Procedimiento de obtención de ácido betalámico y uso del mismo.

El procedimiento de la invención se basa en la hidrólisis alcalina de una o más betalaínas en disolución acuosa, que da lugar a la degradación de las mismas generando ácido betalámico y las diversas aminas y/o aminoácidos que caracterizan a cada betalaína, incluido el ciclo-DOPA o ciclo-DOPA-glucósido presente en las betacianinas. La posible reversión de la reacción por condensación del ácido betalámico con las aminas y/o aminoácidos generados, se evita llevando a cabo una cromatografía de intercambio aniónico, preferiblemente cargando la disolución al pH de la hidrólisis, quedando el ácido betalámico retenido y eliminándose las aminas y/o aminoácidos. Tras la elución, se obtiene ácido betalámico de gran pureza con alto rendimiento. La invención se refiere también al uso del ácido betalámico como antioxidante y/o molécula capturadora de radicales libres, por la gran actividad antioxidante y antirradicálica del ácido betalámico obtenido

Procedimiento de obtención de ácido betalámico y uso del mismo.

Campo técnico

La invención se refiere a un procedimiento para la obtención de ácido betalámico a partir de betalaínas, así como al uso de dicho ácido betalámico como antioxidante.

Antecedentes de la invención

Los compuestos antioxidantes son importantes y necesarios en distintos ámbitos de la industria: en el ámbito alimentario, para mantener los alimentos protegidos frente a la oxidación a través de radicales libres y por sus efectos beneficiosos sobre la salud de los consumidores, en el ámbito cosmético, para proteger la piel de procesos degenerativos o de envejecimiento que se desarrollan mediante radicales libres, y en el campo farmacéutico por considerarse protectores frente a enfermedades como el cáncer, reumatismo, o las enfermedades cardiovasculares, donde la presencia de radicales libres o el estrés oxidativo son un factor determinante.

Frente al uso tradicional en alimentación de antioxidantes sintéticos, como BHT y BHA, que estén siendo cuestionados en cuanto a su inocuidad (Ito et al., 1986, Food Chem. Toxicol., 24: 1071-1082; Hirobe et al., 1987, Jpn. J. Canc. Res., 78: 317-321), se está estableciendo en nuestro tiempo el uso de antioxidantes naturales, fundamentalmente de tipo fenólico o tetraterpenoide. Por ello, la identificación de compuestos naturales con capacidad antioxidante y la búsqueda de métodos que faciliten su preparación o purificación está adquiriendo gran importancia.

Distintos estudios se han dirigido hacia la familia de las betalaínas, que son pigmentos hidrosolubles presentes en flores y frutas de plantas de la mayoría de familias del orden de las Cariofilales (Strack et al., 2003, Phytochemistry, 62: 247-269), el orden al que pertenece el género Beta, del que forma parte la remolacha. También están presentes en hongos como Amanita (Musso, 1979, Tetrahedron, 35: 2843-2853) e Hygrocybe (von Arderme et al., 1974, Naturforsch, 29c: 637-639). Hasta la fecha, se han identificado más de 50 moléculas distintas pertenecientes a la familia de las betalaínas en la naturaleza.

Las betalaínas se dividen en dos grupos: las betacianinas, de color violeta (espectro de absorbancia con máximo en torno a λ_m = 536 nm), que son las más abundantes en la remolacha roja (Beta vulgaris), y las betaxantinas, de color amarillo-naranja (λ_m = 480 nm). La estructura básica de las betalaínas fue elucidada por métodos químicos en los años 60. Wyler et al. (1963, Hel. Chim. Acta, 46: 1745-1748) identificaron la betanidina (betacianina) como un derivado imonio del ácido betalámico con la molécula ciclo-DOPA (ciclo-3-(3,4-dihidroxifenil-alanina)). Estudios posteriores han revelado la existencia de betaxantinas derivadas de multitud de aminoácidos y aminas, y de betacianinas complejas, que incorporan fundamentalmente azúcares a su estructura. Así, puede decirse que las betacianinas, en general, son glicósidos o acilglicósidos de los aglicones betanidina o isobetanidina (ambas resultantes de la unión del ácido betalámico a un residuo de ciclo-DOPA), mientras que las betaxantinas están formadas a partir del ácido betalámico y diversas aminas o aminoácidos. La Fig. 1 muestra la estructura del ácido betalámico y las estructuras tipo de las betalaínas (betaxantinas y betacianinas), así como la fórmula de varias betalaínas: las betaxantinas vulgaxantina I y II e indicaxantina, las betacianinas betanidina y betanina y el isómero de la betanidina conocido como isobetanidina, que representa la estructura básica de las isobetacianinas. Como puede comprobarse en la Fig. 1, el ácido betalámico [ácido 4-(2-oxo-etilidén)-1,2,3,4-tetrahidro-piridín-2,6-dicarboxílico] es, por tanto, la estructura básica común a todas las betalaínas y es el compuesto de partida en la obtención de una gran variedad de los pigmentos betalaínas.

Aunque las betalaínas pueden encontrarse en multitud de especies y tejidos, las fuentes comestibles más destacables de betaxantinas y betacianinas son la raíz de remolacha roja (Beta vulgaris), que es particularmente rica en betanina (betanidin-5-O-β-glucósido), y el fruto de cactáceas del género Opuntia (principalmente Opuntia ficus indica, conocida vulgarmente como chumbera o nopal).

El ácido betalámico, por su parte, es una molécula natural presente en frutos comestibles de plantas del orden de las Cariofilales. Es una molécula poco abundante en la naturaleza, que sin embargo aparece como constituyente natural en los frutos comestibles de Opuntia (Stintzing et al., 1999, Planta Med., 65: 632-635). En general, el ácido no se encuentra en la naturaleza como tal, sino que principalmente se encuentra formando parte de la estructura de las betalaínas.

Actividad biológica de los pigmentos betalaínas

Aunque se está lejos del conocimiento existente sobre otras familias de pigmentos, la actividad biológica de las betalaínas ha sido investigada en la última década.

Las primeras publicaciones que evidenciaron una actividad capturadora de radicales libres (uno de los parámetros indicativos de actividad antioxidante) en betalaínas fueron llevadas a cabo con pigmentos extraídos de raíz de remolacha (Escribano et al., 1998, Phytochem. Anal., 9: 124-127). Subsiguientes trabajos extendieron la información disponible a otras betalaínas y aportaron datos acerca de la importancia de la presencia de grupos hidroxilo en la estructura para la existencia de actividad antioxidante, así como de otros grupos donadores de H tales como los grupos =NH (Butera et al., 2002, J. Agrie. Food Chem., 50: 6895-6901; Pavlov et al., 2002, Z. Naturforsch., 57c: 640-644; Cai et al., 2003, J. Agrie. Food Chem., 51: 2288-2294); en general, parece que las betaxantinas exhiben una mayor capacidad antioxidante que las betacianinas, lo cual parece poder atribuirse a una mayor presencia de grupos donadores de H (2 - 3 grupos imino (=NH) y 1-2 grupos hidroxilo en los restos procedentes de aminas o aminoácidos de las betaxantinas, frente a un único -OH y un único =NH en las betacianinas, pues los grupos -OH de las unidades de azúcares de las betacianinas no tienen actividad donadora de H y no tienen actividad antioxidante).

Así mismo se ha demostrado la capacidad de betanina y betanidina de inhibir la peroxidación in vitro del ácido linoleico y la oxidación de las LDL a concentraciones más bajas que otros conocidos antioxidantes como el α-tocoferol o la catequina (Kanner et al., 2001, J. Agrie. Food Chem., 49: 5178-5185).

Las betalaínas también han sido descritas como retiradores de ácido hipocloroso, producto de la enzima mieloperoxidasa implicado en la respuesta inflamatoria (Allegra et al., 2005, Biochem. Biophys. Res. Commun., 332: 837-844).

Recientemente se ha demostrado que concentraciones muy bajas de betanina en la dieta son capaces de inhibir la formación de tumores de piel e hígado en ratones (Kapadia et al., 2003, Pharmacol. Res., 47: 141-148), y que en humanos las concentraciones en plasma tras la ingesta de estos compuestos son suficientes para promover su incorporación en las LDL y en glóbulos rojos a los que protegen de daño oxidativo y hemolisis (Tesoriere et al., 2003, Free Radie. Res., 37: 689-696; Tesoriere et al., 2004, Am. J. Clin. Nutr., 80: 391-395; Tesoriere et al., 2005, J. Agrie. Food Chem., 53: 1266-1270). La patente WO2006084768A1 recoge la presencia de un compuesto del grupo de las betalaínas y sus agliconas en una composición farmacéutica para prevenir y tratar el cáncer. El uso de algunas betalaínas también se ha reivindicado para otras enfermedades: JP2005336069 (diabetes), JP2006028029 (derivadas de hipercolesterolemia), CN101176775 (hepatitis B).

En cuanto al ácido betalámico, su escasez en la naturaleza como tal y las dificultades que, como se describe más adelante, presenta su obtención y purificación, han dificultado el conocimiento de sus propiedades. En lo que se refiere a una posible actividad antioxidante, la misma no es evidente, en tanto en cuanto no hay una metodología que permita discernir si una estructura determinada es o no antioxidante o en qué grado. Por un lado, el ácido betalámico carece de un número elevado de enlaces dobles conjugados, una de las... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la preparación de ácido betalámico a partir de al menos una betalaína que comprende las etapas de: