MX2013015104A - Metodo para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteina ricina. - Google Patents

Abstract

Esta invención se relaciona con un nuevo método para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteína llamada ricina; dicha invención promueve la hidrólisis de dicha proteína presente en la pasta de higuerilla para eliminar su actividad biológica tóxica por hidrólisis de la ricina presente en la pasta de higuerilla mediante la exposición de dicha pasta en presencia de agua a una presión de entre 55.17 Kpa a 137.93 Kpa (8 a 20 psi) y una temperatura constante de entre 80°C a 130°C; con un tiempo de exposición de entre 20 a 40 minutos; en donde la pasta de higuerilla detoxificada puede tener usos como mejorador de suelo, complemento alimenticio para animales de traspatio, con esto los productores de este cultivo pueden reducir el consumo de insumos externos y avanzar en la búsqueda de una unidad de producción integral.

Description

MÉTODO PARA ELIMINAR LA TOXICIDAD DE LA PASTA DE HIGUERILLA, DADA POR LA PROTEÍNA RICINA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención cae en el campo de la química en general; en lo particular se relaciona con un nuevo método para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteína llamada ricina.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El procesamiento de aceite de ricino a partir de las semillas del ricino ( Ricinus communis) se realiza de una manera similar a la de la mayoría de otras semillas oleaginosas. Las semillas maduras se dejan secar antes de que se abran para liberar las semillas. Estas semillas se limpian, se cocinan y secan antes de la extracción . La cocción se realiza para coagular la proteina (necesaria para permitir la extracción eficiente) y para liberar el aceite en un prensado eficiente.

El prensado previo es el primer paso en el procesamiento de aceite de la semilla de ricino, en el que se emplea una prensa de tornillo a una alta presión continua llamada expulsor de aceite. El aceite extraído se filtra, y el material extraído del aceite se alimenta de nuevo en la máquina junto con material fresco. El material finalmente descargado de la prensa, se llama torta y contiene hasta un 10% de aceite. Este se tritura hasta obtener una harina gruesa, y es sometido a extracción con disolventes como el hexano o el heptano. Una vez que el aceite ha sido extraído de la semilla, es necesario eliminar las impurezas. El aceite es esencialmente un triglicérido puro y contiene casi el 90% de tricinoleate glicerilo. El triglicérido rícinoleico es necesario para producir aceite de ricino alta calidad.

La semilla de ricino es la fuente del aceite de ricino, que tiene una amplia variedad de usos. La semilla contiene entre un 40% y 60% de aceite que es rico en triglicéridos, principalmente ricinolein. Pero además la semilla contiene una proteína llamada ricina, que es altamente tóxica para el hombre, los animales y los insectos, y que también está presente en concentraciones más bajas en toda planta .

La ricina es una de las toxinas más potentes conocidas, la cual se extrae de las semillas del ricino ( Ricinus communis). Pertenece a la familia de proteínas conocidas como proteínas inactivadoras de ribosomas (RI P) que se unen a los ribosomas de las células eucariotas paralizando la síntesis de proteínas, lo que causa su muerte por apoptosis. Fue aislada en 1888 por Stillmark cuando observó que el extracto de las semillas aglutinaba las células sanguíneas. Hoy en día, se sabe que la aglutinación por el extracto de las semillas de ricino se debe a otra toxina llamada RCA (Aglutinina del Ricinus communis) .

La ricina causa hemorragia intestinal, seguida de diarrea a veces sanguinolenta, vómitos, deshidratación e hipotensión . Esta toxina puede causar la muerte tras una agon ía que puede durar hasta diez días, aunque lo normal es que si el paciente no ha muerto en tres o cinco días se recupere. La dosis letal en un adulto que ingiera la ricina es de un miligramo. Si es inhalada o inyectada, la dosis letal es de apenas 500 microgramos.

La ricina es fácilmente purificada del ricino. La pulpa de la semilla que queda de prensar el ricino contiene en promedio alrededor de 5% del volumen total de la ricina.

El proceso para extraer ricina es conocido y, por ejemplo, descrito en una patente. El método de extracción descrito es muy similar a la preparación de proteína de soja aislada. La ricina es un polvo blanco inodoro e insípido.

Químicamente, la ricina es una proteína. No mata instantáneamente, pero puede hacerlo en unos días si no se combate adecuadamente. Inhibe la síntesis proteica en los rlbosomas causando muerte celular generalizada; sus efectos se empiezan a manifestar unas horas después de entrar en el organismo. 1 mg o menos es suficiente para matar a una personas, dependiendo de que se ingiera, se inhale o se reciba inyectada.

El 5% del peso de la semilla de ricino esta compuesta por ricina y la aglutinina RCA.

La síntesis de la ricina se inicia como un prepropolipéptido que contiene las dos cadenas A y B. La secuencia señal de la terminación N H2 del péptido se fija al receptor del canal de retículo endoplásmico donde es removida. Seguidamente se inicia a síntesis de la proricina. A medida que el polipéptido elonga en el lumen del retículo endoplásmico, las enzimas isomerasas catalizan la formación de puentes disulfuro a medida que la proteina se pliega. La proricina experimenta otras modificaciones en el complejo de Golgi y finalmente es transportada dentro de las vesículas. La ricina no es activa hasta que es modificada por endopeptidasas que dejan sólo las cadenas A y B unidas por un puente disulfuro. De esta forma, la planta evita que la ricina envenene sus propios ribosomas en el caso de que alguna molécula de proricina pasase accidentalmente al citoplasma La parte A del heterodí ero de la ricina es la que tiene una acción enzimática eliminando una molécula de adenina del 28S-rRNA del ribosoma en una secuencia específica de GAGA. El ribosoma queda inactivado y la síntesis de proteínas se detiene. Dado que la acción es catalítica, una única molécula de ricina puede inactivar cientos de ribosomas, acabando por matar a la célula. Para ejercer su efecto, la ricina debe penetrar en la célula lo que consigue por endocitosis, uniéndose la porción RTB a glicoproteínas o gli col i pidos de la membrana que aceptan la galactosa como ligando . Una vez en el interior, la ricina entra en el complejo de Golgi pasando después al retículo endoplásmico donde tiene lugar la síntesis de proteínas.

Por lo tanto el producto residual del presando y molido de las semillas, después de la extracción del aceite de ricino, también llamado pasta de higuerilla o torta de prensado, por el contenido de ricina altamente tóxica se limita a utilizarse como fertilizante por su alto contenido de nutrientes.

Se sabe también de algunos usos de la torta de higuerilla en la fabricación de biopesticidas el aislamiento de compuestos de interés farmacológico.

Se sabe también que la ración animal es el principal destino de las tortas de otras oleaginosas, con la soya; pero dado que la torta de la higuerilla contiene altas concentraciones de ricina, la hace altamente tóxica para el ganado y por lo tanto impiden su uso para tal fin .

Se hizo una búsqueda internacional para determinar el estado de la téenica más cercano, encontrándose las siguientes patentes: Se encontró la solicitud internacional publicada como W0201206193 de Delmondes Bomfim Marco Aurelio et al. , del 10 de noviembre de 2010 que se refiere a la preparación de una solución alcalina, la adición de residuo de ricino, en una relación mínima entre el volumen de la solución alcalina y la de la pasta residuo del grano de ricino, se agita la mezcla hasta que se homogeneiza completamente, dejando la mezcla durante 24 h con agitación periódica y secando opcionalmente.

Se ubicó también la patente China CN 101973937 de Yuying Zhao, del 20 de octubre de 2010, que describe el método de detoxificación con un proceso de doble extracción del alérgeno y ricinina. El método se caracteriza por que comprende los siguientes pasos: remojo de la pasta de semillas de ricino en agua o en una solución de agua y etanol, para obtener una solución mixta de ricino y el alérgeno; después se condensa la solución mixta, y se adiciona etanol para asegurar que la solución tenga una concentración de etanol de alrededor del 90 %. Del precipitado se colecta la ricinina, colectando el alérgeno en un filtrado por separado para obtener la ricinina y el alérgeno simultáneamente. El efecto benéfico de la invención es que bajo el efecto de una alta concentración del solvente etanol, se separan la ricinina y el alérgeno simultáneamente, lo que se realizó por accidente. La operación es simple y el costo es bajo, en particular, la eficiencia de la producción se mejora con la teenología de extracción por ultrasonidos, proporcionando de ese modo condiciones para la producción industrial a gran escala para la extracción de toxinas de pasta de ricino y la utilización de la proteína de harina de ricino.

Se encontró la solicitud de patente 201110208237 de Liu Peilian et al., del 25 de julio de 2011 donde se da a conocer un alimento concentrado para el crecimiento de las gallinas ponedoras, y se refiere a un alimento para pollos. El alimento concentrado comprende; la pasta de frijol, micoproteína, harina de semilla de algodón, harina de colza, harina de girasol, harina de germen de maíz, granos secos de destilería de maíz con (DOGS), harina de semilla de ricino soluble, fosfato de hidrógeno, harina de piedra fina, sal, hidróxido de cloruro de cobre, proteína de rociado, cloruro de colina, sulfato ferroso monohidrato, monohidrato de sulfato de manganeso, sulfato de zinc monohidrato, selenito de sodio que contiene 1% de selenio, 98% de Usina, metionina 98 %, múltiples vitaminas para el pollo, 15 % de titanio de zinc bacillus, mirabilita , Fylax , yodato de calcio que contiene 1% de yodo, y fitasa trigo regular. Mediante la adición de diversos elementos traz, el concentrado puede garantizar los requisitos de nutrientes y mejorar la resistencia a las enfermedades de las gallinas ponedoras; después se utiliza el concentrado y te, el consumo de alimento puede ser, obviamente, reducido; cuando se utiliza la alimentación después de que el pollo tiene 42 días. Sólo 2.5 kilogramos de alimento que se consume, y los huevos son puestos cuando el pollo se cultiva durante 128 dias, y los pollos son uniformes en tamaño, elíptica, con poca grasa en la carne magra y sin exponer a los huesos.

Los métodos antes descritos no revelan, ni sugieren el método de la presente invención para eliminar la proteína ricina de la pasta de higuerilla.

En el sector agrícola y en particular en el sector agroíndustríal es de gran importancia el manejo y acondicionamiento de los productos agrícolas y el manejo y aprovechamiento de los subproductos agromdustriales para permitir otros usos y aprovechamientos como en el caso de la pasta de higuerilla.

Es por esa razón y por la necesidad de permitir otros usos a la pasta de higuerilla o torta de prensado, como la alimentación de ganado, fue que se desarrolló la materia de la presente invención que ofrece un novedoso método para la eliminación de la toxicidad de la pasta de higuerilla mediante la desnaturalización de la p rote I n a ricina.

OBJETO DE LA INVENCIÓN El objeto de la presente invención es permitir un método para reducir la toxicidad causada por la proteína ricina presente en la pasta de higuerilla.

Otro objetivo de la invención es hacer disponible dicho método para la eliminación de la toxicidad de la pasta de higuerilla causada por la proteina ricina, que además permita sus uso como mejorador de suelo y primordialmente como complemento alimenticio para animales de traspatio, con lo que se persigue que los productores de este cultivo pueden reducir el consumo de insumos externos y avanzar en la búsqueda de una unidad de producción integral.

Otro objetivo de la invención es hacer disponible dicho método para la eliminación de la toxicidad de la pasta de higuerilla causada por la proteína ricina, que además sea simple pero efectivo, de bajo costo y de fácil instauración.

Otros objetivos y ventajas de la presente invención podrán ser aparentes del estudio de la siguiente descripción y los dibujos que se acompañan con fines exclusivamente ilustrativos y no limitativos.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con un nuevo método para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteína llamada ricina. Dicha invención promueve la hidrólisis de las proteínas prese ntes en l a pasta de h ig u e ri l l a . La p asta de h ig u e ri l l a detoxificada puede tener usos como mejorador de suelo, complemento alimenticio para animales de traspatio, con esto los productores de este cultivo pueden reducir el consumo de insumos externos y avanzar en la búsqueda de una unidad de producción integral .

La ventaja de la presente invención es que al hidrolizar la proteína ricina ésta se desnaturaliza perdiendo su actividad biológica tóxica .

El método consiste en la desnaturalización de la ricina de la pasta de higuerilla mediante la exposición de pasta mezclada con agua a una presión que está entre 55.17 Kpa a 137.93 Kpa (8 a 20 psi) y preferiblemente 103.449 Kpa ( 15 psi) y una temperatura constante que está entre 80°C a 130°C y preferiblemente de 123 ° C , respectivamente; con un tiempo de exposición de entre 20 a 90 minutos y preferiblemente con un tiempo de exposición de 30 minutos, contados a partir de que se alcanzan la temperatura y presión deseados.

En una de las modalidades de la invención, donde se obtienen mejores resultados, la relación entre la pasta de higuerilla y agua es preferiblemente 1:1.

La pasta antes de someterla a los tratamientos de la presente invención es molida en un molino de martillo a un tamiz de < 3mm y preferiblemente a un tamiz de 1 mm para favorecer aún más la desnaturalización de la proteína ricina.

En la otra de las modalidades preferidas de la invención, para obtener los mejores resultados de desnaturalización de la proteina ricina, se adiciona una base que consiste preferiblemente en Hidróxido de Calcio (CaOl-h).

Para este método donde se aplicó en tratamientos de hidrólisis alcalina, se probaron diferentes concentraciones de hidróxido de calcio (CaOH2) y tiempos de exposición, en donde la presión y la temperatura se mantuvieron constantes, a 103.449 Kpa (15 psi) y 123°C respectivamente; para ello se trabajó con un recipiente a presión . La pasta antes de someterla a los tratamientos fue molida en un molino de martillo a un tamiz de 1 mm .

Procedimiento Se pesan 500 g de pasta de higuerilla tóxica molida que se colocó en un recipiente y se le agrega la proporción de hidróxido de calcio (CaOH ) correspondiente de 10, 20 y 30 gramos, estos se mezclaron perfectamente.

Se colocó la mezcla en un recipiente preferentemente de vidrio y se ag reg a n 500 m i d e ag u a pa ra pos te rio rme nte me zc l ar homogéneamente; el recipiente se cerró y se colocó en un reactor de presión , a la que previamente se le agregó agua hasta un 1 /8 de su capacidad , después de esto se cierra el reactor.

Una fuente de calor se coloca debajo del reactor para generar la temperatura y presión ya mencionadas; los tiempos de exposición fueron de 30, 60 y 90 minutos, contados a partir del momento en que se alcanzaron la presión y temperatura referidas.

Una vez transcurrido el tiempo, se sacó el recipiente y se destapó para dejar escapar el vapor. Se tomaron muestras de cinco gramos de pasta y se secaron al sol para secarse y para su posterior análisis de contenido de proteína.

Análisis de resultados La ricina tiene un peso molecular de entre 60- 65 kDa, la eficiencia de los métodos de desnaturalización se evaluó a partir de este dato, en los geles de los tratamientos se pueden apreciar los pesos de los compuestos contenidos en las muestras, la presencia de un peso en el intervalo de 60-65 kDa significó la presencia de ricina y por lo tanto que el tratamiento no fue eficiente en la desnaturalización de ricina y que por consiguiente la pasta sigue siendo tóxica. En los tratamientos donde no se encontró ningún peso molecular en el intervalo de 60-65 kDa se consideró que el tratamiento había sido efectivo en la desnaturalización de ricina y como consecuencia la pasta había perdido su toxicidad.

Además de los pesos moleculares de los compuestos, un Bioanalizador 2100 proporciona geles de electroforesis donde se encuentran los marcadores para cada peso molecular encontrado en la muestra.

Determinación de presencia de ricina en la pasta de higuerilla Se precipito la proteína de la pasta por el método de “Precipitación de proteínas totales”.

Se analizó la proteína de en dicho Bioanalizador 2100 Ejemplo de resultados de la desnaturalización con CaOH2 con diferentes tiempos de exposición Tratamientos con CaOH2 evaluados a 30 minutos En los geles de los tratamientos sometidos a diferentes concentraciones de CaOH2, 123 °C y 103.449 Kpa (15 psi) durante 30 minutos, no aparece ningún peso molecular que corresponda a ricina, que de acuerdo a Rcyes (2008) está entre 60 y 65 kDa.

Las muestras que fueron tratadas con hidróxido de calcio (CaOH2 ) , temperatura y presión, presentaron concentraciones altas de compuestos con pesos moleculares que van de 14.6 a 50 kDa, mientras que en el testigo se observa que los compuestos que formaron esta muestra tienen pesos de entre 13.8-231 .5 kDa. La temperatura, presión y cantidad de CaOH2, aplicadas a la pasta causan altas concentraciones de compuestos con pesos moleculares bajos .

Tratamientos con CaOH2 evaluados 60 minutos.

Tal como sucedió en los tratamientos a 30 minutos, el aumento en concentración de CaOH2 favorece la degradación de las proteínas de la pasta en compuestos de menor peso molecular. Donde los pesos encontrados de las muestras son de 14.1 hasta 56.7 kDa.

Tratamientos con CaOhh evaluados a 90 minutos Las proteínas de pesos moleculares menores a 50 kDa son las que predominaron en los tratamientos a los que se les aplicó CaOH2 en diferentes concentraciones, encontrándose hasta 100% del total de las proteínas en el intervalo de 4.5- 50, los testigos cero, tienen porcentajes para este mismo intervalo de 52.36 % y 63. 85 que comparándolos con el 66.1 % de Testigo, la degradación de proteínas aun no es muy severa.

Ejemplo de resultados de la desnaturalización con CaOH2 con diferentes concentraciones de CaOH2 Tratamientos con 10 gramos de CaOH2 En los tratamientos donde se aplico 10 gramos de hidróxido de calcio no apareció ningún peso de 60-65kDa pero comparándolo con el testigo hubo una mayor degradación de los compuestos encontrándose hasta el 98% en el intervalo de 4.5- 50 kDa.

Tratamiento con 20 y 30 gramos de CaOH2 Cuando se utilizó 20 y 30 gramos no se encontró ningún peso entre 60-65 kDa y el 100% de los compuestos se degrado en compuestos dentro del intervalo de 4.5-50 kDa.

En la modalidad preferida de la invención, la proporción entre la cantidad de pasta de higuerilla y la base (hidróxido de calcio CaOH2) adicionada está de entre 0.5% a 1 % y preferiblemente de 1 %; es decir para cada 1000 g de pasta de higuerilla toxica molida, se agregan 10 gramos de hidróxido de calcio; correspondiendo esto a una relación del 1 %, y se mezclan perfectamente.

Por un lado debe controlarse la cantidad de hidróxido de calcio (CaOH2) empleado porque una cantidad excesiva primeramente implica un costo mayor, en segunda instancia hay afectaciones en los animales como afectaciones a los riñones, hígado y otros órganos. Y por otro lado una cantidad adecuada de hidróxido de calcio (CaOhh) funge como fuente de calcio para ayudar a la recuperación de dientes en conejos por ejemplo, coadyuva en la formación de cascaron en huevo de gallinas, entre otros beneficios.

La mezcla descrita se agrega dentro de un recipiente sellado preferiblemente de cristal que a su vez se introduce en un reactor de cierre hermético al que se le agrega agua a 1 /8 de su capacidad para favorecer la generación de los valores de las variables de control de temperatura y presión y al que se le aplica una fuente de calor.

Cuando se cumple el tiempo de exposición, se abre el reactor y el recipiente de contención de la mezcla para dejar escapar el vapor, posteriormente la mezcla se seca al solo o mediante horno o estufa hasta una humedad de 0 a 1 %. No se debe omitir el secado, ya que si no se seca se generan hongos que afectan la pasta y su utilidad puede afectarse.

Con el método descrito se obtiene pasta de higuerilla libre de proteína ricina, adaptada para usarse como mejorador de suelo y primordialmente como complemento alimenticio para animales, por que contiene alto contenido de proteínas no ricina de entre 34 a 37%, fibra de entre 30 a 36% y minerales que son ampliamente aprovechados por el ganado al consumirla.

El invento ha sido descrito suficientemente como para que una persona con conocimientos medios en la materia pueda reproducir y obtener los resultados que mencionamos en la presente invención. Sin embargo, cualquier persona hábil en el campo de la téenica que compete el presente invento puede ser capaz de hacer modificaciones no descritas en la presente solicitud , sin embargo, si para la aplicación de estas modificaciones en una estructura determinada o en el proceso de manufactura del mismo, se requiere de la materia reclamada en las siguientes reivindicaciones, dichas estructuras deberán ser comprendidas dentro del alcance de la invención .

Claims (13)

REIVINDICACIONES Habiendo descrito suficientemente la invención, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes cláusulas reivindicatorías.

1.- Un método para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteína ricina, caracterizado porque cosiste en la desnaturalización de la estructura de la proteína ricina para eliminar su actividad biológica tóxica por hidrólisis de la ricina presente en la pasta de higuerilla mediante la exposición de dicha pasta en presencia de agua a una presión de entre 55.17 Kpa a 137.93 Kpa (8 psi a 20 psi) y una temperatura constante de entre 80°C a 130°C; con un tiempo de exposición de entre 20 a 90 minutos.

2.- El método para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteína ricina, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque la presión usada es de 103.449 Kpa (15 psi) .

3.- El método para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteína ricina, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque la temperatura usada es de 123°C.

4.- El método para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteína ricina, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque el tiempo de exposición es de 30 minutos.

5.- El método para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteína ricína, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque la relación entre la cantidad de pasta de higuerilla y agua es de 1 : 1.

6.- El método para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteína ricina, de acuerdo con la rei indicación 1 , caracterizado porque además comprende la adición de una base para una hidrólisis alcalina.

7.- El método para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteína ricina, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dicha base consiste en Hidróxido de Calcio (CaOH2).

8.- El método para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteina ricina, de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la relación entre la cantidad de pasta de higuerilla y la base (hidróxido de calcio CaOH2) adicionada es de entre 0.5% a 1 %.

9.- El método para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteína ricina, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha pasta de higuerilla se muele a un tamaño de partícula < 3mm y preferiblemente a un tamiz de 1 mm .

10.- El método para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteína ricina, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la mezcla se deposita dentro de un recipiente sellado preferiblemente de cristal que a su vez se introduce en un reactor de cierre hermético al que se le agrega agua para favorecer la generación de los valores de las variables de control de temperatura y presión y al que se le aplica una fuente de calor.

1 1 .- El método para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteina ricina, de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el agua agregada en dicho reactor de cierre hermético es en una cantidad de aproximadamente 1 /8 de la capacidad de dicho reactor.

12.- El método para eliminar la toxicidad de la pasta de higuerilla, dada por la proteína ricina, de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque la pasta de higuerilla tratada se seca en horno o estufa hasta una humedad de 0 a 1 % .

13.- Una pasta de higuerilla no tóxica sin contenido de la proteina ricina que se obtiene mediante el método para eliminar su toxicidad de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 12.