Extracto antioxidante a partir de macroalgas pardas y procedimiento de obtención.

Se presenta un procedimiento de obtención de extractos antioxidantes a partir de macroalgas empleando extracción acuosa en continuo y asistida por ultrasonidos.

El proceso se puede realizar sobre alga fresca o sobre alga seca, tras una resuspensión en agua. Se prepara una suspensión de alga en agua con una concentración de sólidos entre un 10 y un 30%. La mezcla se alimenta a un sistema de ruptura ultrasónica. El extracto es filtrado y liofilizado, obteniéndose concentraciones de polifenoles totales de 62.4 mg eq. de floroglucinol/ g de liofilizado con Bifurcaria bifurcata y 44 mg eq. de floroglucinol/ g de liofilizado con Ascophyllum nodosum. El extracto se puede emplear como ingrediente en formulaciones cosméticas y alimentarias.

Extracto antioxidante a partir de macroalgas pardas y procedimiento de obtención

SECTOR TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a la extracción de compuestos a partir de macroalgas. Más concretamente la invención se refiere a la extracción de antioxidantes a partir de macroalgas pardas.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Los antioxidantes son metabolitos secundarios presentes en las macroalgas, plantas, y particularmente en las frutas. Son compuestos que inhiben o previenen la oxidación de un sustrato. En la industria alimentaria, farmacéutica y cosmética se emplean principalmente compuestos sintéticos antioxidantes como hidroxitolueno butilado (BHT) , galato de propilo o butirohidroxianisol (BHA) . Los antioxidantes naturales como los provenientes de extractos de uva, de romero, de cacao etc., están siendo mejor acogidos debido a su baja toxicidad y alta actividad antioxidante. Una gran familia de compuestos antioxidantes son los florotaninos presentes en macroalgas que muestran buena actividad antioxidante Varios protocolos de extracción de florotaninos han sido propuestos, entre ellos se pueden citar particiones secuenciales líquido-líquido, utilizando principalmente solventes orgánicos como metanol, hexano, diclorometano, cloroformo, acetato de etilo y butanol, además de purificaciones en columnas cromatográficas, tales como Antioxidant Effects of Phlorotannins Isolated fromIshige okamurae in Free Radical Mediated Oxidative Systems, Yanping, Z., Zhong-Ji Q., Yong L., Moon-Moo K., Sang-Hoon, L. & Se-Kwon K, J. Agric. Food Chem., 56, 7001-7009, 2008; Phenolic Compounds in the Brown Seaweed Ascophyllum nodosum: Distribution and Radical-scavenging Activities, Audibert, L., Fauchon, M., Blanc, N., Hauchard, D. & Ar Galla, E, Phytochemical analysi, 21, 399-405, 2010; Chemical components and its antioxidant properties in vitro: an edible marine brown alga Ecklonia cava, Li, Y., Qian, Z.J., Ryu, B., Lee, S.H., Kim, M.M. and Kim, S.K., Bioorg Med Chem 17, 19631973, 2009; Distribution and radical scavenging activity of phenols in Ascophyllum nodosum (Phaeophyceae) , Breton, F., Cérantola, S. & Ar Gall E., Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 399, 167–172, 2011. Sin embargo estos procesos generan residuos no permitidos en alimentación y cosmética, tales como metanol o compuestos organohalogenados. Además, si se requiere una polaridad inferior a la del agua, las mezclas hidroalcohólicas son una opción a los disolventes derivados del petróleo.

La utilización de acetona al 70% y acetato de etilo como disolventes fue reportada en Phlorotannins as Radical Scavengers from the Extract of Sargassum ringgoldianum, Nakai, M., Kageyama, N., Nakahara, K. & Miki, W., Marine Biotechnology, 8, 409-414, 2006) . Una primera fase de eliminación de material lipídico con hexano y posterior extracción de florotaninos con acetona-agua al 70% fue utilizada en High-performance liquid chromatographic analysis of phlorotannins from the brown alga Fucus vesiculosus, Koivikko, R., Loponen, J., Pihlaja, K. and Jormalainen, V., Phytochem. Anal. 18, pp. 326-332, 2007. Se ha utilizado etanol puro y al 60% para la extracción de florotaninos en especies como Ascophyllum nodosum y Fucus vesiculosus, seguido de partición líquido-líquido con éter de petróleo o diclorometano (Evaluation of quantitative methods for the determination of polyphenols in algal extracts, Par y s, R., Rosenbaum, A., Kehraus, S., Reher, G., Glombitza, K-W and König, G.M. . J. Nat. Prod., , 1865-1870, 2007.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Los extractos obtenidos a partir del tratamiento de macroalgas pardas, como pueden ser Bifurcaria bifurcata y Ascophyllum nodosum, pueden emplearse para consumo alimentario, cosméstico y/o farmacéutico por su contenido en fucoidanos y florotaninos. El alto contenido en fucoidanos provoca que estos extractos posean una capacidad humectante en la piel, mientras que el poder antioxidante viene dado por la presencia de florotaninos.

La obtención de un producto natural que no posea un fuerte aroma característico es deseable para su empleo como ingrediente cosmético para no interferir con otros deseados, lo cual se favorece con extracción acuosa y evitando usar disolventes orgánicos. Es otra característica deseable del proceso de extracción de extractos que los disolventes empleados sean baratos, renovables, de baja o nula toxicidad y que su manejo no sea peligroso. Los extractos crudos o fracciones aisladas presentan frecuentemente mayor actividad antioxidante que antioxidantes sintéticos como BHA (butirohidroxianisol) o BHT (butirohidroxitolueno) .

El procedimiento objeto de la presente invención permite emplear agua para obtener un producto estable, fácil de manejar y adicionar a diferentes productos y libre de trazas de disolventes.

El método de extracción del antioxidante a partir de una macroalga parda comprende:

a) Si se emplea macroalga fresca, esta se somete a un lavado con agua corriente que elimina arenas y epifitas, y posteriormente se seca con papel absorbente. En el caso de que se emplee alga seca este proceso de limpieza con agua no es necesario.

b) A continuación se mezcla el alga seca o fresca con agua a una relación líquido/sólido (L/S) entre 3 y 5 g/g.

c) A continuación se sometela mezcla anterior a un proceso de triturado, preferiblemente en un molino de aspas, hasta reducir el tamaño de partícula entre 0.5 y 2 mm para macroalga seca y entre 0.5 y 3 mm para macroalga fresca.

d) Mezclar la macroalga triturada con un disolvente líquido que comprende etanol puro o mezclas etanol:agua en relación 1:1 v/v, en una relación Líquido/Sólido (L/S) de entre 5 y 15 (g/g) cuando se parte de macroalga fresca y de entre 50 y 150 (g/g) cuando se parte de macroalga secae) Someter la mezcla a un proceso de disrupción celular aplicando ultrasonidos en continuo.

f) El residuo sólido algal obtenido en la etapa anterior se separa por sedimentación y posterior centrifugación o filtración.

g) Se elimina el etanol o el 50% del agua, en el caso de que sólo se hubiera empleado agua, a vacío sin superar la temperatura de 40 ºC.

h) El extracto concentrado se liofiliza para obtener un extracto sólido.

El producto se almacena refrigerado a menos de 5 ºC y se protege de la luz para evitar su alteración.

En otro aspecto, la invención se refiere a un extracto antioxidante estable obtenido a partir del procesado de macroalgas pardas, más concretamente de macroalgas algas de las especies Bifurcaria bifurcata, Ascophyllum nodosum, Saccorhiza polyschides y Sargassum muticum

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Las modalidades detalladas en las figuras se ilustran a modo de ejemplo y no a modo de limitación:

La Figura 1 muestra el esquema para disrupción celular asistida por ultrasonido en un sistema de alimentación macroalgal en continuo.

La Figura 2 muestra la detección de florotaninos mediante HPLC en columna de fase reversa C18.

La Figura 3 muestra el perfil ultravioleta del extracto de Bifurcaria bifurcata, con un perfil característico de florotaninos y semejante al de floroglucinol.

EJEMPLO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN.

En una realización particular la invención se dirige a un extracto acuoso antioxidante obtenido a partir de macroalgas pardas caracterizado por a) un contenido de carbohidratos entre 33 y 156 mg de glucosa/g de liofilizado; b) un contenido en fucoidanos, expresados como sulfatos totales tras la digestión de la muestra, entre 44 y 118 mg de sulfatos/g de liofilizado; c) un contenido de florotaninos, expresados como floroglucinol, entre 12 y 62.4 mg equivalentes de floroglucinol/g de liofilizado; y d) un contenido en alginatos, entre 10 y 55 mg equivalentes de ácido glucurónico/g de liofilizado.

En otro aspecto, la invención se dirige a una composición cosmética y/o alimentaria que comprende el extracto antioxidante objeto de la presente invención.

Se cita a modo de ejemplo y sin limitar el alcance de la protección un ejemplo de la aplicación del método de extracción de antioxidantes a partir de Bifucaria Bifurcata. La extracción se realiza en continuo y en condiciones de temperatura inferior a 40 °C para evitar reducción en el poder antioxidante o cantidad de los compuestos extraídos.

En la Figura 1 se muestra el esquema para disrupción celular asistida por ultrasonido en un sistema de alimentación macroalgal en continuo compuesto por una unidad de generación de ultrasonidos que incluye un sonotrodo (105) dispuesto en una celda de flujo continuo (104) , que es alimentado mediante una bomba peristáltica principal (102) y otra de recirculación (103) .

En una realización...

1. Un extracto antioxidante liofilizado obtenido a partir de macroalgas pardas caracterizado por:

a) un contenido de carbohidratos entre 33 y 156 mg de glucosa/g de liofilizado;

b) un contenido en fucoidanos, expresados como sulfatos totales tras la digestión de la muestra, entre 44 y 118 mg de sulfatos/g de liofilizado;

c) un contenido de florotaninos, expresados como floroglucinol, entre 12 y 62.4 mg equivalentes de floroglucinol/g de liofilizado; y

d) un contenido en alginatos, entre 10 y 55 mg equivalentes de ácido glucurónico/g de liofilizado.

2. El extracto según la reivindicación 1 caracterizado por un máximo de absorbancia en la región ultravioleta entr.

26. 280 nm.

3. El extracto según la reivindicación 1 caracterizado por una capacidad de inhibición del radical DPPH con un valor de EC50 de 17.7 a 23.7 mg de extracto/mL.

4. El extracto según las reivindicaciones 1 a 3 donde la macroalga parda es Bifurcaria bifurcata, Ascophyllum nodosum, Saccorhiza polyschides y Sargassum muticum.

5. Un procedimiento para obtener un extracto antioxidante liofilizado, caracterizado según las reivindicaciones 1 a 4, a partir de la macroalgas pardas frescas o secas que comprende: a) lavar con agua las macroalgas, en el caso de que se empleeen macroalgas frescas; b) mezclar la macroalga con agua con una relación líquido/sólido (L/S) entre 3 y 5 g/g; c) triturar la mezcla obteniendo una macroalga triturada con un tamaño de partícula inferior a 3 mm. d) mezclar la macroalga triturada con un disolvente líquido que comprende etanol puro o mezclas

etanol:agua en relación 1:1 v/v, en una relación Líquido/Sólido (L/S) de entre 5 y 15 (g/g) cuando se parte de macroalga fresca y de entre 50 y 150 (g/g) cuando se parte de macroalga seca; e) someter la mezcla a un proceso de disrupción celular aplicando ultrasonidos en continuo con una densidad de potencia en el rango entre 3 y 13 W/cm3; f) separar el residuo sólido algal obtenido en la etapa anterior mediante sedimentación y posterior centrifugación o filtración; g) eliminar el etanol o el 50% del agua a vacío a una temperatura inferior a 40ºC obteniendo un extracto concentrado; y h) liofilizar el extracto concentrado obteniendo un extracto liofilizado.

6. El procedimiento según la reivindicación 5 en el que el tamaño de las partículas trituradas está entre 0.5 y 2 mm para macroalga seca y entre 0.5 y 3 mm para macroalga fresca.

7. El uso del extracto antioxidante caracterizado según las reivindicaciones 1 a 4 como ingrediente en formulaciones cosméticas y alimentarias.

Figura 1 Figura 2

Figura 3