Procedimiento de extracción y de purificación mejorado para beta (1-3) beta (1-4) glucano de cereal.

Un procedimiento de aislamiento de un β (1-3) β (1-4) glucano de un grano de cereal triturado o una parte trituradadel grano de cereal,

que comprende:

(i) extraer el grano de cereal triturado o la parte triturada del grano de cereal con una disolución alcalina quetiene un valor de pH entre 9 y 10 durante un periodo de tiempo de aproximadamente 15 a 5 aproximadamente 45minutos para producir un extracto que contiene al menos aproximadamente el 0,4 por ciento en peso de β (1-3)β (1-4) glucano;

(ii) eliminar el material insoluble, y eliminar el material particulado que tiene un tamaño de partícula superior aaproximadamente 0,2 μm de dicho extracto para producir un extracto purificado;

(iii) añadir de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 25% (vol/vol) de un alcohol C1-C4 al extractopurificado para precipitar el β (1-3) β (1-4) glucano, y

(iv) aislar el β (1-3) β (1-4) glucano.

Procedimiento de extracción y de purificación mejorado para beta (1-3) beta (1-4) glucano de cereal

Campo técnico

La presente invención se refiere generalmente a º-glucanos de cereal. Más particularmente, la invención se refiere a procedimientos para extraer y aislar º (1-3) º (1-4) glucano de avena altamente purificado. La presente descripción también se refiere particularmente a composiciones que comprenden un º (1-3) º (1-4) glucano y un depresor del punto de congelación.

Antecedentes de la invención Las gomas son sustancias tanto hidrófobas como hidrófilas de peso molecular que oscila de 10.000 a 50.000.000 Dalton, que en un disolvente apropiado producen geles o suspensiones o disoluciones altamente viscosas con bajo contenido de sustancia seca. Gomas comúnmente usadas en alimentos, medicina y productos industriales incluyen almidones, derivados de celulosa, pululano, agar, aloe, gellan, goma guar, goma de semilla de algarrobo, pectina, algina, carragenina, xantana, º-glucano y goma arábiga (véase Whistler, R.L. (1993) Industrial Gums: Polysaccharides and their derivatives Eds. Whistler R.L. y BeMiller J.N. (Academic Press) p 2) .

Los glucanos son homopolisacáridos que consisten sólo en glucosa. Sin embargo, como es posible enlazar las moléculas de glucosa en diferentes configuraciones estereoquímicas, los glucanos son un grupo diverso de compuestos con diferentes propiedades químicas, físicas y funcionales.

Las estructuras químicas de los polisacáridos son de importancia primordial en la determinación de sus propiedades. Esto puede apreciarse comparando las propiedades de algunos homoglucanos comunes. Por ejemplo, la celulosa, un º (1-4) -D-glucano, es insoluble en agua y altamente cristalina en comparación con otros polisacáridos. La amilosa, un a (1-4) -D-glucano, es moderadamente soluble en agua, cristaliza menos bien que la celulosa y puede formar geles termo-reversibles rígidos. El dextrano, un (1-6) -a-glucano, con un pequeño grado de ramificación, es extremadamente soluble en agua y no formador de gel (véase Dea, I.C.M. en (1993) Industrial Gums: Polysaccharides and their derivatives Eds. Whistler R.L. y BeMiller J.N. (Academic Press) p 21) .

El º (1-3) º (1-4) glucano de avena se clasifica como una goma viscosa (véase Wood, P.J. (1993) Oat Bran Ed P.J. Wood (American Association of Cereal Chemists, Inc. St. Paul, MN) ) . Los º (1-3) º (1-4) -glucanos de cereal son polisacáridos estructurales presentes en las paredes celulares de cereales, tales como cebada y avena, entre otros.

El º (1-3) º (1-4) glucano de avena es reconocido por la FDA de EE.UU. como un agente que puede ayudar en la prevención de enfermedad cardíaca. En 1997, la FDA permitió que los productos de avena hicieran una declaración sanitaria. Es importante observar que ninguna otra fuente de º-glucano, levadura, fúngicos, bacteriana o cereal, es reconocida por tener estos efectos. Por tanto, los º (1-3) º (1-4) -glucanos de avena son distintos.

El º (1-3) º (1-4) glucano de avena sin modificar forma disoluciones altamente viscosas en agua a concentraciones >0, 75%. A concentraciones >1, 2%, las disoluciones tienen la consistencia de un hidrogel espeso.

Glucanos de estructura molecular significativamente diferente y con diferentes propiedades físicas y químicas en comparación con la avena se encuentran en levadura, hongos, y ciertas bacterias y bacterias genéticamente manipuladas. Por ejemplo, gellan, (1-3) º-D-glucopiranosil [º (1-3) -glucano] polimérico producido en Alcaligenes faecalis se encuentra en Curdlan (Takeda Chemical Ind. Ltd.) , º (1-3) a (1-6) glucopiranósido producido en Aureobasidium pullulans se encuentra en pululano y º (1-3) º (1-6) glucopiranósido se encuentra en levadura.

El peso molecular de los glucanos varía con la fuente. La Tabla 1 muestra el peso molecular promedio de gomas típicas.

Tabla 1: Intervalo de pesos moleculares promedio de gomas comunes

GOMA PESO MOLECULAR PROMEDIO

º (1-3) º (1-4) glucano de avena 500.000 - 1.000.000

Pululano 50.000 - 100.000

Curdlan ~500.000

(continuación)

GOMA PESO MOLECULAR PROMEDIO

Metilcelulosa 10.000 - 200.000

Carragenina 4.500.000

Xantana 15.000.000 - 50.000.000

Alginato de sodio 10.000 - 18.000.000

La viscosidad de una disolución al 1% de diferentes disoluciones de gomas de polisacáridos varía con el origen y la naturaleza química. La Tabla 2 muestra la viscosidad de disoluciones al 1% de gomas típicas.

TABLA 2: Intervalos de viscosidad típicos de disoluciones al 1% de gomas comunes, medida a 25ºC

GOMAS VISCOSIDAD EN DISOLUCIÓN AL 1%, cP

(1-3) (1-4) glucano de avena 500-1500

Pululano 2

Goma arábiga 1-5

Metilcelulosa 200

Goma de tamarindo 100-200

Goma guar 2.000-3.000

Goma de semilla de algarrobo 2.000-3.000

Xantana 2.000-3.000

Alginato de sodio 200-700

Las propiedades de solubilidad de los glucanos se diferencian según su fuente. Por ejemplo, los (1-3) (1-4) glucanos de cereal son normalmente solubles en disolventes acuosos, mientras que los (1-3) (1-6) -glucanos de levadura (Saccharomyces cerevisiae) son insolubles en disolventes acuosos. Los glucanos solubles son deseables.

El -glucano de levadura se ha solubilizado mediante la adición de grupos fosfato (véase Williams y col. Immunopharmacol. 22: 139-156 (1991) ) . Jamas y col. (patente de EE.UU. nº 5.622.939) describen procedimientos para extraer (1-3) (1-6) glucano soluble de Saccharomyces cerevisiae. El procedimiento descrito es complejo, implicando hidrólisis ácida, hidrólisis básica y el amplio uso de centrifugación y ultrafiltración. No se proporcionan detalles en cuanto a la estabilidad del (1-3) (1-6) glucano de levadura solubilizado.

Varias referencias de la técnica anterior desvelan procedimientos de preparación de glucanos y composiciones de glucano líquidas de cereales. Entre estas referencias de la técnica anterior están las siguientes:

Beer y col., Extraction of Oat Gum from Oat Bran: Effects of Process on Yield, Molecular Weight Distribution, Viscosity and (1-3) (1-4) beta-D-Glucan Content of the Gum, Cereal Chemistr y 73 (1) : 58-62 (1996) . Esta referencia describe el uso de alcoholes en una cantidad igual a o superior al 50% (v/v) para lograr la precipitación. Se informó

que la pureza de los glucanos recuperados estaba entre el 22 y el 63%.

Wood y col., Large Scale Preparation and Properties of Oat Fractions Enriched in (1-3) (1-4) beta-D-Glucan, Cereal Chemistr y 66 (2) : 97-103 (1989) . Esta referencia describe el uso de alcoholes en una cantidad igual a o superior al 50% (v/v) para lograr la precipitación de glucanos.

La patente de EE.UU. nº 6.323.338 desvela un procedimiento de aislamiento de -glucano de avena como una piel

enriquecida de un extracto de salvado de avena. El procedimiento desvelado no utiliza bajas concentraciones de alcoholes de cadena corta para la precipitación del glucano.

Redmond (patente de EE.UU. nº 6.284.886) desvela composiciones de (1-3) (1-4) glucanos de cereal y procedimientos de producción de estas composiciones. Las composiciones desveladas cumplen los estrictos requisitos de la industria cosmética, en términos de su viscosidad, fuerza de cizallamiento y propiedades de 30 potenciamiento de la humedad. No se describe procedimiento para la extracción o purificación de (1-3) (1-4)

glucano.

Resumen de la invención La presente invención se resume en los siguientes párrafos numerados:

1. Un procedimiento de aislamiento de un (1-3) (1-4) glucano de un grano de cereal triturado o una parte triturada del grano de cereal, que comprende:

(i) extraer el grano de cereal triturado o la parte triturada del grano de cereal con una disolución alcalina que tiene un valor de pH entre 9 y 10 durante un periodo de tiempo de aproximadamente 15 a aproximadamente 45 minutos para producir un extracto que contiene al menos aproximadamente el 0, 4 por ciento en peso de (1-3) (1-4) glucano;

(ii) eliminar el material insoluble, y eliminar el material particulado que tiene un tamaño de partícula superior a aproximadamente 0, 2 µm de dicho extracto para producir un extracto purificado;

(iii) añadir de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 25% (vol/vol) de un alcohol C1-C4 al extracto purificado para precipitar el (1-3) (1-4) glucano, y

(iv) aislar el (1-3) (1-4) glucano.

2. El procedimiento del párrafo 1, en el que en dicha etapa de añadir (etapa iii) , aproximadamente del 10% a aproximadamente el 20% (vol/vol) de un alcohol seleccionado del grupo que consiste en metanol, etanol e isopropanol se usa... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de aislamiento de un (1-3) (1-4) glucano de un grano de cereal triturado o una parte triturada del grano de cereal, que comprende:

(i) extraer el grano de cereal triturado o la parte triturada del grano de cereal con una disolución alcalina que tiene un valor de pH entre 9 y 10 durante un periodo de tiempo de aproximadamente 15 a aproximadamente 45 minutos para producir un extracto que contiene al menos aproximadamente el 0, 4 por ciento en peso de (1-3)

(1-4) glucano;

(ii) eliminar el material insoluble, y eliminar el material particulado que tiene un tamaño de partícula superior a aproximadamente 0, 2 µm de dicho extracto para producir un extracto purificado;

(iii) añadir de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 25% (vol/vol) de un alcohol C1-C4 al extracto purificado para precipitar el (1-3) (1-4) glucano, y

(iv) aislar el (1-3) (1-4) glucano.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que en dicha etapa de añadir (etapa iii) , aproximadamente el 10% a aproximadamente el 20% (vol/vol) de un alcohol seleccionado del grupo que consiste en metanol, etanol e isopropanol se usa para precipitar el (1-3) (1-4) glucano de dicho extracto purificado.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que aproximadamente el 10% a aproximadamente el 20% (vol/vol) de etanol se usa para precipitar el (1-3) (1-4) glucano de dicho extracto purificado.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicha etapa de eliminar el material particulado comprende además:

una o más de una etapa de añadir un floculante, un coagulante o tanto un floculante como un coagulante a dicho extracto para coagular material particulado que tiene un tamaño de partícula superior a aproximadamente 0, 2 µm, y eliminar el material coagulado de dicho extracto; digerir el material de almidón en dicho extracto, y filtrar el material particulado que tiene un tamaño de partícula superior a 0, 2 µm de dicho extracto para producir el extracto purificado.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que en dicha etapa de digerir, dicho material de almidón se digiere con una enzima.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que antes de digerir dicho material de almidón, dicha disolución alcalina se neutraliza.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que tras la digestión de dicho material de almidón, dicha enzima se inactiva.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que dicha enzima se inactiva acidificando la disolución neutralizada.

9. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que dicha enzima es una amilasa.

10. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que dicha amilasa no requiere un cofactor de calcio.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el cereal está seleccionado del grupo que consiste en un cultivar de cebada, un cultivar de avena, un cultivar de trigo, un cultivar de centeno, un cultivar de sorgo, un cultivar de mijo y un cultivar de maíz.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicha etapa de añadir (etapa iii) se realiza a una temperatura de aproximadamente 1ºC a aproximadamente 10ºC.

13. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además una o más de una etapa de disolver el (1-3) (1-4) glucano aislado en una disolución acuosa, precipitar el (1-3) (1-4) glucano añadiendo entre el 10% y el 25% (vol/vol) de alcohol C1-C4 a la disolución acuosa y aislar el (1-3) (1-4) glucano.

14. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que el floculante está seleccionado del grupo que consiste en una poliacrilamida, una sal de acrilato cuaternaria y una macromolécula de floculante natural, y el coagulante está seleccionado del grupo que consiste en alumbre, cal, cloruro férrico, sulfato ferroso, un polímero orgánico y un polielectrolito sintético con grupos funcionales aniónicos o catiónicos.

15. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que de aproximadamente el 15% a aproximadamente el 17% (vol/vol) del alcohol C1-C4 se añade al extracto purificado en la etapa (iii) .

16. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el grano de cereal triturado o la parte triturada del grano de

cereal se extrae con una disolución alcalina que tiene un valor de pH de aproximadamente 9, 25 a aproximadamente 5 9, 75.

17. El procedimiento según la reivindicación 4, en el que la etapa de filtrar el material que tiene un tamaño de partícula superior a 0, 2 µm de dicho extracto se realiza usando un filtro recubierto con una precapa de un ayudafiltros que tiene una porosidad de 0, 2 µm.