Método de producción de pectina modificada de cítricos.

La presente invención se emnarca dentro del sector de fabricación de polisacáridos,

más concretamente pectinas modificadas de cítricos.

La materia prima proviene de subproductos de la industria de cítricos, ésta es hidratada y tratada enzimáticamente, se trata con una solución de celulasa y una solución de pectinesterasa en condiciones suaves y medias. De esta forma logramos la modificación química de los componentes de la pared vegetal de la materia prima. Mediante la combinación de temperaturas de extracción y de secado por nebulización se consigue obtener una pectina con un peso molecular de 10-20 KDa, un grado de polimerización de 30-70 unidades y un grado de esterificación inferior al 50%. De este modo se obtienen pectinas modificadas y un extracto alcohólico de alto poder antitumoral.

Método de producción de pectina modificada de cítricos Sector de la técnica La presente invención se enmarca en la industria de productos alimenticios, específicamente en la transformación de desechos de materia prima vegetal. En particular se trata de la transformación de desechos de fabricación de zumos cítricos con el fin de obtener pectina modificada de cítricos. Esta transformación conduce a una pectina modificada que exhibe determinadas actividades fisiológicas.

Estado de la técnica

Las sustancias pécticas son polímeros lineales de restos de ácido a- (I, 4) -D

galacturónico, que tienen una parte más o menos amplia de grupos carboxilos esterificados por radicales metilo en diferente proporción, lo que le da un grado de metilación del cual

dependerá su capacidad de producir geles en condiciones normales con azúcar y ácido. Se encuentran principalmente en las paredes celulares y los espacios intercelulares de los tejidos vegetales; son capaces de retener gran cantidad de agua y participan en la transferencia de agua en las plantas.

Las pectinas se dividen en dos grupos principales, en función de su grado de esterificación, clasificándolas en pectinas de alto grado de metoxilación (HM) , pectinas de bajo grado de metoxilación (LM) y en otras sustancias pécticas como las pectinas desmetiladas o moléculas amidadas (5) . Las pectinas HM presentan valores de metoxilación comprendidos entre el 60 Y 75 % mientras que este valor disminuye hasta un 20-40 % en las pectinas LM. Esta diferencia en el grado de metoxilación influye directamente en la capacidad formadora de geles de cada pectina La fabricación de la pectina comprende la extracción, purificación, concentración y

secado. El uso de un método adecuado para la extracción de pectina es importante con el

fin de maximizar su rendimiento y calidad. La literatura cita como los métodos más comunes para la extracción de pectina la ebullición directa y el calentamiento por

microondas (Joye, 0.0., 2000; Fishman 2000; Yeoh 2008) . Sin embargo, ninguno de los métodos de extracción mencionados consigue un alto rendimiento sin causar cierta degradación.

El método de ebullición es un método convencional de extracción de pectina,

mediante el cual, el subproducto tiene que ser sometido al tratamiento durante al menos 2

horas para obtener un buen rendimiento (El-Nawawi, S.A., 1987; Kertesz 1951) pero la

pectina obtenida presenta alta degradación. La extracción por calentamiento mediante la

utilización de microondas, por otro lado, no necesita más de 15-20 minutos para extraer

una cantidad satisfactoria de pectina (Joye, D.D., 2000) . Los métodos que emplean

S calentamiento por microondas son generalmente más efectivos en términos de rendimiento

de pectina y además la calidad del producto obtenido es mayor que en e1 método de

ebullición (Kratchanova, M., 2004; Liu 2006) , aunque la degradación de la pectina es

evidente.

La estructura ramificada de la pectina de cítricos puede verse sometida a cambios

10 producidos por los métodos de extracción, pues se sabe que los diferentes métodos de

extracción hacen variar las propiedades y c:aracterísticas de las pectinas, obteniéndose

compuestos de menor peso molecular ricos 1m galactosa (pectinas Cítricas Modificadas,

MCP por su siglas en inglés) . Generalmente, la MCP presenta un peso molecular de 15400

g/mol y es un homogalacturonano principalmente lineal con una esterificación 3, 8% y con

15 aproximadamente un 10% ramnogalacturonano 11 (Eliaz et al., 2006) . Los cambios

producidos en la MCP debidos al proceso de producción hacen que ésta sea más fácilmente

absorbida por el tracto digestivo que la pectina nonnal de cítricos y que además, pueda

pasar al torrente sanguíneo.

Los métodos de modificación de la pectina para la obtención de MCP están

20 centrados en hidrólisis ácida, siendo la temperatura y tiempo de tratamiento factores

decisivos del proceso. Las extracciones iniciales de la pectina a partir de piel de limón

suelen realizarse mediante la puesta en contalcto del subproducto con una solución ácida

entorno a pH 2-3, perdiendo ésta algo de su ramificación y longitud de cadena pasando a la

solución y siendo recuperada mediante la precipitación con alcoholes (etanol o

25 isopropanol) . El producto obtenido se lava y se seca obteniéndose pectina de bajo grado de

esterificación (Masmoudi 2012; Joe and Lucio 2000) .

En base a sus parámetros físico-químicos éstas pueden ser aplicadas en diversos

procesos como la producción de geles y además, se ha demostrado en múltiples estudios

que las pectinas pueden ejercer una influencia positiva en los procesos metabólicos del

30 organismo humano, atribuyéndosele propiedades importantes como adyuvante para la

terapia de algunos cánceres inhibiendo el cre:cimiento de células cancerígenas y evitar la

metástasis como en cáncer de próstata (Pienta. el al., 1995) , de mama (Glinsky 2000; Naik

1995) Y colon (Havashi. A., 2000) , también en la desintoxicación de metales pesados en

sangre, disminución de colesterol (Vargo, D., 1985) , creatinina (problemas renales) y otras

enfermedades.

Dado el amplio espectro de su uso resulta necesario perfeccionar específicamente la

tecnología de obtención de pectina, MarshalJ, L., Fishman et al. "Chemistr y and function

S ofpec/ins" American Chemical Society -Washington (1986) ; Reginald, H., Walter "The

chemistr y and technology 01 peclin " Food scie:nce and technology series -San Diego,

California (1991) ; Imeson, A. "Thickening and gelling agenlslor lood" Blackie Academic

and Professional, an imprint of Chapman and HaJl-London (1992) ; Pilnik et al. "Gel/ing

agents (pectin) from plans lor the lood industlr y " on Adv. in Plant Cell Biochemistr y

10 Biotechnology J.: p.232-241 (1992) ; C.D. May '''Industrial pectin sources, production and

applications" Carbohydrate Polymers. J. 12: p.79; "Modified peclins, compositions and

melhods re/aled Iherelo " (WO 2005/095463) .

Se conoce, por ejemplo, cierto tipo de Mep, capaz de penetrar en el flujo sanguíneo

y "adherirse" a las células cancerosas impidiendo su propagación y la formación de

15 tumores malignos. El Dr. Isaac Eliaz es uno de los principales investigadores en MCP, con

varias patentes con respecto a la MCP (USP 8, 426, 567, Method for enhancing mammalian

irnmunological function, USP 6, 462, 029, Compositions and methods for treating marnmals

with modified alginates and modified pectins, y USP 6, 274, 566, Methods for treating

marnmals with modified alginates and pectins) , si bien el ananque de su interés se debe a

20 los trabajos del Dr. K.J. Pienta, (Pienta el al .• 1995) sobre el uso de la pectina de cítricos en

la prevención de la metástasis del cáncer de próstata en los puJmones. MCP es una pectina

parcialmente despolimerizada y desesterificada, cuyo menor tamaño molecular permite

que sea mejor absorbida para alcanzar el flujo sanguíneo donde actúa frente a las células

malignas.

25 Acerca de la influencia del tiempo de tratamiento, en la bibliografia existe una

opinión unánime acerca del procedimiento más aldecuado para la obtención de una pectina

modificada, la aplicación de un tratamiento enzimático, que pennite condiciones de trabajo

mejor controladas y menos agresivas para el medio ambiente. En una revisión exhaustiva

de la bibliografia, incluidas las patentes, llama la. atención las condiciones extremas de los

30 procesos aplicados.

A continuación y para facilitar su 10caJización se detallan las referencias utilizadas

en la descripción del estado de la técnica, excepto la referencia a las patentes cuya

indicación en el texto resulta suficiente para su localización e identificación.

Referencias 1. Eliaz, l., Hotchkiss, A.T., Fishman, M.L. and Rode, D., 2006. The effect oJ modified citrus pectin on urinar y excrelion o/Ioxic elemenls, Phytotherapy Research, 20

(10) 859-864.

2. Glinsky, V.V., Huflcjt, M.E., Glinsky, G.V., Dcutscher, S.L., Quinn, T.P, 2000.

Effecls 01 Thomsen-Friedenreich antigen-specific peptide P-30 on bela-galaclOsidemedialed homotypic aggregalion and adhesion 10 Ihe endolhelium 01MDA-MB-435 human breasl carcinoma cells, eancer Research, 60: 2584-2588.

3. Havashi, A., Gillen, A.C., 1.011, J.R., 2000. Effects oJDaily Oral Administration oJ Quercetin Chalcone and Modified Citrus Pectin, Altemative Medicine Review, 5 (6) 546

552.

4. Joye, 0 .0. and Luzio, O.A., 2000. Process lor selective extrac/ion olpectins Irom plant material by differential...

1. Procedimiento para la obtención de Pectina Modificada de Cítricos y de extracto alcohólico caracterizado por:

• Utilizar subproductos derivarlos de la producción de zumos citricos, como piel o pulpa.

• Adición de agua en relación 1:1 (P/v) con un 5-10 % de citrato de sodio para aumentar el pH, a lUla temperatura entr.

4. 50°C.

• Tratamiento enzimático con celulasa manteniendo el producto en agitación entr.

4. 50"C durante 30 minutos.

• Tratamiento enzimático con pectinesterasa manteniendo en agitación .

4. S00C durante 30 minutos.

• La inactivación enzimática mediante W1 tratamiento térmico a 90 oC durante 1-5 minutos y posterior enfriamiento bast.

2. 30°C.

• La adición posterior de un alcohol monohidroxílico en agitación durante 25 minutos a temperatura ambiente.

• Se separara la parte sólida y la liquida mediante filtración.

• El sólido obtenido se seca en una estufa de vacio. Esta es la Pectina Cítrica Modificada.

• El líquido se evapora al vacío hasta la completa eliminación del alcohol, se ajustan los grados brix hasta 10 con agua destilada y se seca mediante secado por nebulización. Esto es el Extracto Alcohólico.

2. Procedimiento según la reividincación 1, caraterizado porque el subproducto derivado puede proceder de la pulpa procedente de las centrifugas de tratamiento del zumo cítrico.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el alcohol monohidroxílico utilizado es un alcohol de bajo peso molecular.

4. Preparación a base de Pectina Modificada de Cítricos obtenido mediante el procedimiento descrito en la reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por tener un peso molecular 12 KDa y 11 KDa, que corresponde al rango 10-20 KDa, color entre gris y

blanco, un porcentaje de pectina entre el 65 y el 91%, acidez entre el 0.6-1, 0% (como ácido cítrico) , unos grados Brix d.

20. 25°, y un 0, 1-0, 3% de fl avonoides.

S 5. Preparación a base de extracto alcohólico seco obtenido mediante el procedimiento descrito en la reivindicaciones 1 a 4, carncterizada por tener un 0, 6-1, 5% de ácido monogalacturónico, una acidez entre el 1, 3-2, 5% (como ácido citrico) , unos grados Brix de , 3, 0°-6, 00, Y un 0, 10-0, 20 % de flavonoides.

10 6Preparación a base del extracto obtenido según las reivindicaciones 4 y 5, caracterizada por ser usada en la elaboración de un producto útil y eficaz para el tratamiento contra Jos cánceres de mama, colon y páncreas, y melanomas.