proteolítico de las BAL libera péptidos de bajo peso molecular y aminoácidos, que promueven la actividad metabólica de los microorganismos, contribuyendo a obtener un mejor sabor y a disminuir el contenido de péptidos alergénicos (De Angelis, M. et al. 2005. VSL#3 probiotic preparation has the capacity to hydrolyze gliadin polypeptides responsable for Celiac Sprue probiotics and gluten intolerante. Biochimica et Biophysica Acta 1762(1 ): 80-93), lo cual abre una gran esperanza para los enfermos celiacos que son sensibles a la fracción gliadina, motivo por el que han sido impedidos del consumo de productos que contengan aún pequeñas proporciones de gluten (Wieser, H. 2007. Chemistry of Gluten proteins. Food Microbiology 24: 115-119; Di Cagno et al., 2002). Estudios realizados en la elaboración de pan de masa agria mostraron que las BAL, bajo condiciones especificas de procesamiento (fermentación de tiempo largo y semi-líquida), tienen la capacidad para hidrolizar la fracción de la gliadina del trigo (Di Cagno, R. et al. 2004. Sourdough bread made from wheat and nontoxic flours and started with selected lactobacilli is tolerated in celiac sprue patients. Applied and Environmental Microbiology 70(2):1088-1096.; De Angelis et al., 2005).

Rizzello et al., (Highly efficient gluten degradation by lactobacilli and fungal proteases during food processing: new perspectives for celiac disease. Applied and Environmental Microbiology 73 (14): 4499-4507, 2007) utilizaron mezclas de cepas no comerciales de Lactobacilli (previamente seleccionadas en base a su capacidad para hidrolizar gliadinas) con proteasas de origen fúngico en diferentes combinaciones, en masas agrias para eliminar la toxicidad de la harina de trigo durante una fermentación relativamente larga. Se observó que la cinética de hidrólisis por Lactobacilli fue altamente eficiente, además de que las proteínas extraídas de la masa agria indujeron la activación de interferón γ; las albúminas, globulinas y gliadinas fueron completamente hidrolizadas, mientras que el 20% de gluteninas permanecieron en la masa agria.

Asimismo, la Solicitud de Patente Estadounidense No. US 2008/0131556 describe una mezcla de por lo menos seis especies de BAL y/o bifidobacterias, disponibles comercialmente. Esta mezcla se puede utilizar en la preparación de masas agrias. Asimismo, cuando a estas formulaciones se les agrega una cantidad suficiente de proteasas microbianas utilizadas comúnmente en panadería, la masa agria fermentada tiene una concentración de gluten menor a 200 ppm, lo cual podría no resultar adecuado para el consumo de un enfermo celiaco. Asimismo, la mezcla para lograr esta degradación resulta compleja debido a que es necesario emplear un gran número de especies, ya que entre más especies de BAL son utilizadas se puede apreciar una mayor degradación de gliadinas.

Por otro lado, la Publicación Internacional No. WO 2010/073283 describe una mezcla que comprende dos tipos de BAL, en combinación con una o más proteasas fúngicas. Después de una fermentación de 12 h, no se detectaron trazas de gliadinas ni de gluteninas. Asimismo, la concentración residual de gluten fue menor de 20 ppm.

Como se puede observar, los cultivos bacterianos ya conocidos en el arte previo para la degradación de gluten presentan ciertas desventajas, tales como el uso de mezclas complejas de BAL (de al menos seis especies) en el caso de las cepas comercialmente disponibles, o bien el uso de cepas específicamente seleccionadas, lo cual implica que es necesario activar, reproducir, lavar y agregar el cultivo en suspensión (inoculo) a la masa, lo que requiere la preparación cotidiana del mismo y un manejo altamente especializado para evitar contaminación, mantenerlo activo en una misma fase de crecimiento y en la proporción adecuada entre especies de BAL y en cantidad suficiente, lo que representa un riesgo latente de contaminación.

Una alternativa para reducir las dificultades que representa elaborar el inoculo cada vez que éste se requiera, es microencapsularlo a fin de producir una cantidad suficiente, lo cual implicaría una reducción del manejo de los cultivos, disminuyendo así riesgos sobre la contaminación y viabilidad de los cultivos ácido- lácticos y favoreciendo la eficiencia del proceso para la degradación de masas de trigo.

La viabilidad y actividad de BAL está determinada por una serie de factores, entre ellos, la velocidad de multiplicación de los cultivos, la capacidad de producción de ácido láctico y acético, el contenido de sólidos totales, la temperatura y el tiempo de incubación, la cantidad de inoculo utilizado, y los residuos de antibióticos, desinfectantes o detergentes (Picot y Lacroix, 2003; Briceño 2005; Desmond et al., 2002; Favaro-Trinidad y Grosso, 2002; Lian et al., 2003; Akalin et al., 2004; Cerdeira et al., 2005; lyer y Kailasapathy, 2005; Ozer et al., 2005; Ann et al., 2007).

Existen diferentes métodos para incrementar la resistencia de las bacterias probióticas a las condiciones adversas, entre los que se encuentra la microencapsulación y la incorporación de micro-nutrientes con función prebiótica (Picot y Lacroix, 2003; Chandramouli et al., 2004; Talwalkar y Kailasapathy, 2004; Cerdeira et al., 2005; lyer y Kailasapathy, 2005; Ann et al., 2007). La microencapsulación ha sido propuesta para incrementar la viabilidad de los probióticos, ya que puede proteger su sensibilidad a los altos niveles de oxígeno, manufactura, almacenamiento, congelación, condiciones ácidas o alcalinas durante el tránsito a través del tracto gastrointestinal (Favaro-Trinidad y Grosso, 2002; Picot y Lacroix, 2003; Chandramouli et al., 2004; iyer y Kailasapathy, 2005; Crittenden et al., 2006; Ann et al., 2007).

Aún cuando la microencapsulación de BAL es ya conocida en el estado de la técnica, a fin asegurar una buena protección por los materiales a encapsular, los cuales serán utilizados durante la fermentación de masas agrias para degradar el gluten, es indispensable hacer una buena selección de las condiciones de secado así como de los medios encapsulantes, lo cual no se encuentra descrito en el estado del arte debido a que el diseño de la pared de la microcápsula es un punto crítico que se realiza en función del tipo específico de material a proteger, del medio en que deben aplicarse las microcápsulas y del mecanismo de liberación del material activo que protegen.

OBJETOS DE LA INVENCION

Teniendo en cuenta los defectos de la técnica anterior, es un objeto de la presente invención proveer un consorcio microbiano microencapsulado de cepas de BAL, el cual en combinación con una enzima proteolítica de origen bacteriano y una enzima proteolítica de origen fungico, resulte apropiado para la producción de masas agrias, y que además sea estable, de rápida activación y fácil manejo, para ser adicionado directamente a la masa de trigo a fin de degradar el gluten, incluyendo las fracciones tóxicas para celiacos.

Asimismo, es otro objeto de la presente obtención obtener masas agrias, en donde el gluten se encuentre degradado, utilizando el consorcio microbiano microencapsulado antes mencionado, y mediante un proceso que resulte sencillo y que se pueda emplear a escala industrial.

Un objeto adicional de la presente invención es obtener un producto de panificación a partir de masas agrias, el cual resulte libre de gluten y sea adecuado para el consumo de pacientes con enfermedad celiaca.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION

Para ello, se ha desarrollado un consorcio bacteriano microencapsulado para la degradación de gluten, el cual comprende: a) tres cepas diferentes de bacterias ácido-lácticas comercialmente disponibles; b) agentes encapsulantes; c) prebióticos; y d) trehalosa; en combinación con una enzima proteolítica de origen bacteriano y una enzima proteolítica de origen fúngico.

Otros aspectos de la invención, consideran un proceso para obtener el consorcio bacteriano microencapsulado para la degradación de gluten; una masa agria elaborada a partir de dicho consorcio bacteriano, en combinación con una proteasa de origen bacteriano y una proteasa de origen fúngico, y la cual tiene una concentración de gluten menor a 20 ppm; el método de elaboración de la masa agria y un producto de panificación libre de gluten obtenido a partir de la masa agria.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Durante el desarrollo de la presente invención, se encontró de manera inesperada que un consorcio bacteriano microencapsulado que comprende tres cepas diferentes de bacterias ácido-lácticas comercialmente disponibles; agentes encapsulantes para brindar una alta protección al consorcio bacteriano y una disolución rápida en el sistema de masas de trigo para que inicie su actividad rápidamente; prebióticos para lograr la mayor sobrevivencia del consorcio; y, trehalosa como un ingrediente nutricional específico de las bacterias que integran, cuando es utilizado en combinación con una enzima proteolítica de origen bacteriano y una enzima proteolítica de origen fúngico, ambas también disponibles comercialmente, es útil para la degradación de gluten durante el proceso de fermentación de masas agrias.

De manera preferida, las cepas de bacterias ácido-lácticas son Lactobacillus plantarum ATCC 8014, Lactobacillus sanfranciscensis ATCC 27652 y Lactobacillus brevis ATCC 14869.

Los agentes encapsulantes se seleccionan del grupo que comprende proteína aislada de suero de leche con 90% de proteína, maltodextrina con un equivalente de dextrosa de 10, goma arábiga, goma de mezquite, alginato de sodio, pectina, proteína aislada de soya, caseína y combinaciones de los mismos, preferiblemente proteína aislada de suero de leche con 90% de proteína, maltodextrina con un equivalente de dextrosa de 10, goma arábiga y combinaciones de los mismos.

Por otro lado, los prebióticos se seleccionan del grupo que comprende polidextrosa, inulina y miel de maguey, preferiblemente miel de maguey.

En cuanto a la enzima proteolítica de origen bacteriano y la enzima proteolítica de origen fúngico, éstas se seleccionan entre enzimas utilizadas comúnmente para panificación.

En una modalidad específica de la invención, el consorcio bacteriano microencapsulado comprende: a) Lactobacillus plantarum ATCC 8014; b) Lactobacillus sanfranciscensis ATCC 27652; c) Lactobacillus brevis ATCC 14869; d) proteína aislada de suero de leche con 90% de proteína; e) maltodextrina con un equivalente de dextrosa de 10; f) goma arábiga; g) miel de maguey; y h) trehalosa; en combinación con una enzima proteolítica de origen bacteriano y una enzima proteolítica de origen fúngico.

Más preferiblemente, el consorcio bacteriano microencapsulado comprende: a) Lactobacillus plantarum ATCC 8014; b) Lactobacillus sanfranciscensis ATCC 27652; c) Lactobacillus brevis ATCC 14869; d) de 40 a 60% de proteína aislada de suero de leche con 90% de proteína; e) de 10 a 20% de maltodextrina con un equivalente de dextrosa de 10; f) de 20 a 80% de goma arábiga; g) de 1 a 10% de miel de maguey; y h) de 0.5 a 5% de trehalosa; en combinación con 0.005 a 0.03% de una enzima proteolítica de origen bacteriano y 0.001 a 0.02% de una enzima proteolítica de origen fúngico.

El microencapsulado se realiza mediante procesos bien conocidos en el estado de la técnica, tal como el secado por aspersión. Por ejemplo, el consorcio bacteriano microencapsulado puede obtenerse de acuerdo a lo siguiente:

a) reactivar por separado cada cepa de bacterias ácido-lácticas;

b) cuando cada cepa está activa, cultivar por separado en medio de cultivo líquido hasta alcanzar la concentración deseada de cada cepa;

c) para cada cepa, eliminar el medio de cultivo sobrante para concentrar los microorganismos, preferiblemente mediante centrifugación, obteniendo una pastilla;

d) por separado, resuspender la pastilla obtenida para cada cepa en suspensión salina y ajustar al volumen necesario;

e) mezclar las cantidades necesarias de cada cepa y llevar a un volumen final;

f) disolver los agentes encapsulantes en agua, en las proporciones adecuadas para tener de un 20 a un 30% de sólidos disueltos;

g) añadir los prebióticos y la trehalosa;

h) inocular con la mezcla de las tres cepas de bacterias ácido-lácticas, de tal manera que se obtengan aproximadamente 10 10 UFC de dicha mezcla de tres cepas de bacterias ácido-lácticas por cada gramo de microencapsulado en polvo; y

i) secar, preferiblemente mediante un secador por aspersión, a una temperatura de entrada de entre 1 0 y 160°C, y a una temperatura de salida de entre 60 y 80°C, con una velocidad de alimentación de entre 20 y 50 mL/min.

De manera preferida, en la etapa e), se mezcla Lactobacillus plantarum ATCC 8014 en una proporción de 10 a 50%, Lactobacillus sanfranciscensis ATCC 27652 en una proporción de 40%, y Lactobacillus brevis ATCC 14869 en una proporción de 10 a 50%.

Preferiblemente, el secado se lleva a cabo mediante un secador por aspersión, a una temperatura de entrada de 150 °C, y a una temperatura de salida de 80 °C, con una velocidad de alimentación de 22 mL/min.

Otro aspecto de la invención considera una masa agria elaborada a partir del consorcio bacteriano microencapsulado de la presente invención, en combinación con una enzima proteolítica de origen bacteriano y una enzima proteolítica de origen fúngico, y en donde la masa agria tiene una concentración de gluten menor a 20 ppm, preferiblemente menor a 10 ppm, resultando adecuada para la elaboración de productos de panificación libres de gluten.

De manera preferida, esta concentración de gluten en la masa agria se logra después de al menos 3 horas de fermentación, más preferiblemente después de 31 horas de fermentación.

El proceso para elaborar las masas agrias de la presente invención comprende las siguientes etapas:

i) mezclar 30 a 60% de harina con 40 a 80% de agua para obtener una masa con un rendimiento de masa de 150 a 475, preferiblemente de 150 a 160;

¡i) adicionar 0.005 a 0.03% de enzima proteolítica de origen bacteriano y 0.001 a 0.02% de enzima proteolítica de origen fúngico previamente disueltas en el agua de amasado;

iii) adicionar el consorcio bacteriano microencapsulado de tal manera que se tengan aproximadamente 10 10 UFC de la mezcla de las tres cepas de bacterias ácido- lácticas por cada gramo de harina;

iv) mezclar; y

v) fermentar durante 3 a 48 horas, preferiblemente de 28 a 35 horas, a una temperatura de 30 a 37°C, y a una humedad relativa de 70 a 92%, preferiblemente 75 a 80%.

La harina utilizada en la etapa i) se selecciona entre harina de trigo, harina de centeno y harina de avena, preferiblemente harina de trigo.

En cuanto a la fermentación, de manera preferida ésta se lleva a cabo durante 31 horas, a una temperatura de 35° C y una humedad relativa de 76%.

Tal como se señaló anteriormente, las masas agrias de la presente invención, obtenidas mediante el proceso antes señalado, tienen una concentración de gluten menor a 20 ppm, preferiblemente menor a 10 ppm. De manera preferida, esta concentración de gluten en las masas agrias se logra después de 3 horas de fermentación.

A partir de estas masas agrias es posible obtener productos de panificación, preferiblemente pan dulce, libres de gluten, los cuales resultan adecuados para el consumo de pacientes con enfermedad celiaca.

La presente invención será mejor entendida a partir de los siguientes ejemplos, los cuales se presentan únicamente con fines ilustrativos para permitir la comprensión cabal de las modalidades preferidas de la presente invención, sin que por ello se implique que no existen otras modalidades no ilustradas que puedan llevarse a la práctica con base en la descripción detallada arriba realizada.

EJEMPLOS

Ejemplo 1

Producción del inoculo

Se obtuvieron de la ATCC, mediante un proveedor, cepas de Lactobacillus plantarum ATCC 8014, Lactobacillus brevis ATCC 14869 y Lactobacillus sanfranciscensis ATCC 27652; las dos primeras se encontraban conservadas en medio sólido y la última se encontraba liofilizada.

A fin de reactivar las cepas, se realizaron siembras en medio Man Rogosa Sharpe (MRS) (DifcoTM, EUA) líquido en tubos de ensayo con tapa de rosca, incubando de 35 a 37°C por 24 a 48 horas o hasta observar crecimiento por aumento de la turbidez.

Cuando los cultivos presentaron esta característica, se pasaron a medio MRS sólido en caja Petri, incubando a la misma temperatura también durante 24 a 48 horas.

Una vez crecidos los microorganismos se transfirieron, cada uno por separado, a un matraz Erlenmeyer de 125 mL con 50 ml_ de medio MRS, incubando durante 8 a 12 horas a 37°C y con agitación de 50 a 100 rpm; éste fue el pre-inóculo.

Transcurrido el tiempo de incubación el cultivo se transfirió nuevamente, en condiciones asépticas, a un matraz Fernbach de 2800 mL con 500 a 1000 mL de medio MRS, el que se incubó a 37°C y de 50 a 150 rpm de agitación durante 10 a 16 horas.

Cada matraz se muestreó para medir la absorbancia del medio (turbidez).

Para eliminar el medio sobrante y concentrar los microorganismos, se colocó el cultivo en botellas de centrífuga de 250 mL sanitizadas con etanol, y se centrifugó a 2000 a 5000 rpm durante 20 minutos.

La pastilla obtenida se resuspendió en solución salina estéril (cloruro de sodio, 9 g/L). Una vez re-suspendidos los microorganismos y ajustados al volumen necesario, el inoculo para microencapsular se preparó también en condiciones asépticas mezclando las cantidades necesarias de cada cepa y llevando al volumen final.

Ejemplo 2

Microencapsulación del consorcio bacteriano

Se seleccionaron como agentes encapsulantes a la proteína aislada de suero lácteo con 90% de proteína por sus propiedades barrera al oxígeno, maltodextrina con un equivalente de dextrosa de 10 y goma arábiga, en diferentes proporciones.

Para apoyar la reactivación de las bacterias del consorcio, se evaluó la adición de tres tipos de agentes prebióticos: polidextrosa, inulina y miel de maguey. Asimismo, fue utilizada trehalosa como un ingrediente nutricional específico para las bacterias que integran el consorcio.

Los agentes encapsulantes se disolvieron en agua en las proporciones adecuadas y para tener de un 20% a un 30% de sólidos disueltos. Se añadieron los prebióticos y la trehalosa y esta dispersión fue inoculada con tal cantidad de consorcio bacteriano para tener 10 10 UFC/g de microencapsulado en polvo.

La mezcla anterior fue secada mediante un secador por aspersión, a una temperatura de entrada de 150 °C y una de salida de 80 °C, con una velocidad de alimentación de 22 mL/min.

Como resultado, se obtuvo el consorcio microbiano microencapsulado en polvo.

Ejemplo 3

Determinación de las proporciones de prebiótico que favorecen el desarrollo de las bacterias ácido-lácticas (BAL)

Tal como se mencionó anteriormente, se evaluó la adición de polidextrosa (P), inulina (I) y miel de maguey (M) al consorcio microencapsulado. Para ello, se experimentó con un diseño de mezclas simplex centroide, tal como se muestra en la Tabla 1 : TABLA 1. Formulaciones de prebióticos evaluados para la microencapsulación del consorcio microbiano

Cada mezcla fue adicionada a su correspondiente dispersión de BAL y material de pared y se secó por aspersión, como se describió antes.

Una vez obtenido el microencapsulado, se tomó 1 g de los polvos y se rehidrataron en agua estéril a 30 °C con agitación. Se tomó una alícuota de 1 mL y se realizaron diluciones seriadas y siembra en placa para determinar el número más probable. Los resultados de la sobrevivencia bacteriana se muestran en la Tabla 2.

TABLA 2. Porcentaje de sobrevivencia de las BAL en función de

la combinación de prebióticos

De acuerdo a lo anterior, se puede observar que la mayor sobrevivencia (98%) se alcanzó cuando el prebiótico fue miel de maguey. Ejemplo 4

Elaboración de las masas agrias

Se utilizó harina de trigo comercial blanca, apta para panificación manual, así como el consorcio bacteriano microencapsulado obtenido conforme al Ejemplo 2, con una concentración de 10 10 UFC/g, y contenido, además de los agentes encapsulantes y trehalosa, miel de maguey como prebiótico.

Como enzimas proteolíticas, se utilizaron una de origen bacteriana (HT Proteolitic 200, Enmex S.A. de C.V., México) y otra de origen fungal (Harizyme G, Enmex S.A. de C.V., México).

Para la elaboración de las masas agrias, se preparó la masa con un RM

(rendimiento de masa) entre 150-160 a partir de la harina de trigo, mezclando 400 g de harina, 150 mL de agua. Se adicionaron 0.08 g de enzima proteolítica de origen bacteriano (HT Proteolitic 200, Enmex S.A. de C.V., México) y 0.12 g de enzima proteolítica de origen fúngico (Harizyme G, Enmex S.A. de C.V., México), ambas previamente disueltas en el agua de amasado. Posteriormente, se adicionaron las microcápsulas del consorcio microbiano de la presente invención, suspendidas en agua, de tal manera que se tuvieran 10 10 UFC/g.

Se mezcló por 8 min en una batidora estándar y se sometió a fermentación 31 h a 35 °C y una humedad relativa de 76%. Se monitoreó el pH durante la fermentación y la intensidad de degradación del gluten al final de la fermentación por análisis electroforético (prueba de Western Blot). Los resultados se presentan en la Tabla 3.

Tabla 3. Cinética de degradación de las masas agrias inoculadas

con el consorcio bacteriano microencapsulado

De acuerdo a los datos mostrados en la tabla, es posible observar una degradación intensiva de la fracción gliadina del gluten por efecto del consorcio bacteriano microencapsulado de la presente invención, en combinación con las enzimas proteolíticas, desde las primeras 3 horas de fermentación.

Ejemplo 5

Elaboración de pan dulce tipo mantecada Astorga con masas agrias por fermentación ácido-láctica

Se elaboró pan dulce tipo mantecada, libre de gluten, utilizando la masa agria obtenida según el Ejemplo 4. Para ello, se batió mantequilla, margarina y azúcar glass empleando la paleta de la amasadora, primero a velocidad baja hasta incorporación, y aumentando después la velocidad y batiendo por 20 minutos más para incorporar la mayor cantidad de aire al batido.

Se agregaron tres yemas de huevo poco a poco, hasta su completa incorporación, y posteriormente se añadió leche, saborizante (naranja, limón y chocolate) y sorbato de potasio.

Se incorporaron a la mezcla anterior la masa agria fermentada según el Ejemplo 4, fécula de maíz, harina nixtamalizada, bicarbonato de sodio y polvo para hornear, previamente mezclados en una bolsa de plástico. Se agregó agua y se batió a velocidad alta por 8 minutos.

Por separado se batieron las claras de los huevos a punto de turrón y se mezclaron con el resto de la masa, a velocidad media para no romper la espuma formada.

La masa fluida se depositó en capacillos colocados en moldes, y se horneó durante 10 minutos a 200 °C.

Ejemplo 6

Evaluación con consumidores de las mantecadas de Astorga

A fin de determinar la aceptación de las mantecadas sabor naranja, limón y chocolate preparadas según el Ejemplo 5 (utilizando masa agria obtenida con el consorcio microbiano microencapsulado, en combinación con enzimas proteolíticas, de la presente invención), en comparación con mantecadas "naturales" elaboradas con masa tradicional, se realizó una evaluación entre los consumidores.

Para ello, se llevó a cabo una prueba con consumidores de las mantecadas de Astorga entre 70 personas de la Universidad Iberoamericana, campus Ciudad de México. Las personas participantes, 50% hombres y 50% mujeres con una edad desde 15 hasta más de 45 años, eran usuarios de pan dulce comercial que lo consuman por lo menos cada 15 días. El nivel de significancia y de confianza de la prueba es de 0.05% y 95%, respectivamente. Los resultados se muestran en la Tabla 4.

TABLA 4. Resultados prueba con consumidores de las mantecadas elaboradas a partir de la masa agria fermentada con el consorcio bacteriano microencapsulado en combinación con proteasas.

Los resultados de la Tabla 4 indican que no hay diferencia significativa al 95% (0.05) con respecto a la mantecada natural en todos los atributos evaluados (apariencia, textura y sabor) y en Aceptación general en las mantecadas sabor naranja y sabor chocolate.

Por el contrario, la mantecada de limón sí presenta diferencia significativa al 95% con respecto a la mantecada natural en todos los atributos evaluados, a favor de la mantecada natural.

De conformidad con lo anteriormente descrito, se podrá observar que el consorcio bacteriano microencapsulado para la degradación de gluten en masas agrias y el proceso de elaboración de las mismas, así como los productos de panificación obtenidos a partir de dichas masas agrias, ha sido ideado para contar con productos libres de gluten, que resulten adecuados para el consumo de enfermos celiacos, y será evidente para cualquier experto en la materia que las modalidades del consorcio bacteriano microencapsulado para la degradación de gluten en masas agrias y el proceso de elaboración de las mismas según se describió, son únicamente ilustrativas más no limitativas de la presente invención, ya que son posibles numerosos cambios de consideración en sus detalles sin apartarse del alcance de la invención. Por lo tanto, la presente invención no deberá considerarse como restringida excepto por lo que exija la técnica anterior y por el alcance de las reivindicaciones anexas.