Proceso para la purificación de xantofilas.

Un método para la obtención de xantofilas libres que comprende:

el suministro de una oleorresina derivada de plantas;

la saponificación de la oleorresina derivada de plantas para obtener una resina saponificada;

el lavado de la resina saponificada con una solución de sal;

la repetición del lavado con la solución de sal hasta que el pH de la resina esté comprendido entre 6,5 y 9;

el lavado de la resina con un disolvente no polar para eliminar los componentes lípidos;

el lavado de la resina al menos una vez con un disolvente de polaridad incrementada;

el lavado de la resina con agua para eliminar el disolvente; y

el filtrado y/o secado de la resina para obtener xantofilas libres.

Proceso para la purificación de xantofilas

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la invención [0002] [sic] La presente invención se refiere a un proceso para la purificación de xantofilas procedentes de extractos de plantas, en particular las oleorresinas de cempasúchil o clavelón de la India (Tagetes erecta) .

Descripción de la técnica relacionada [0003] Los carotenoides comprenden un grupo de pigmentos naturales que se encuentran en abundancia en las plantas, algunos peces, los crustáceos, las aves, las algas y las bacterias. Dentro de este grupo de pigmentos están los carotenoides de color amarillo, entre los que figuran los carotenos (por ejemplo, el º-caroteno) y las xantofilas (por ejemplo, la luteína y la zeaxantina) y los carotenoides de color rojo, entre los que figuran la capsanteína, la cantaxantina y la astaxantina. Estos carotenoides de color amarillo y rojo a menudo se encuentran presentes en las plantas –especialmente en las plantas con flores– junto con otras clases de pigmentos, incluidos principalmente los pigmentos de clorofila verde.

Durante décadas se han utilizado los carotenoides, y en particular las xantofilas, procedentes de extractos de cempasúchil en la industria avícola para la pigmentación de pieles de pollo para asar y yemas de huevo. La luteína está presente en concentraciones muy superiores a la zeaxantina en los extractos de cempasúchil. Se conocen formulaciones de pigmentaciones para el uso en la industria avícola que poseen concentraciones relativamente altas de zeaxantina, en las que la luteína ha sido isomerizada para producir zeaxantina (patente estadounidense nº 5.523.494 otorgada a Torres y patente estadounidense nº 5.973.211 otorgada a Rodríguez) .

Además de su importancia comercial en la industria avícola, los científicos han prestado recientemente una atención considerable a los carotenoides debido a su posible función en la promoción de la salud humana. Se ha demostrado que compuestos como el a-caroteno y el º-caroteno, la luteína y la zeaxantina poseen una pronunciada actividad antioxidante, la cual puede retrasar o prevenir enfermedades como el cáncer, la arteriosclerosis, las cataratas, la degeneración macular y otras (Bowen, WO98/45241) . La luteína y la zeaxantina son los únicos carotenoides presentes en la región macular de la retina humana y están relacionadas con la función normal de la mácula responsable de la agudeza visual. También se tiene conocimiento de que los carotenoides mejoran la respuesta del sistema inmunitario. Los radicales libres producidos como subproductos de procesos metabólicos y que son el resultado de contaminantes ambientales (como, por ejemplo, el dióxido de nitrógeno y el ozono del aire contaminado, los metales pesados, los hidrocarburos halogenados, la radiación ionizante y el humo de cigarrillos) están implicados como factores causantes de muchas de las enfermedades mencionadas anteriormente. Los carotenoides son inhibidores potentes de los radicales libres de oxígeno, altamente reactivos, que pueden iniciar una cascada de reacciones químicas perjudiciales. Los carotenoides también actúan como antioxidantes separadores de cadenas, especialmente a presiones parciales bajas de oxígeno. Por lo tanto, los carotenoides pueden contribuir a reducir las reacciones provocadas por los radicales libres y también pueden prevenir la generación de radicales libres, limitando así los daños producidos por los radicales libres/oxidantes.

Khachik ha descrito (patente estadounidense nº 5.382.714) un proceso de obtención de luteína con una pureza generalmente superior al 90%, determinada por espectrofotometría en el ultravioleta visible. Se descubrió que la pureza de la luteína era de aproximadamente 94, 79%, y sus isómeros de aproximadamente 3, 03%, basándose en un análisis de HPLC (cromatografía líquida de alta eficacia, High performance liquid chromatography) y otros que constan de zeaxantina, etcétera. El principal inconveniente del procedimiento mencionado anteriormente consiste en el uso de un disolvente halogenado. En la mayoría de los países está prohibido el uso de disolventes halogenados en aplicaciones relacionadas con los alimentos humanos, ya que existen temores sobre sus posibles efectos cancerígenos.

Ausich y Sanders (patente estadounidense nº 5.648.564) han desarrollado un proceso para la obtención de cristales de xantofila que contienen aproximadamente un 70-85% de carotenoides totales, que se considera que contienen xantofilas sustancialmente puras. El análisis HPLC de las xantofilas mostró un 85-95% de trans-luteína, 0, 2-1, 5% de sus isómeros geométricos y 2, 5-8% de zeaxantina. La escasa solubilidad de los ésteres de xantofila en propilenglicol y el calentamiento posterior a temperaturas de aproximadamente 70° C durante 10 horas son las principales desventajas del proceso mencionado anteriormente, ya que la luteína experimenta una isomerización y descomposición en dichas condiciones. Además, el propilenglicol no es un disolvente cuyo coste sea razonable desde un punto de vista comercial.

Khachik en su patente estadounidense nº 6.262.284 ha desarrollado un proceso para la obtención de cristales de luteína y zeaxantina (con una pureza de un 97%) a partir de harina de cempasúchil en vez de extracto de cempasúchil. Este proceso supuso la extracción y saponificación simultáneas de los ésteres de xantofila. Las principales limitaciones en este proceso son la saponificación del extracto sin concentración, lo que provoca el consumo de un gran volumen de disolventes que son difíciles de manipular en la producción comercial. La formación adicional de peróxidos a partir de disolventes, como por ejemplo THF (tetrahidrofurano) puede causar la degradación de las xantofilas. Asimismo, el uso de cromatografía en columna de gel de sílice resulta un proceso incómodo y menos económico para la producción a escala comercial de cristales puros de luteína.

Madhavi y Kagan (patente estadounidense nº 6.380.442) han divulgado un proceso para el aislamiento de carotenoides mixtos procedentes de plantas y éste es ilustrado con ejemplos de oleorresina de cempasúchil. La temperatura de hidrólisis es elevada y el tiempo de reacción es prolongado, lo que provoca la oxidación y degradación de la luteína. El método no resulta atractivo para aplicaciones comerciales, ya que se requiere una cantidad de agua de más de 30 veces por kilogramo de material de entrada y la luteína se libera en forma de cristales diminutos dispersos en una solución jabonosa viscosa, lo que dificulta la labor de recuperación.

Rodríguez et ál. (patente estadounidense nº 6.329.557) han divulgado un proceso a escala industrial para la obtención de cristales de xantofila a partir de extracto de cempasúchil. El método es útil para las oleorresinas de cempasúchil y proporciona un proceso a escala industrial para la obtención de concentrados de luteína y zeaxantina de alta pureza utilizando extractos de cempasúchil saponificados.

Montoya et ál. (patente estadounidense nº 6.504.067) describen un proceso para la limpieza de oleorresinas con álcali y ácido. La oleorresina limpia es sometida a hidrólisis acuosa de álcali a una temperatura de 90° C durante 8 horas en presencia de agentes emulsionantes. Este método tiene la desventaja de que la temperatura elevada y la duración prolongada del ciclo tiene como resultado la degradación de la luteína libre.

Kumar et ál. (patente estadounidense nº 6.743.953) divulgan un método que incluye la saponificación en un alcohol para evitar la adición de agua, la eliminación del alcohol a presión reducida y la extracción de xantofilas en acetato de etilo para obtener xantofilas con un buen rendimiento. El método de Kumar et ál. evita el uso de agua durante la saponificación, evitando así los pasos para eliminar el agua mediante disolventes orgánicos, especialmente disolventes orgánicos halogenados. La saponificación en alcohol era conocida y ha sido descrita por Grant (patente estadounidense nº 3.523.138) .

Sadano et ál. (U.S. 2004/0055954) divulgan la extracción de oleorresina de cempasúchil con la extracción de fluido supercrítico, como por ejemplo dióxido de carbono a alta presión. La extracción selectiva se consigue cambiando la presión del fluido supercrítico. La oleorresina extraída se purifica adicionalmente mediante la disolución en un disolvente de cetona y la eliminación del precipitado. El requisito de un equipo especial para la extracción de fluido supercrítico hace que este método resulte poco atractivo en aplicaciones comerciales.

Khachik (solicitud estadounidense nº 2005/0038271) describe un método para la extracción de zeaxantina a partir de bayas Lycium... [Seguir leyendo]

1. Un método para la obtención de xantofilas libres que comprende: el suministro de una oleorresina derivada de plantas; la saponificación de la oleorresina derivada de plantas para obtener una resina saponificada; el lavado de la resina saponificada con una solución de sal; la repetición del lavado con la solución de sal hasta que el pH de la resina esté comprendido entre 6, 5 y 9; el lavado de la resina con un disolvente no polar para eliminar los componentes lípidos; el lavado de la resina al menos una vez con un disolvente de polaridad incrementada; el lavado de la resina con agua para eliminar el disolvente; y el filtrado y/o secado de la resina para obtener xantofilas libres.

2. El método de la reivindicación 1, en el que se proporciona la oleorresina mediante los pasos que comprenden: el tratamiento de un homogeneizado de plantas con un disolvente de polaridad incrementada para una purificación inicial;

el filtrado del homogeneizado para obtener un material precipitado; y la extracción del material precipitado con un disolvente no polar.

3. El método de la reivindicación 2, que además comprende: la concentración del extracto en los extractos de disolventes no polares y el lavado del concentrado con agua.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones comprendidas entre la 1 y la 3, en el que: la oleorresina derivada de plantas se deriva del cempasúchil o clavelón de la India (Tagetes erecta) o de

bayas Lycium chinensis, y/o la planta es Lycium chinensis y las xantofilas son predominantemente zeaxantina.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones comprendidas entre la 1 y la 4, en el que la solución de sal: comprende una sal de sodio o potasio con una concentración del 5% al 15%; y/o es una sal de sodio y en el que la sal de sodio es cloruro de sodio.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones comprendidas entre la 1 y la 5, en el que: al menos uno de los lavados con solución de sal es acidificado; y/o el último lavado con solución de sal es acidificado.

7. El método de la reivindicación 5 o 6, en el que al menos uno de los lavados con solución de sal es acidificado con 2-3% de ácido fosfórico.

8. El método de cualquiera de las reivindicaciones comprendidas entre la 1 y la 7, en el que el disolvente de polaridad incrementada es una solución de agua/alcohol o una solución de agua/acetona.

9. El método de cualquiera de las reivindicaciones comprendidas entre la 1 y la 8, en el que se lava la resina con el disolvente de polaridad incrementada 2-4 veces y en el que la polaridad del primer lavado es inferior a la polaridad del último lavado.

10. El método de la reivindicación 9, en el que el disolvente de polaridad incrementada es acidificado.

11. El método de la reivindicación 10, en el que la resina se lava al menos una vez con un disolvente de polaridad incrementada que está acidificado con un 1-3% de ácido fosfórico.

12. El método de la reivindicación 11, en el que el disolvente de polaridad incrementada comprende una solución acidificada de agua/metanol (10:90) .

13. El método de cualquiera de las reivindicaciones comprendidas entre la 1 y la 12, en el que la planta es cempasúchil y las xantofilas libres comprenden al menos un 60% de luteína libre.

14. El método de cualquiera de las reivindicaciones comprendidas entre la 1 y la 13, en el que el disolvente no polar es hexano.

15. El método de cualquiera de las reivindicaciones comprendidas entre la 1 y la 14, en el que:

el paso final de secado también incluye la adición de una mezcla de alcohol-agua para facilitar la eliminación de agua; y/o el lavado de la resina con el disolvente de polaridad incrementada comprende adicionalmente un paso de filtrado.