Un proceso para el aislamiento de un compuesto carotenoide cristalino a partir de una biomasa microbiana que comprende los pasos de desbaratar las paredes celulares microbianas,

separar los restos celulares del residuo que contiene carotenoide, que incluye un lavado de la biomasa microbiana, la masa celular desbaratada o bien el residuo que contiene carotenoide con un disolvente adecuado para eliminar lípido, suspender los cristales carotenoides que se obtienen en agua para hacer flotar los cristales, recuperar los cristales, donde el residuo que contiene carotenoide se lava con un disolvente adecuado para eliminar lípido y con agua antes de eliminar lípido

Aislamiento de cristales de carotenoide a partir de biomasa microbiana.

Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo de compuestos carotenoides que se producen por métodos microbianos.

Fundamentos de la invención

En la actualidad, los cristales de ß-caroteno de alta pureza (96% o más) se producen por síntesis química. La mayoría de las veces, cuando se extrae de una fuente natural, el ß-caroteno aparece en forma de extracto aceitoso (aceite de palma, aceite de alga). Aunque también es posible obtener cristales de ß-caroteno a partir de fuentes naturales como los vegetales (por ejemplo, las zanahorias) o los microorganismos (por ejemplo, las algas (Dunallella) o los hongos (Blakeslea), los procesos de obtención de cristales relativamente puros a partir de dichas fuentes naturales disponibles en la actualidad acarrean importantes desventajas.

La purificación de cristales de ß-caroteno a partir de fuentes naturales comprende la extracción de ß-caroteno de dicha fuente con un extractante adecuado, seguido de pasos de purificación adicionales opcionales hasta obtener la pureza deseada.

La extracción se lleva a cabo con diversos extractantes: disolventes orgánicos como acetato de etilo, acetato de butilo, hexano; aceites vegetales o fluidos supercríticos como propano, etileno, CO₂. Después, los cristales de ß-caroteno se pueden cristalizar directamente a partir del extracto que se obtiene tras la extracción con disolvente de dicha fuente natural, por ejemplo, por evaporación del disolvente.

Una importante desventaja del proceso de extracción con disolvente es que los cristales de ß-caroteno se deben solubilizar en un disolvente primero, con lo cual, tras separar el residuo de biomasa del disolvente que contiene ß-caroteno, los cristales de ß-caroteno se deben cristalizar una vez más. Además, puede tener lugar fácilmente una pérdida sustancial de ß-caroteno.

Para evitar el uso de grandes cantidades de disolvente necesarias para solubilizar el ß-caroteno, sería deseable aislar directamente el ß-caroteno, o cualquier otro carotenoide, en una forma cristalina a partir de una biomasa microbiana.

Descripción de la invención

La presente invención describe un proceso para el aislamiento de un compuesto carotenoide a partir de una biomasa microbiana. El proceso de la invención se puede aplicar a una biomasa microbiana en la que estén presentes compuestos carotenoides en una forma cristalina. Según el proceso de la presente invención, los cristales de carotenoide se separan directamente de la biomasa microbiana. Una ventaja importante del proceso de la invención es que se puede aplicar sin usar grandes cantidades de disolvente. En particular, la cantidad de disolvente que se usa en el proceso de la invención se reduce considerablemente si se compara con las grandes cantidades de disolvente que se requieren para solubilizar el carotenoide usando un proceso normal de extracción con disolvente.

El proceso de la invención comprende en esencia los pasos de desbaratar las paredes celulares microbianas, separar los restos celulares del residuo que contiene carotenoide, que incluye un lavado de la biomasa microbiana, la masa celular desbaratada o bien el residuo que contiene carotenoide con un disolvente adecuado para eliminar lípido, hacer flotar los cristales de carotenoide que se obtienen en agua, donde el residuo que contiene carotenoide se lava con un disolvente adecuado para eliminar lípido y con agua antes de eliminar lípido.

Los siguientes pasos del proceso de la invención se describen con más detalle.

El microorganismo que contiene carotenoide puede ser un microorganismo bacteriano, de levadura, fúngico o de alga. Preferiblemente, el microorganismo que contiene carotenoide es una levadura, un hongo o una alga. De manera más preferible, es una levadura del género Phaffia, un hongo del orden Mucorales o una alga del género Dunaliella.

La biomasa microbiana que contiene carotenoide se obtiene de cualquier fermentación adecuada de un microorganismo elegido que produzca carotenoide, según se especifica anteriormente.

La biomasa microbiana que se somete al proceso de la invención puede aparecer en forma de una pasta de células húmeda o seca. Por razones económicas, se prefiere el uso de la pasta de células húmeda. La biomasa seca puede estar, por ejemplo, en forma de extruido, según se describe en la publicación WO 97/36996.

La disrupción celular puede ocurrir por métodos que se conocen en la técnica. La disrupción puede ocurrir física (mecánicamente), enzimática y/o químicamente. Preferiblemente, la disrupción celular se realiza por medios mecánicos. La disrupción mecánica puede tener lugar, por ejemplo, homogeneizando biomasa microbiana en un homogeneizador a alta presión o empleando un molino de bolas o sometiéndola a ultrasonidos. La disrupción química puede ocurrir en un entorno de pH alto o bajo, o añadiendo un disolvente como octanol. La disrupción enzimática puede tener lugar a causa de la actividad degradante de constituyentes de la pared celular microbiana por parte de una enzima o una mezcla de enzimas.

Para ejercer una disrupción celular eficaz, la biomasa puede tener normalmente un contenido en materia seca de aproximadamente 10 a aproximadamente 200 g/l. Convenientemente, se use el caldo de fermentación que se obtiene directamente tras la fermentación, que tiene un contenido en materia seca de aproximadamente 50 g/l. Cuando el material de partida es una biomasa seca, dicha biomasa se mezcla con una cantidad de agua suficiente para obtener un contenido en materia seca de aproximadamente 10 a aproximadamente 200 g/l, según se especifica anterior- mente.

Para mejorar el rendimiento del proceso de recuperación de la invención se puede añadir, opcionalmente, un disolvente orgánico inmiscible con agua a la masa celular desbaratada antes de que se lleve a cabo cualquier otro paso de procesado más. Dependiendo del tipo de proceso de disrupción que se aplique, la adición de dicho disolvente comprenderá añadirlo antes, durante o después de la disrupción celular. Por ejemplo, en el caso en el que las células se desbaratan por homogeneización, el disolvente se añade preferiblemente después del paso de disrupción. El aceite o el disolvente se añade en una cantidad de 1% a 100% respecto a la cantidad de suspensión de biomasa o de masa celular desbaratada, preferiblemente de 3% a 10% respecto a la cantidad de suspensión de biomasa o de masa celular desbaratada. Un disolvente orgánico inmiscible con agua adecuado es, por ejemplo, un aceite, hexano o acetato de etilo. Preferiblemente, se añade un aceite a la masa celular desbaratada. Los ejemplos de aceites adecuados incluyen los aceites vegetales como el aceite de soja.

Se elimina decantando o centrifugando una parte sustancial de los restos celulares de la masa celular desbaratada resultante. Preferiblemente, se emplea un paso de centrifugación. Dicha centrifugación genera una capa superior sólida, media líquida e inferior sólida, conteniendo la capa sólida superior los cristales de carotenoide, la cual se denomina también el residuo que contiene carotenoide. Se pierde solamente una cantidad muy pequeña de carotenoide en este paso.

La capa sólida superior con el residuo que contiene carotenoide, dicho residuo estando formado esencialmente por cristales de carotenoide, lípido microbiano y restos celulares restantes, se lava una o más veces con agua para eliminar más restos celulares. Dicha agua puede contener, opcionalmente, una sal como cloruro de sodio. La sal puede estar presente en una concentración de hasta 25% (p/p). El proceso de la invención incluye además un paso de lavado con un disolvente adecuado para eliminar una parte sustancial del lípido microbiano y, opcionalmente, un aceite añadido anteriormente a las células desbaratadas.

Un disolvente adecuado para la eliminación de lípido es un disolvente miscible con lípido y agua en el que el carotenoide cristalino posee una solubilidad baja. Preferiblemente, dicho disolvente es un alcohol inferior como metanol, etanol, isopropanol o acetona. De manera más preferible, dicho disolvente es etanol. Debe tenerse en cuenta que la cantidad de disolvente requerida para eliminar lípido es sustancialmente inferior a la cantidad de disolvente requerida para la extracción con disolvente de un carotenoide a partir de una biomasa microbiana.

En una realización preferida de la invención, el residuo que contiene...

1. Un proceso para el aislamiento de un compuesto carotenoide cristalino a partir de una biomasa microbiana que comprende los pasos de desbaratar las paredes celulares microbianas, separar los restos celulares del residuo que contiene carotenoide, que incluye un lavado de la biomasa microbiana, la masa celular desbaratada o bien el residuo que contiene carotenoide con un disolvente adecuado para eliminar lípido, suspender los cristales carotenoides que se obtienen en agua para hacer flotar los cristales, recuperar los cristales, donde el residuo que contiene carotenoide se lava con un disolvente adecuado para eliminar lípido y con agua antes de eliminar lípido.

2. El proceso de la reivindicación 1, donde el disolvente adecuado para eliminar lípido es un alcohol inferior o acetona, preferiblemente etanol.

3. El proceso de la reivindicación 1 ó 2, donde se añade un disolvente inmiscible con agua a las células microbianas antes, durante y después de desbaratar las paredes celulares.

4. El proceso de la reivindicación 3, donde se añade dicho disolvente inmiscible con agua a la masa celular desbaratada tras desbaratar las paredes celulares.

5. El proceso de la reivindicación 3 ó 4, donde dicho disolvente inmiscible con agua es un aceite, preferiblemente un aceite vegetal.

6. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el flote de los cristales se mejora haciendo burbujear un gas a través de la suspensión.

7. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el agua para hacer flotar los cristales contiene además una sal y/o un aceite.

8. El proceso de la reivindicación 7, donde el agua para hacer flotar los cristales contiene un aceite vegetal.

9. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde la biomasa microbiana es de Blakeslea trispora.

10. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde el compuesto carotenoide es ß-caroteno.