Procedimiento para el aislamiento y purificación de carotenoides.

Un método mejorado de saponificación para estabilizar y proteger carotenoides degradables en calor durante el procedimiento de saponificación de oleorresinas con elevado contenido de carotenoides,

comprendiendo dicho método las etapas de añadir una cantidad eficaz de ácidos grasos de cadena corta mixtos estables en calor a la mezcla de reacción.

Procedimiento para el aislamiento y purificación de carotenoides La presente invención se refiere al aislamiento y purificación de cristales de carotenoides derivados de diversas fuentes vegetales. La invención se refiere particularmente a un nuevo procedimiento de saponificación para el aislamiento y purificación de carotenoides a partir de diferentes oleorresinas con elevado contenido de carotenoides derivadas de vegetales y microorganismos.

Antecedentes de la invención Los carotenoides pertenecen a los grupos más ampliamente extendidos de pigmentos que se producen de forma natural denominados tetraterpenoides. Estos compuestos son ampliamente responsables del color rojo, amarillo y naranja de frutas y verduras y se encuentran también en muchas verduras verdes oscuras aparte de los vegetales superiores y estos carotenoides están presentes también en ciertos tipos de algas, hongos y bacterias.

Los carotenoides más abundantes disponibles entre las diversas fuentes de alimentos para consumo humano son beta-caroteno, alfa-caroteno, gamma-caroteno, licopeno, luteína, zeaxantina, beta-criptoxantina y astaxantina.

El beta-caroteno, alfa-caroteno y beta-criptoxantina están presentes significativamente en las frutas y verduras de color naranja de tipo mango, melocotón, albaricoque y zanahorias. Las verduras de hojas verdes como las espinacas y las acelgas contienen también beta-caroteno, luteína y zeaxantina. El licopeno se encuentra en los tomates, sandías, guayabas y pomelo. El salmón, los mariscos y la yema de huevo se ha informado que contienen también carotenoides. Las microalgas como Dunaliella Sp y Haematococcus sp tienen un elevado contenido de beta-caroteno y astaxantina, respectivamente, análogamente hay una amplia gama de microorganismos capaces de proporcionar una buena fuente comercial de carotenoides naturales.

En los últimos días estos carotenoides naturales han logrado una importancia significativa como un ingrediente funcional natural en las industrias nutracéutica, alimentaria, cosmecéutica y de alimentos para animales. Diversos estudios muestran que estos carotenoides tienen propiedades terapéuticas potenciales y un uso potencial como sustancias colorantes naturales.

La creciente concienciación de la salud pública y las estrictas normas reguladoras sanitarias exigen ingredientes naturales, seguros y más sanos para diversos mercados y aplicaciones, por lo tanto, hay una necesidad de una tecnología verde más segura para el medio ambiente y de compuestos potencialmente menos peligrosos para la salud en la fabricación de estos productos naturales.

La presente innovación atiende a estos requisitos en una forma de proporcionar carotenoides naturales altamente concentrados preparados sin usar disolventes orgánicos tóxicos peligrosos en el procedimiento.

La saponificación o hidrólisis es el estado de la técnica conocido y seguido en las industrias de pigmentos naturales o fito-químicos durante varios años. La saponificación se lleva a cabo con el fin de romper y liberar el ácido graso unido a las moléculas activas y en un ejemplo típico los diésteres de ácidos grasos de luteína y zeaxantina están presente en las oleorresinas de las margaritas en la que la hidrólisis se realiza para liberar la forma libre de los carotenoides. Otro ejemplo es el licopeno extraído de la oleorresina de tomate y, todavía, otro ejemplo es la capsanteína derivada de la oleorresina de capsicum annum, análogamente, existen diversos ejemplos que se pueden proporcionar para este procedimiento.

Por tanto, la saponificación o hidrólisis implica diversos métodos que incluyen un álcali fuerte acuoso a diferentes temperaturas en presencia de un tensioactivo o emulsionante o en medio de álcali fuerte en disolvente orgánico o en un medio de álcali alcohólico o usando un medio de hidrocarburos. En general, los carotenoides son un componente no soluble en los medios de hidrólisis que resultan cristalizados y separados del medio.

La patente de EE.UU. nº 7.875.751 describe un método para la purificación de carotenoides a partir de extractos vegetales mediante saponificación y purificación, la saponificación se hace usando un disolvente polar metanol, etanol y 2-propanol y un disolvente no polar como hexano, pentano y heptanos en presencia de un álcali, adicionalmente los cristales son recuperados después de secar y purificar mediante recristalización en presencia de un disolvente soluble en agua y agua desionizada. El procedimiento es bastante complicado ya que implica disolventes orgánicos y múltiples etapas para la purificación.

La patente de EE.UU. nº 7.812.198 describe un procedimiento para la fabricación de una composición que contiene xantofilas saponificando un extracto de margarita y aislando las xantofilas en presencia de una base de amonio cuaternario.

La patente de EE.UU. nº 7.629.007 describe un procedimiento para la purificación de xantofilas libres, según esta descripción una oleorresina derivada de vegetales que xantofilas es saponificada usando un álcali, seguidamente la oleorresina se lava con una solución de sales varias veces antes de tratar con disolventes orgánicos para una purificación adicional y finalmente las xantofilas libres son filtradas y secadas.

La patente de EE.UU. nº 7.622.599 proporciona un método de aislamiento y purificación para carotenoides a partir de margaritas hidrolizando oleorresina de margarita usando un álcali alcohólico seguido de la precipitación de los cristales de carotenoides usando una mezcla hidro-alcohólica y adicionalmente los cristales se lavan para separar las impurezas y finalmente los cristales se filtran y se secan. Esta patente usa numerosos disolventes que generan corrientes de disolventes mixtos que son costosos a escala comercial de recuperar y separar.

La patente de EE.UU. nº 7.485.738 describe un método para preparar zeaxantina de contenido elevado y calidad alimenticia a través de una reacción de isomerización química a partir de luteína tratando cristales de xantofilas con glicol o propilenglicol con álcali orgánico para llevar a cabo la isomerización y adicionalmente los cristales de zeaxantina son precipitados en una mezcla de agua desionizada y alcohol para recoger cristales de zeaxantina.

La patente de EE.UU. nº 7.253.294 describe un procedimiento para el aislamiento de luteína a partir de alfalfa saponificando oleorresina de vegetales verdes para proporcionar una resina saponificada, que es tratada con un primer disolvente orgánico volátil hasta una sustancia aceitosa que es adicionalmente tratada con un segundo disolvente orgánico volátil para hacer derivar la luteína.

La patente de EE.UU. nº 7.271.298 describe un procedimiento para el aislamiento y purificación de cristales de xantofilas a partir de oleorresina de plantas, en que el procedimiento implica la saponificación de diésteres xantofilas que contienen oleorresinas de plantas con alcohol y álcali y neutralizar la mezcla añadiendo un ácido y lavando adicionalmente la mezcla con agua y alcohol para separar las impurezas y obtener los cristales de xantofilas.

La patente de EE.UU. nº 7.179.930 describe un método para preparar una pasta de luteína estable a partir de oleorresina mediante diversas etapas como disolver la oleorresina en un disolvente y una purificación mediante resina, seguidamente la saponificación de los ésteres usando un catalizador, tratar en una solución ácida, separar los sólidos, separar los ésteres y destilar la fracción alcohólica. Consecuentemente, el método descrito no es un método comercialmente viable debido al elevado número de etapas implicadas.

La patente de EE.UU. nº 7.173.145 describe un procedimiento para la extracción y purificación de luteína, zeaxantina y carotenoides raros en el que el método empleado tetrahidrofurano y un alcohol, preferentemente etanol, como disolventes de extracción. En este procedimiento no se usa ningún disolvente orgánico para la saponificación.

La patente de EE.UU. nº 7.138.152 expone un método para extraer carotenoides a partir de residuos de tratamientos de frutas y verduras, en el que el método implica mezclar el material de fuente de carotenoides con un primer disolvente orgánico y un tensioactivo para formar una suspensión y añadir seguidamente un segundo disolvente orgánico que solubiliza la combinación que seguidamente es separada en una fracción líquida y una fracción sólida y se lleva una separación adicional. El procedimiento no da explicaciones sobre la forma pura de los cristales y no consigue exponer el porcentaje de recuperación para los carotenoides.

La patente de EE.UU. nº 6.797.303 describe un procedimiento de extracción de... [Seguir leyendo]

1. Un método mejorado de saponificación para estabilizar y proteger carotenoides degradables en calor durante el procedimiento de saponificación de oleorresinas con elevado contenido de carotenoides, comprendiendo dicho método las etapas de añadir una cantidad eficaz de ácidos grasos de cadena corta mixtos estables en calor a la mezcla de reacción.

2. El método mejorado de saponificación según la reivindicación 1, en el que la oleorresina con elevado contenido de carotenoides es de fuentes vegetales o microorganismos.

3. El método mejorado de saponificación según la reivindicación 2, en el que las fuentes vegetales incluyen margarita, tomate, palma, goji, pilli, flores de Adonis y fruta de gac.

4. El método mejorado de saponificación según la reivindicación 2, en el que las fuentes microbianas incluyen levadura, hongos, algas y bacterias.

5. El método mejorado de saponificación según la reivindicación 1, en el que los ácidos grasos de cadena corta mixtos son ácidos cáprico y caprílico.

6. El método mejorado de saponificación según la reivindicación 1 a la reivindicación 5, en el que la cantidad eficaz de ácidos grasos de cadena corta mixtos son de menos de 11, 0% (p/p) , más preferentemente menos de 10, 0% (p/p) , lo más preferentemente menos de 9, 0% (p/p) .

7. Un método de saponificación mejorado para proteger oleorresinas con elevado contenido de carotenoides de la degradación durante el procedimiento de saponificación, que comprende las etapas de:

a) introducir la oleorresina en un reactor y homogeneizar vigorosamente durante 5 a 10 minutos a una temperatura de aproximadamente 30 º C a 60 º C, más preferentemente 35 º C a 55 º C y, lo más preferentemente, 40 º C a 52 º C;

b) hidrolizar la oleorresina homogeneizada en un reactor con la adición de 0, 5 a 1 volumen de solución de hidróxido de potasio acuoso a.

4. 55% de la cantidad de oleorresina;

c) añadir 1-1, 5 veces de alcohol graso a la mezcla anterior, homogeneizándola adicionalmente;

d) añadir la mezcla de ácido caprílico-cáprico a la mezcla de reacción de la etapa (b) en una cantidad de 3% a 10%, más preferentemente 4% a 9% y lo más preferentemente 4, 1% a 9%, a una temperatura que varía en el intervalo entre 60 º C y 100 º C durante un periodo de tiempo de 30 minutos a 90 minutos.

e) evaluar el grado de saponificación para asegurar la compleción del procedimiento, preferentemente mediante técnicas cromatográficas;

f) enfriar la mezcla de saponificación a una temperatura de aproximadamente 30 º C a 60 º C, más preferentemente 35 º C a 55 º C y lo más preferentemente 40 º C a 52 º C;

g) añadir a la mezcla de reacción enfriada 1 a 6 veces, más preferentemente 1, 5 a 4 veces y lo más preferentemente 2 a 3 veces de agua desmineralizada, agitando durante 5 a 20 minutos, más preferentemente 6 a 15 minutos y lo más preferentemente 8 a 12 minutos;

h) opcionalmente, añadir a la mezclar de saponificación enfriada un alcohol como alcohol etílico con bajo contenido de humedad, aproximadamente 2 a 10 veces del contenido de oleorresina para la cristalización de carotenoides y para separar impurezas no deseadas como lípidos y grasas;

i) filtrar la mezcla tratada con agua o alcohol haciendo bombear la masa en la prensa de filtración;

j) lavar la masa en el filtro con agua caliente de 50 º C a 60 º C hasta que el pH de la masa sea todavía neutro;

k) secar la masa húmeda de la prensa de filtración en un mezclador cónico con encamisado de agua caliente bajo vacío a una temperatura de 40 º C a 50 º C hasta que la humedad y las impurezas de disolvente estén por debajo del límite permisible por la farmacopea.

8. El método de saponificación mejorado según la reivindicación 7, en el que las oleorresinas con elevado contenido de carotenoides son derivadas de fuentes vegetales como margarita, tomate, palma, goji, pilli, fruta de gac, flores de Adonis y derivadas de fuentes microbianas como levadura, hongos, algas y bacterias.

9. El método de saponificación mejorado según la reivindicación 7, en el que el alcohol graso usado es alcohol laurílico-miristílico o la forma pura de alcohol laurílico o alcohol miristílico.

10. Un método mejorado de saponificación para el aislamiento de carotenoides de la oleorresina con elevado contenido en carotenoides que comprende la etapa de incorporar alcohol graso a la mezcla homogeneizante.

11. El método mejorado según la reivindicación 10, en el que el alcohol graso incorporado se selecciona entre: alcohol laurílico-miristílico o la forma pura de alcohol laurílico o alcohol miristílico.