Agregado o complejo molecular carotenoide soluble, procedimiento de obtención y sus aplicaciones.

El objeto de la presente invención es solubilizar en agua una matriz oleosa enriquecida en pigmentos carotenoides formando agregados moleculares que acomplejen la fracción carotenoide lo que les proporcionará la solubilidad en agua y una mayor estabilidad física y química sin necesidad de recurrir a una instrumentación costosa

Agregado o complejo molecular carotenoide soluble, procedimiento de obtención y sus aplicaciones.

Sector de la técnica

La presente invención se circunscribe al sector de la química alimentaria, concretamente a la producción de compuestos colorantes y antioxidantes, y más concretamente, a un concentrado carotenoide procesado convenientemente para aportar cualidades funcionales tanto tecnológicas (color, capacidad antioxidante) como fisiológicas (propiedades bioactivas de los carotenoides) a zumos, bebidas y alimentos deshidratados.

Estado de la técnica

Entre todos los compuestos bioactivos, destacan los carotenoides debido a su amplia presencia y distribución, diversidad estructural y a las acciones biológicas que desempeñan en los mamíferos. El interés que despiertan estos compuestos en la industria alimentaria ha evolucionado desde su mero uso como colorantes, para conferir y corregir el color en alimentos, o su empleo como fuente de pro-vitamina A, hasta incluirlos en el amplio catálogo de componentes bioactivos que, una vez incorporados al organismo a través de la dieta, ejercen funciones como antioxidantes, mejoran la comunicación intercelular y potencian el sistema inmune. Como contraposición a las acciones beneficiosas de estos compuestos están la dependencia absoluta de la dieta para incorporar carotenoides a nuestro organismo y una biodisponibilidad muy poco eficiente, debido al carácter liposoluble de los carotenoides. Para contrarrestar estos factores se recomienda una ingesta adecuada de fuentes ricas en carotenoides (frutas, vegetales y aceites) manteniendo unos niveles apropiados de carotenoides en plasma y aquellos tejidos donde desarrollen su actividad.

Sin embargo, la liposolubilidad de los carotenoides dificulta su empleo en alimentos en los que la matriz es hidrofílica, como zumos y bebidas refrescantes. Para diversificar las fuentes de ingesta, la industria alimentaria ha desarrollado procedimientos con los que se facilita la incorporación de carotenoides a alimentos constituidos básicamente por una matriz hidrofílica y así aumentar su bioaccesibilidad.

El primer recurso extendido es la formulación de carotenoides en dispersiones o emulsiones utilizando agentes emulsionantes para obtener una dispersión "aceite en agua". Como en todas las emulsiones los parámetros tamaño de gota y su distribución, son los implicados en la estabilidad, reología, reactividad química y eficiencia fisiológica de la emulsión. En el caso de los carotenoides, la estabilidad de la emulsión no sólo se contabiliza en términos físicos sino también químicos por la sensibilidad de estos compuestos a agentes oxidantes. Más concretamente, para los carotenoides se ha descrito la obtención de microemulsiones como los procedimientos descritos en las patentes US 641774, JP 03-089532, EP 96-610003 y WO 00/00250 (ES), utilizando una amplia variedad de surfactantes, generalmente no iónicos, y/o biopolímeros, tanto proteínas como polisacáridos. La obtención de dispersiones no necesita de una instrumentación compleja o costosa pero la formulación requerida suele contener distintos compuestos para estabilizar tanto física como químicamente la dispersión.

Otro procedimiento para la obtención de soluciones acuosas de carotenoides es la encapsulación. La encapsulación es el proceso por el que compuestos liposolubles, como los carotenoides, y que ejercen el rol de "huéspedes", son introducidos en una matriz, material pared o "anfitrión" que los recubre impidiendo con ello su degradación por contacto directo con agentes oxidantes. En función de la matriz y método de encapsulación empleado, el producto final será un polvo, un sólido que puede ser molido a diferentes tamaños de partícula o una dispersión del conjunto resultante "huésped-anfitrión". Entre los métodos generales de encapsulación más ampliamente utilizados en la industria alimentaria destacan el secado por aspersión, la aspersión por enfriamiento o congelación, la extrusión y la inclusión de complejos. Se han descrito diferentes técnicas de encapsulación de carotenoides mediante secado por aspersión resultando como más eficiente el uso de maltodextrinas de distintos pesos moleculares (valores de equivalentes de dextrosa de 4, 15, 25, 36,5) como matriz de encapsulación. Esta técnica tiene un coste bajo en comparación con otras como la aspersión por congelación aunque al proporcionar un área superficial elevada se incrementa la posibilidad de oxidación. Otros procedimientos descritos utilizan la técnica de aspersión por congelación empleando matrices amorfas, como pullulan, un polisacárido lineal de glucosa, PVP40 y PVP360, que son poliamidas de diferente peso molecular. Para la encapsulación de carotenoides también se ha descrito la técnica de inclusión de complejos, utilizando beta-ciclodextrina como "anfitrión" para la encapsulación molecular. Las patentes JP 62267261, JP 04244059 y WO 9513047 describen procedimientos para ello. En este caso el pigmento se asocia, mediante uniones no covalentes, con beta-ciclodextrina generando un agregado soluble en agua. En general, la encapsulación es una técnica más eficiente proporcionando una mayor estabilidad a la preparación pero se requiere una instrumentación más costosa.

Finalmente, se pretende disminuir la sensibilidad de los carotenoides a factores oxidantes que con relativa facilidad pueden disminuir de forma significativa la concentración de estos compuestos en el alimento al que se adicionan.

Referencias bibliográficas

- Carotenoid nanodispersions for use in water-based systems and a process for their preparation. Fullmer, L., Emmick, T. US 641774 (20030815) [Fullmer, Ankeny, IA, USA] 2005.

- Process for producing carotenoid emulsion. Mori, T. Ogata, T., Shimamura, S., Tanaka, H., Taniguchi, K., Kitayama, M. JP 03-089532 (20030328) [Kuraray, Okayama, Japan] 2004.

- Water dispersible compositions containing natural hydrophobic pigment, method of preparing same and their use. Winning, M., Isager, P. P. EP 96-610003 (19960122) [Chr. Hansen, 2970 Hoersholm, Denmark] 2003.

- Method for the production of a water-dipersible formulation containing carotenoids. Eller, T., Christiansen, C., Collados de la Vieja, A. J., Muñoz, A., Morales, E. WO 00/00250(ES) (20000713) [Vitatene, E-24080 Leon, Spain] 2002.

- Preparation of cyclodextrin inclusion compounds containing ß-carotene as material for drug, food and cosmetics. Hasebe, K., Ando, Y., Chikamatsu, Y., Hayashi, K. Patent JP 62267261; 1987.

- Preparation of cyclodextrin inclusion compounds containing ß-carotene as food dyes and antioxidants. Murao, T., Maruyama, T., Yamamoto, Y. Patent JP 04244059; 1992.

- Decolorized carotenoid-cyclo-dextrin complexes. Schwartz, J. L., Shklar, G., Sikorski, C. Patent WO 9513047; 1995.

Descripción de la invención

Un aspecto de la invención lo constituye un agregado o complejo molecular carotenoide, en adelante complejo carotenoide de la invención, constituido por una fracción monoéster de sacarosa asociada, no covalentemente, con una fracción o pigmento carotenoide.

Un aspecto preferente de la invención lo constituye el complejo carotenoide de la invención que presenta, preferentemente, una relación monoéster de sacarosa:pigmento carotenoide de 1:1 ó 2:1.

Otro aspecto preferente de la invención lo constituye el complejo carotenoide de la invención en el que el carotenoide pertenece, a título ilustrativo y sin que limite el alcance de la invención, al siguiente grupo: ß-caroteno, licopeno, zeaxantina, cantaxantina, ß-criptoxantina, capsantina y luteína.

Otro aspecto de la invención lo constituye un procedimiento de elaboración del complejo carotenoide, en adelante procedimiento de la invención, basado en el uso de una enzima con actividad ciclodextringlucanotransferasa (CGTasa, EC 2.4.1.19) y porque comprende las siguientes etapas:

1. Complejo o agregado molecular carotenoide caracterizado porque está constituido por una fracción monoéster de sacarosa asociada, no covalentemente, con una fracción o pigmento carotenoide.

2. Complejo carotenoide según la reivindicación 1 caracterizado porque presenta, preferentemente, una relación monoéster de sacarosa:pigmento carotenoide de 1:1 ó 2:1.

3. Complejo carotenoide según la reivindicación 1 caracterizado porque el monoéster de sacarosa es palmitato de sacarosa.

4. Complejo carotenoide según la reivindicación 1 caracterizado porque el carotenoide pertenece al siguiente grupo: ß-caroteno, licopeno, zeaxantina, cantaxantina, ß-criptoxantina, capsantina y luteína.

5. Procedimiento de elaboración del complejo carotenoide según las reivindicaciones 1 a la 4 caracterizado porque se basa en el uso de una enzima con actividad ciclodextringlucanotransferasa (CGTasa, EC 2.4.1.19) y porque comprende las siguientes etapas:

i) mezcla en agua del extracto oleoso que contiene el carotenoide con un exceso de monoéster de sacarosa,

ii) adición de una enzima con actividad ciclodextringlucanotransferasa (CGTasa) a la solución de i) permitiendo su acción a temperatura adecuada, preferentemente entre 60 y 90°C, y más preferentemente a 70°C, durante al menos 2 horas, preferentemente entre 2 y 24 horas, y

iii) eliminación del exceso de monoéster de sacarosa, preferentemente mediante centrifugación o filtrado.

6. Procedimiento según la reivindicación 5 caracterizado porque el carotenoide de i) se utiliza en forma pura o en forma de extracto oleoso y porque pertenece al siguiente grupo: extracto oleoso de ß-caroteno, licopeno, luteína, zeaxantina, cantaxantina, ß-criptoxantina, capsantina y extracto oleoso de pimiento (Capsicum annuum L.) sometido previamente a desesterificación.

7. Procedimiento según la reivindicación 5 caracterizado porque el monoéster de sacarosa de i) se utiliza en forma de un extracto vegetal, preferentemente, enriquecido en un monoéster de sacarosa o en forma pura.

8. Procedimiento según la reivindicación 7 caracterizado porque el monoéster de sacarosa es un extracto de origen vegetal con palmitato de sacarosa.

9. Procedimiento según la reivindicación 5 caracterizado porque la enzima ciclodextringlucanotransferasa (CGTasa) de ii) es de origen bacteriano, preferentemente una CGTasa de Thermoanaerobacter o de Bacillus.

10. Uso del complejo según las reivindicaciones 1 a la 4 en la elaboración de un aditivo alimentario o compuesto terapéutico al que aportan sus cualidades funcionales tanto tecnológicas como fisiológicas.

11. Uso según la reivindicación 10 caracterizado porque el alimento pertenece al siguiente grupo: zumos, bebidas y alimentos deshidratados.