Método de producción de carotenoides ricos en luteína a partir de los pétalos de las flores de la caléndula que comprende los pasos siguientes:

(a) ensilado de los pétalos de las flores de la caléndula bajo condiciones anaerobias controladas para fijar y enriquecer los carotenoides presentes en los pétalos, (b) deshidratación a través de un proceso de secado ecológico para obtener harina desecada, (c) peletización de la harina, (d) extracción con solvente de la harina peletizada utilizando hexanos de grado alimenticio para obtener ésteres de carotenoides ricos en oleorresina de la caléndula, (e) hidrólisis de los ésteres de carotenoides con álcali tras homogeneizar la oleorresina en alcohol absoluto, (f) precipitación de los cristales de carotenoides utilizando una mezcla de alcohol y agua, (g) lavado con una cantidad suficiente de agua caliente para eliminar los jabones hidrosolubles, clorofilinas y otras impurezas orgánicas como trazas de hexanos residuales, (h) filtración de los cristales de carotenoides utilizando un filtro prensa, centrífuga y filtro de Neutch, (i) secado para obtener los cristales de carotenoides puros con altos niveles de pureza, contenido de humedad considerablemente bajo y sin solventes residuales perjudiciales

Aislamiento y purificación de carotenoides de las flores de la caléndula.

Sector de la invención

La presente invención se refiere a cristales de carotenoides puros obtenidos de las flores de la caléndula y particularmente a su proceso de aislamiento y purificación.

Antecedentes de la invención

Está demostrado científicamente que los cristales de carotenoides puros obtenidos de las flores de la caléndula, que comprenden predominantemente xantofilas como luteína, zeaxantina y criptoxantina y bajos niveles de β-caroteno, reducen el riesgo de padecer degeneración macular asociada a la edad (referencia: Moeller SM, Jacques PF, Blumberg JB "The potential role of dietary Xanthophylls in cataract and age related macular degeneration", (El papel potencial de las xantofilas de la dieta en las cataratas y la degeneración macular asociada a la edad), Journal of the American College of Nutrition, 2000; 19: 522S-527S), controlan el nivel de colesterol LDL (referencia: Chopra M., Thurnham DI, "Effect of Lutein on oxidation of low density lipoproteins (LDL) in vitro", (Efecto de la luteína sobre la oxidación de lipoproteínas de baja densidad (LDL) in vitro), Proceedings of the Nutrition Society, 1994; 53:1993, nº 18A), previenen enfermedades arteriales coronarias (referencia: Howard AN, Williams NR, Palmer CR, Cambou JP, Evans AE, Foote JW, et al., "Do hydroxy-carotenoids prevent coronary heart disease? A comparison between Belfast and Toulouse", (Previenen los hidroxi-carotenoides la enfermedad arterial coronaria? Una comparación entre los casos de Belfast y Toulouse), International Journal of Vitamin and Nutrition Research, 1996; 66: 113-118), y son capaces de captar radicales libres e incrementar la inmunidad (referencia: Chew BP, Wong MW, Wong TS, "Effects of Lutein from Marigold extract on immunity and growth of mammary tumors in mice", (Efectos de la luteína de extractos de la caléndula sobre la inmunidad y el crecimiento de tumores mamarios en ratones), Anticancer Research, 1996; 16: 3689-3694).

La luteína (β-varepsilon-caroteno-3-3'-diol) y la zeaxantina (β-β-caroteno-3-3'-diol) pertenecen al grupo de las xantofilas dentro de la familia de los carotenoides con grupos hidroxilo altamente reactivos los cuales no pueden ser sintetizados ni por el ser humano ni por los animales.

Los carotenoides son una clase de pigmentos naturales liposolubles que se encuentran principalmente en plantas, algas, y bacterias fotosintéticas donde juegan un papel crítico en el proceso fotosintético. Estos pigmentos se encuentran también en algunas bacterias no fotosintéticas, levaduras, y mohos, donde pueden realizar una función protectora frente a los efectos perjudiciales de la luz y el oxígeno. Aunque los animales parecen ser incapaces de sintetizar carotenoides, algunos los incorporan a través de su dieta. Una vez dentro del organismo, los carotenoides proporcionan una coloración brillante, actúan como antioxidantes, y pueden ser una fuente de compuestos con actividad de vitamina A (Ong y Tee 1992; Britton et al., 1995).

Los carotenoides son responsables de muchas de las tonalidades rojas, anaranjadas, y amarillas de las hojas, frutas, y flores, así como de los colores de algunas aves, insectos, peces, y crustáceos. Como ejemplos familiares de la coloración debida a los carotenoides se pueden mencionar el naranja de las zanahorias y frutas cítricas, el rojo de los pimientos y tomates, y el rosado de los flamencos y salmones (Pfander 1992). Se conocen hasta 600 carotenoides diferentes en la naturaleza (Ong y Tee 1992), y aún quedan nuevos por identificar (Mercadante 1999).

Los carotenoides se definen en función de su estructura química. La mayoría de ellos derivan de una cadena de polieno de 40 átomos de carbono, que podría considerarse el esqueleto de la molécula. Esta cadena puede tener grupos cíclicos (anillos) en su extremo final y puede estar complementada con grupos funcionales que contienen oxígeno. A los carotenoides hidrocarbonados se les denomina carotenos, mientras que sus derivados oxigenados son denominados xantofilas. El beta-caroteno, el principal carotenoide de las zanahorias, es un caroteno familiar, mientras que la luteína, el pigmento amarillo primordial de los pétalos de las flores de la caléndula, es una xantofila común.

La estructura de un carotenoide determina en última instancia su(s) potencial(es) función(es) biológi- ca(s). El patrón distintivo de dobles y simples enlaces alternantes en el esqueleto de polieno de los carotenoides es lo que les permite absorber el exceso de energía de otras moléculas, mientras que la naturaleza de los grupos finales específicos puede influir en su polaridad.

La primera característica puede aclarar las propiedades antioxidantes de los carotenoides biológicos, mientras que la segunda puede explicar las diferentes formas que tienen los carotenoides individuales de interaccionar con las membranas biológicas (Britton 1995).

La patente norteamericana nº 5.382.714 indica que la oleorresina saponificada de la caléndula de Industrias Kemin (Des Moines, Iowa) que contiene luteína libre es el material de partida preferido para aislar luteína pura. El paso de saponificación incluye un elevado porcentaje de glicol de propileno y el tiempo de saponificación se realiza durante un periodo mínimo de tres horas sometiendo el producto a calor por un periodo prolongado, lo que incrementa también la duración del proceso.

En la patente norteamericana nº 5.648.564 se utiliza álcali acuoso y glicol de propileno en donde los ésteres de carotenoides ni son solubles ni libremente miscibles y, por tanto, se requiere un tiempo muy prolongado a mayor temperatura para saponificar los ésteres grasos lo que puede dar lugar a que el producto esté expuesto al calor y al aire por un periodo más largo, lo que promueve la formación de productos de degradación oxidativa y que la duración del proceso sea demasiado larga para un lote comercial.

En la patente norteamericana nº 6.743.953 se describe el paso final de purificación el cual incluye múltiples solventes como acetato de etilo, hexano, acetona y metanol con la posibilidad de que queden residuos en el producto. De igual forma, el proceso incluye un tiempo de saponificación de hasta 3 horas sometiendo el producto a calor a una temperatura de 70ºC durante más tiempo lo cual puede producir productos de degradación oxidativa en la masa saponifica- da.

La patente norteamericana nº 6.380.442 establece que la hidrólisis de los carotenoides se lleva a cabo utilizando alcohol isopropílico con un tiempo de saponificación de 90 minutos.

En la patente norteamericana nº 6.504.067 se manifiesta que la oleorresina de la caléndula se pre-trata con carbonato sódico y se neutraliza posteriormente con ácido fosfórico diluido, antes de someter el producto a la reacción de saponificación utilizando álcali acuoso a una temperatura de 90ºC durante 8 horas. A continuación, se reajusta el pH de la masa de reacción a 5,0 con ácido acético y se lavan los residuos con agua en exceso para conseguir que el pH sea neutro. La desventaja de este proceso reside en que se somete el producto a calor por un periodo prolongado y hay demasiados pasos de acidificación y neutralización implicados en la eliminación de impurezas.

Breve sumario de la invención

La presente invención es un proceso realista y eficiente para el aislamiento de carotenoides, predominantemente luteína, de los pétalos de las flores de la caléndula (como fuente preferida). El proceso incluye el ensilado de los pétalos de las flores de la caléndula bajo condiciones anaerobias controladas para fijar y enriquecer los carotenoides presentes en los pétalos, y la deshidratación que consta de dos pasos como trituración en prensa de tornillo y secado por lecho fluido que utiliza gas pobre ecológico como medio calentador del secador sin que haya emisiones nocivas de chimeneas obteniéndose harina desecada. Esta harina desecada se peletiza hasta obtener un tamaño, densidad y dureza convenientes para facilitar una mejor extracción de los ésteres de carotenoides. Los sedimentos son extraídos con solvente utilizando hexanos de grado alimenticio y se separan reduciendo el nivel de dicho solvente lo máximo posible obteniéndose una oleorresina con un nivel de degradación muy bajo.

La oleorresina se homogeneiza entonces con alcohol absoluto antes de añadir el álcali y...

1. Método de producción de carotenoides ricos en luteína a partir de los pétalos de las flores de la caléndula que comprende los pasos siguientes: (a) ensilado de los pétalos de las flores de la caléndula bajo condiciones anaerobias controladas para fijar y enriquecer los carotenoides presentes en los pétalos, (b) deshidratación a través de un proceso de secado ecológico para obtener harina desecada, (c) peletización de la harina, (d) extracción con solvente de la harina peletizada utilizando hexanos de grado alimenticio para obtener ésteres de carotenoides ricos en oleorresina de la caléndula, (e) hidrólisis de los ésteres de carotenoides con álcali tras homogeneizar la oleorresina en alcohol absoluto, (f) precipitación de los cristales de carotenoides utilizando una mezcla de alcohol y agua, (g) lavado con una cantidad suficiente de agua caliente para eliminar los jabones hidrosolubles, clorofilinas y otras impurezas orgánicas como trazas de hexanos residuales, (h) filtración de los cristales de carotenoides utilizando un filtro prensa, centrífuga y filtro de Neutch, (i) secado para obtener los cristales de carotenoides puros con altos niveles de pureza, contenido de humedad considerablemente bajo y sin solventes residuales perjudiciales.

2. El método de la reivindicación 1 (a), en donde dichas flores de la caléndula pertenecen a la especie Tagetes erecta que se han desarrollado a partir de semillas no transgénicas utilizando las prácticas de cultivo adaptado a condiciones tropicales.

3. El método de la reivindicación 1 (a), en donde el ensilado se lleva a cabo verdaderamente bajo condiciones anaerobias utilizando depuradores y selladores de oxígeno, lo que minimiza la pérdida de pigmento debida a la formación de productos de oxidación indeseables.

4. El método de la reivindicación 1 (b), en donde la deshidratación a través del proceso de secado ecológico se realiza utilizando secadores de lecho fluido con un mecanismo calentador que emplea el gas pobre producido por gasificadores, sin que haya emisiones nocivas de chimeneas.

5. El método de la reivindicación 1 (c), en donde la peletización se realiza utilizando un compactador adecuado para favorecer más la extracción con solvente.

6. El método de la reivindicación 1 (d), en donde la extracción con solvente se lleva a cabo utilizando hexanos de grado alimenticio para obtener oleorresina de la caléndula que contiene una cantidad mínima de solventes residuales, empleando un procedimiento de extracción a contracorriente para obtener la máxima extracción de los carotenoides.

7. El método de la reivindicación 1 (d), en donde la temperatura no supera los 60ºC minimizándose la formación de productos de degradación oxidativa.

8. El método de la reivindicación 1 (e), en donde la homogeneización de la oleorresina se realiza utilizando alcohol absoluto a una temperatura no superior a los 45ºC durante un periodo de tiempo de 10 minutos.

9. El método de la reivindicación 1 (e), en donde la hidrólisis de los ésteres de carotenoides se lleva a cabo utilizando hidróxido potásico etanólico.

10. El método de la reivindicación 1 (e), en donde la temperatura de hidrólisis está comprendida entre 70ºC y 80ºC y el tiempo de saponificación no supera los 30 minutos.

11. El método de la reivindicación 1 (f), en donde la precipitación de los cristales de carotenoides se realiza utilizando una mezcla de agua y alcohol absoluto en una proporción de 50:50.

12. El método de la reivindicación 1 (g), en donde el lavado se lleva a cabo utilizando un volumen de 15 veces de agua caliente a una temperatura comprendida entre 50ºC y 70ºC para asegurar que pH del producto es neutro y que no contiene trazas ni de álcali ni de impurezas perjudiciales indeseables.

13. El método de la reivindicación 1 (i), en donde el secado se realiza a 50ºC-55ºC a presión ambiental o a 40ºC-45ºC bajo presión reducida.

14. El método de la reivindicación 1, en donde los cristales de carotenoides puros así obtenidos son formulados y estabilizados a granel, en forma de polvos, perlas, gránulos, dispersiones oleosas y acuosas.