MXPA04012134A - Proceso para formacion y aislamiento de cristales de carotenoide. - Google Patents

Abstract

Un proceso para la produccion de cristales de carotenoides de una planta de oleorresina que contiene carotenoide, cuyo proceso comprende (a) una primera etapa para introducir la oleorresina con un disolvente organico, un alcohol y una base bajo temperatura de reflujo del disolvente organico para formar una mezcla de reaccion de saponificacion; (b) mantener la mezcla de reaccion de saponificacion durante un periodo de tiempo suficiente hasta completar la reaccion de saponificacion, produciendo asi un producto saponificado; (c) permitir que el producto saponificado resultante se separe en dos fases que comprenden una fase organica y una fase acuosa; (d) separar las fases y extraer la extraccion de la fase acuosa; (e) destilar la fase organica para obtener los cristales.

Description

PROCESO PARA FORMACION Y AISLAMIENTO DE CRISTALES DE CAROTENOIDE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un proceso para la formación y aislamiento de compuestos de carotenoide y en particular al aislamiento de cristales de xantofila de flores caléndulas o clavelones. Los carotenoides son abundantes en la naturaleza y pueden encontrarse en frutos, vegetales, hojas, microorganismos y organismos marinos. Son utilizados los carotenoides como antioxidantes, colorantes de alimentos y en el tratamiento para la prevención del cáncer. Estos compuestos pueden extraerse fácilmente de su fuente natural utilizando un método de extracción clásico tal como aquél descrito en la Patente de los Estados Unidos No. 6191293. Esta extracción, después de la eliminación del disolvente, conduce a una oleorresina cruda. La concentración de carotenoide resultante no es suficientemente alta para utilizar la oleorresina cruda directamente para el consumo humano . . Son conocidos procesos químicos alternativos para la formación, aislamiento y purificación de carotenoides, tales como el proceso descrito en la US 5,648,564. Cuando se aplica este proceso a escala industrial, la cantidad de (Ref. 160104) cristales de xantofila obtenida es mesurada, típicamente con un rendimiento del 59% y una pureza del 79%. De manera similar, el proceso descrito en WO 01/94279 proporciona un rendimiento del 80% y una pureza del 70-51%. Se encontraron problemas similares en los procesos como se describieron en las WO 01/28966, ES 2 099 683, WO 99/20587 y EP 0,732,378. Además, los procesos de la técnica anterior citados parecen producir una gran cantidad de efluente que es fuertemente contaminado con un disolvente alcalino, normalmente hidróxido de potasio y disolvente orgánico hidro-miscible, normalmente 1 , 3 -propanodiol . El producto debe por lo tanto ser tratado, el cual requiere una etapa costosa adicional en el proceso industrial. Además, el aislamiento de carotenoides cristalizados en estos procesos procede por medio de una etapa de centrifugación, probablemente debido a la alta viscosidad de la mezcla de reacción cruda que implica un equipo costoso y altas inversiones. Se ha desarrollado un proceso que supere los problemas mencionados anteriormente encontrados en la técnica anterior y por consiguiente la presente invención proporciona un! proceso para la producción de cristales de carotenoides de una planta de oleorresina que contiene carotenoide, cuyo proceso comprende (a) una primera etapa para introducir la oleorresina con un disolvente orgánico, un alcohol y una base bajo temperatura de reflujo del disolvente orgánico para formar una mezcla de reacción de saponificación; (b) mantener la mezcla de reacción de saponificación durante un período de tiempo suficiente hasta completar la reacción de saponificación, produciendo así un producto saponificado; (c) permitir que el producto saponificado resultante se separe en dos fases que comprenden una fase orgánica y una fase acuosa; (d) separar las fases y extraer la fase acuosa; (e) destilar la fase orgánica para obtener los cristales de carotenoide . El proceso de la presente invención proporciona una ventaja sobre los procesos de la técnica anterior conocidos, en que se obtiene el producto resultante en un rendimiento superior y tiene una pureza más alta. No existe necesidad para purificar los cristales obtenidos. Además, esta invención proporciona un proceso para producir carotenoides puros tales como carotenos y xantofilas en todas las conformaciones trans. La isomerización de los isómeros cis ocurre durante la etapa de destilación. De esta forma, el producto obtenido directamente de los procesos de la presente invención es adecuado para el consumo humano o complemento alimenticio. Una ventaja adicional de la presente invención es que la cantidad de efluentes generados por el proceso están entre 2 y 32 veces inferior que aquellos de los procesos conocidos. Los disolventes utilizados son extraídos por destilación al final del proceso y pueden reutilizarse, proporcionando así un medio ambientalmente eficiente para producir carotenoides . Además, el equipo utilizado en el proceso es simple y no existe necesidad de un aparato de centrífuga o liofilización, proporcionando así una opción atractiva para la producción a escala industrial . El proceso de la presente invención se refiere a la extracción de cristales de carotenoides a partir de plantas que contienen carotenoide. Los carotenoides obtenidos del proceso de la presente invención incluyen xantofilas, por ejemplo luteína, zeaxantina, capsorrubina, capsantina, astaxantina y cataxantina; carotenos tales como beta-caroteno y licopeno. Las plantas que contienen carotenoide son de preferencia aquellas conocidas por contener una alta concentración del éster de carotenoide deseado e incluyen la flor de caléndula y bayas. La oleorresina se extrae por métodos conocidos en la técnica. En la primera etapa de la presente invención, la oleorresina se mezcla con un disolvente orgánico, un alcohol y una base para formar una mezcla de reacción de saponificación. Un disolvente orgánico adecuado es un disolvente orgánico que es inmiscible con agua, por ejemplo un hidrocarburo tal como pentano, hexano, heptano y tolueno; éteres tales como diisopropiléter, éter metil-ter-butílico (MTBE) , dietiléter, disolventes clorados tales como diclorometano, dicloroetano, monoclorobenceno (MCB) . La concentración de disolvente puede ser de 0.5 a 10 1/kg de oleorresina, de preferencia de 1 a 4 1/kg de oleorresina. En lo que respecta al alcohol, éste puede ser un alcohol seleccionado de metanol, etanol, propanol, isopropanol, ter-butanol y butanol . El alcohol preferido es isopropanol o propanol. El alcohol está presente en una concentración desde 0.5 a 10 1/kg de oleorresina, de preferencia de 1 a 4 1/kg de oleorresina. En lo que respecta a la base, bases adecuadas incluyen hidróxido alcalino, por ejemplo hidróxido de litio, sodio y potasio; un carbonato alcalino por ejemplo carbonato de litio, sodio y potasio. La base preferida es hidróxido de sodio o de potasio. La primera etapa del proceso se lleva a cabo a la temperatura de reflujo del disolvente. Los reactivos se mantienen a la temperatura de reflujo durante un tiempo suficiente hasta completar la reacción de saponificación. El producto saponificado resultante comprende dos fases, a saber una fase orgánica y una fase acuosa. Las dos fases se dejan separar y la fase acuosa se elimina del sistema de reacción. La -fase orgánica remanente se destila luego hasta eliminar los indicios de los disolventes, proporcionando así los cristales de carotenoide. Esta etapa del proceso se lleva a cabo adecuadamente a una temperatura desde 50 a 100°C, de preferencia de 80 a 85°C. Durante la etapa de destilación, se prefiere para introducir continuamente agua en el sistema para mantener el volumen del líquido. Los cristales resultantes pueden separarse por filtración. La filtración puede llevarse a cabo a una temperatura desde 50 a 100°C. Los cristales aislados pueden ser lavados luego. El lavado puede llevarse a cabo con agua o un disolvente adecuado tal como acetonitrilo, o un alcohol (metanol, etanol, propanol, isopropanol o similares) . Cuando se desea utilizar agua, puede llevarse a cabo esta etapa a una temperatura desde 50 a 100°C, de preferencia de 80 a 85°C. Cuando se desea para un disolvente tal como acetonitrilo o un alcohol, esta etapa puede llevarse a cabo a una temperatura desde menos de 5 a 40°C, de preferencia de 20 a 25°C. La cantidad de agua puede ser adecuada de 1 a 20 1/kg, de preferencia de 5 a 10 1/kg. Los cristales resultantes son obtenidos con una alta pureza, típicamente entre 85 y 99%, generalmente mayor de 95%. El rendimiento del producto está típicamente entre 40 y 90%; generalmente entre 70 y 80%. La presente invención será ahora descrita en detalle con referencia a los siguientes ejemplos: Ejemplo 1: Se disolvieron 72.8 g de oleorresina de Caléndula (obtenida de Naturex, Francia, con un contenido de 128 g de carotenoides por kilogramo de oleorresina) en 150 mi de hexano y 150 mi de isopropanol bajo reflujo. Se introdujeron luego 150 mi de hidróxido de sodio acuoso (30% en peso) y la mezcla de reacción cruda se mantuvo bajo reflujo en agitación fuerte y una atmósfera de nitrógeno hasta que se completó la saponificación (2.5 horas, complexión >97% determinada por Cromatografía Líquida de Alto Rendimiento (CLAR) ) . En este punto, la agitación se interrumpió y la mezcla se separó rápidamente en dos fases (fase orgánica superior y fase acuosa inferior) . Se eliminó la fase acuosa inferior. Los disolventes orgánicos (hexano e isopropanol) se extrajeron por destilación mientras que se introducían 500 mi de agua pre-calentada (90°C) con una entrada de flujo aproximadamente igual a la salida de flujo de modo tal que el volumen total de la fase líquida no excedió de 600 mi. Al final de la destilación la mezcla cruda, que contenía una fase líquida acuosa y el carotenoide cristalizado, se filtró para aislar el carotenoide cristalizado. La torta de filtro se lavó con tres alícuotas de 150 mi de agua caliente, seguido por tres alícuotas de 150 mi de acetonitrilo a temperatura ambiente y luego por tres alícuotas de 150 mi de hexano a temperatura ambiente. . Los indicios residuales del disolvente se eliminaron bajo presión reducida a temperatura ambiente. Se recolectaron 6.76 g de cristales color naranja/rojo de xantofila pura (Rendimiento: 72.3% basado en los carotenoides totales). Los cristales se analizaron por CLAR: 91.2% de todas las luteínas trans, 8.8% de todas las zeaxantinas trans, isómeros cis y no se detectaron otros carotenoides, el rendimiento total de carotenoides fue más del 95%) . Ejemplo 2: Se disolvieron 82.5 g de oleorresina de Caléndula (obtenida de Plant Lipids Limited, India, con un contenido de 100 g de carotenoides por kilogramo de oleorresina) en 150 mi de hexano y 150 mi de isopropanol bajo reflujo. Se introdujeron luego 150 mi de hidróxido de sodio acuoso (30% en peso) y la mezcla de reacción cruda se mantuvo bajo reflujo en agitación fuerte y una atmósfera de N2 hasta que se completó la saponificación (2.5 horas, complexión >97% determinada por Cromatografía Líquida de Alto Rendimiento (CLAR) . En este punto, la agitación se interrumpió y la mezcla se separó rápidamente en 2 fases (fase superior: fase orgánica : fase inferior : fase acuosa) . La fase inferior (fase acuosa) se eliminó. Los disolventes orgánicos (es decir, hexano e isopropanol) se extrajeron por destilación mientras que se introducían 500 mi de agua pre-calentada (90°C) con una entrada de flujo aproximadamente igual a la salida de flujo de modo tal que el volumen total de la fase líquida no excedió de 600 mi. Al final de la destilación la mezcla cruda (que contenía una fase líquida acuosa y el carotenoide cristalizado) se filtró para aislar los carotenoides cristalizados. La torta de filtro se lavó con tres alícuotas de 150 mi de agua caliente, seguido por tres alícuotas de 150 mi de etanol a temperatura ambiente. Los indicios residuales del disolvente se eliminaron bajo presión reducida a temperatura ambiente. Se recolectaron 6.45 g de cristales color naranja/rojo de Xantofila pura (Rendimiento: 78.2% basado en los carotenoides totales). Estos cristales se analizaron por CLAR: 91.2% de todas las Luteínas trans, 8.8% de todas las Zeaxantinas trans, isómeros cis y no se detectaron otros carotenoides, el rendimiento total de carotenoides fue más del 95%) . Ej emplo 3 : Se disolvieron 56.1 g de oleorresina de Caléndula (obtenida de Naturex, Francia, con un contenido de 128 g de carotenoides por kilogramo de oleorresina) en 150 mi de hexano y 150 mi de isopropanol bajo reflujo. Se introdujeron luego 150 mi de hidróxido de sodio acuoso (30% en peso) y la mezcla de reacción cruda se mantuvo bajo reflujo en agitación fuerte y una atmósfera de nitrógeno hasta que se completó la saponificación (2.5 horas, complexión >97% determinada por CLAR) . En este punto, la agitación se interrumpió y la mezcla se separó rápidamente en dos fases, fase orgánica superior y fase acuosa inferior. Se eliminó la fase acuosa inferior. Los productos orgánicos se vertieron lentamente en 500 mi de agua pre-calentada (95°C) y los disolventes orgánicos se destilaron inmediatamente, se ajustó la entrada de flujo hasta mantener un volumen interno por debajo de 600 mi. Al final de la adición, se mantuvo el calentamiento hasta que se terminó la destilación de los solventes orgánicos, luego, se recolectaron por filtración cristales de carotenoide . La torta de filtro se lavó con tres alícuotas de 150 mi de agua caliente, seguido por tres alícuotas de 150 mi de hexano a temperatura ambiente. Los indicios residuales del disolvente se eliminaron bajo presión reducida a temperatura ambiente. Se recolectaron 3.5 g de cristales color naranja/rojo de Xantofila pura (Rendimiento: 51% basado en los carotenoides totales, 92% de contenidos de carotenoides). Los cristales se analizaron por CLAR: 93% de todas las Luteínas trans, 7% de todas las Zeaxantinas trans, isómeros cis y no se detectaron otros carotenoides, el rendimiento total de carotenoides fue más del 95%) . Ejemplos 4-7: Se disolvió Oleorresina de Caléndula comercialmente disponible en 10 mi de heptano a 45°C, 2.5 mi de butanol y 2 mi de hidróxido de sodio acuoso (30% en peso) . La mezcla de reacción se mantuvo bajo agitación y en atmósfera inerte durante 5 horas. La agitación se interrumpió y se separó la mezcla rápidamente en dos fases. La separación de las dos fases y el tratamiento se llevó a cabo después de esto como en el Ejemplo 1. El rendimiento del producto se reportó en la Tabla 1 a continuación.

Tabla 1 Ejemplos 18-23: Se disolvió 1 g de oleorresina (obtenido de Plant Lipids Limited, 100 g de carotenoides por kg) en los diversos disolventes como se detalla en la Tabla 2 a continuación, se agregó alcohol, seguido por 3 mi de hidróxido alcalino. La mezcla de reacción se mantuvo bajo agitación y hasta que se completó una atmósfera inerte.

Tabla 2 Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un proceso para la producción de cristales de carotenoides de una planta de oleorresina que contiene carotenoide, cuyo proceso está caracterizado porque comprende (a) una primera etapa para introducir la oleorresina con un disolvente orgánico, un alcohol y una base bajo temperatura de reflujo del disolvente orgánico para formar una mezcla de reacción de saponificación; (b) mantener la mezcla de reacción de saponificación durante un período de tiempo suficiente hasta completar la reacción de saponificación, produciendo así un producto saponificado; (c) permitir que el producto saponificado resultante se separe en dos fases que comprenden una fase orgánica y una fase acuosa; (d) separar las fases y extraer la fase acuosa; (e) destilar la fase orgánica para obtener los cristales de carotenoide . 2. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el disolvente orgánico es un disolvente orgánico que es inmiscible con agua. 3. Un proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el disolvente orgánico es un hidrocarburo, un éter o un disolvente clorado. . Un proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el disolvente orgánico es un hidrocarburo seleccionado entre pentano, hexano, heptano y tolueno . 5. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el alcohol se selecciona entre metanol , etanol, propanol, isopropanol, ter-butanol y butanol . 6. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la base se selecciona entre hidróxido alcalino o carbonato alcalino. 7. Un proceso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la base es hidróxido de litio, sodio o potasio. 8. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el agua se introduce continuamente en el sistema durante la destilación de la fase orgánica.