BR112021001747A2

BR112021001747A2 - misturas de cetoácidos de cadeia ramificada (bcka) e método para a produção de tais misturas

Info

Publication number: BR112021001747A2
Application number: BR112021001747-0A
Authority: BR
Inventors: Christine Jarecki; Dieter Feit
Original assignee: Evonik Operations Gmbh
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2021-04-27
Also published as: US11642314B2; KR20210038595A; CA3107652A1; DK3603419T3; EP3603419B1; AU2019314671A1; JP2021532737A; JP7394076B2; ES2882278T3; EP3829324A1; KR102629192B1; PL3603419T3; EP3829324B1; MX2021001082A; EP3603419A1; CN112512339A; US20210290544A1; WO2020025489A1

Abstract

MISTURAS DE CETOÁCIDOS DE CADEIA RAMIFICADA (BCKA) E MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE TAIS MISTURAS. A presente invenção se refere a um processo para a produção de uma mistura homogênea de dois ou mais cetoácidos de cadeia ramificada em que, em uma primeira etapa, dois ou mais cetoácidos livres são misturados, e, em uma segunda etapa, os cetoácidos misturados são cocristalizados com um ou mais sais de metal alcalinoterroso, e gênero alimentício, suplemento alimentar ou produtos farmacêuticos que contêm uma mistura de cetoácidos de cadeia ramificada para suportar a estrutura muscular, aumentando o desempenho do músculo e aprimorando o bem-estar geral com alívio simultâneo do metabolismo de destoxificação de nitrogênio pelo fornecimento de nitrogênio reduzido em comparação com a admissão dos aminoácidos correspondentes e um metabolismo de nitrogênio aprimorado no corpo.

Description

“MISTURAS DE CETOÁCIDOS DE CADEIA RAMIFICADA (BCKA) E MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE TAIS MISTURAS”

[0001] A presente invenção se refere a um processo para a produção de uma mistura homogênea de dois ou mais cetoácidos de cadeia ramificada em que, em uma primeira etapa, dois ou mais cetoácidos livres são misturados, e, em uma segunda etapa, os cetoácidos misturados são cocristalizados com um ou mais sais de metal alcalinoterroso. A invenção também se refere a gênero alimentício, suplemento alimentar e produtos farmacêuticos que contêm uma mistura de cetoácidos de cadeia ramificada para suportar a estrutura muscular, aumentando o desempenho do músculo e aprimorando o bem-estar geral com alívio simultâneo de metabolismo de destoxificação de nitrogênio pelo fornecimento de nitrogênio reduzido em comparação com a admissão dos aminoácidos correspondentes e um metabolismo de nitrogênio aprimorado no corpo.

[0002] A falta de movimento físico é um fator de risco que pode levar à eficiência física diminuída e, então, a uma qualidade de vida reduzida. A fim de impedir a queda na eficiência física, e para reconstruí-la novamente, o treinamento físico é essencial, em que uma série de processos celulares como, por exemplo, dano muscular e ruptura muscular, regeneração muscular, hipertrofia muscular e transformação de fibra muscular prosseguem. Nos processos celulares, o metabolismo energético e proteico desempenha um papel decisivo. Consequentemente, o fornecimento de aminoácidos desempenha um papel decisivo em relação aos processos metabólicos provenientes do tecido muscular. Em particular, os aminoácidos de cadeia ramificada valina, leucina e isoleucina são substratos essenciais e importantes reguladores na biossíntese de proteína e uma fonte principal de nitrogênio para síntese de glutamina e alanina no músculo esquelético. Alanina, adicionalmente, é um importante precursor para gluconeogênese e a glutamina age como um transportador de nitrogênio entre órgãos.

[0003] O requisito médio para a proteína é aproximadamente 660 mg/kg de peso corporal que, no entanto, pode ser significativamente aumentado pelo treinamento físico. O requisito para proteína pode ser geralmente coberto por uma dieta balanceada, que, no entanto, não é prontamente alcançável. O treinamento físico, devido a uma degradação de proteína aumentada e síntese de proteína diminuída, leva a um requisito alterado por nutrientes, além disso, uma posição metabólica modificada é resultada que, por exemplo, se deve ao efeito do treinamento físico no sistema hormonal e, por fim, também há uma falta de conhecimento sobre uma dieta adequada com carga física crescente, especialmente em relação à idade, para que a nutrição ruim possa ocorrer rapidamente.

[0004] Por essas razões, o uso de um suplemento alimentar parece lógico para indivíduos que são submetidos à carga física. Nesse contexto, os estudos já foram realizados com resultados divergentes que se relacionaram ao efeito de uma suplementação de creatinina na eficiência do indivíduo. Além disso, sabe-se que a regeneração muscular pode ser promovida por um fornecimento de carboidrato alto.

[0005] O uso de aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA) como um substituto dietético foi estudado de modo igualmente intensivo no passado, mas não com resultados claros. Embora em um estudo um aumento no desempenho mental e físico de suplementação de BCAA seja relatado (Blomstrand, E. et al., Eur. J. Appl. Physiol. Occup Physiol 63: 83-88, 1991), em um outro estudo, nenhum efeito na eficiência física foi encontrado (van HG, Raaymakers, Saris, Wagenmakers, J. Physiol 486 (Pt3), 789-794, 1995).

[0006] Os alfa-cetoácidos de aminoácidos de cadeia ramificada desempenham igualmente um papel importante no metabolismo do aminoácido, especialmente no músculo esquelético e no fígado. Um terço da proteína muscular consiste nos aminoácidos de cadeia ramificada que não podem ser formados pelo corpo, mas devem ser ingeridos com a comida. No músculo, especialmente no caso de esforço físico, as proteínas são continuamente sintetizadas e quebradas, em que na quebra de aminoácidos o alfa-cetoácido correspondente é formado com a transferência do grupo amino para um carreador. O cetoácido obtido pode, então, ser adicionalmente oxidado enzimaticamente para produção de energia. O carreador é transportado para o fígado e lá libera amônia tóxica, que pode ser convertida em ureia e excretada por meio dos rins.

[0007] O uso de alfa-cetoácidos que são derivados de aminoácidos de cadeia ramificada para fins farmacêuticos são conhecidos há tempos. Por exemplo, o alfa-ceto isocaproato (ceto leucina), em particular, pode ser usado para reduzir a quebra de proteína no músculo e para uma redução da formação de ureia que resulta da quebra de proteína após as operações do músculo (documento US

4.677.121). O uso de ceto leucina na má nutrição, distrofia muscular ou uremia e em outros distúrbios que são uma consequência secundária da quebra de proteína no músculo também é descrito no mesmo. A ceto leucina é administrada nesse caso de modo intravenoso. Além disso, propôs-se administrar os alfa-cetoácidos de leucina, isoleucina e valina aos pacientes que devem manter a dieta com proteína reduzida, por exemplo, devido à insuficiência renal (documento US 4.100.161). O papel de alfa-cetoácidos no metabolismo da proteína em relação a várias indicações médicas também é descrito em Walser, M. et al., Kidney International, Vol. 38 (1990), páginas 595-604.

[0008] No setor de alimento funcional, em contrapartida, os aminoácidos de cadeia ramificada são usados diretamente para suportar a construção muscular, por exemplo, em atletas (Shimomura, Y. et al., American Society for Nutrition). O uso de alfa-cetoácidos de leucina, isoleucina e valina para aprimorar o desempenho do músculo e também para suportar a recuperação muscular após fadiga é descrito no documento US 6.100.287, em que os sais dos cetoácidos aniônicos correspondentes com aminoácidos catiônicos como contraíon, como, por exemplo, arginina ou lisina, são usados. Como resultado, no entanto, as poliaminas também são formadas, das quais se sabe que podem levar à apoptose (morte celular programada). A excreção dos produtos de quebra de poliaminas procede por meio dos rins que são adicionalmente tensionados como resultado.

[0009] O documento WO 2008/122613 descreve um suplemento alimentar que contém análogos de alfa-ceto de aminoácidos de cadeia ramificada para suportar a estrutura muscular, aumentando o desempenho muscular e aprimorando o bem-estar geral com alívio simultâneo de metabolismo de destoxificação de nitrogênio pelo fornecimento de nitrogênio reduzido em comparação com a admissão dos aminoácidos correspondentes e um metabolismo de nitrogênio no corpo aprimorado. Especialmente, os suplementos alimentares que têm uma combinação de alfa-ceto isocaproato e alfa-ceto isovalerato ou alfa-ceto beta-metilvalerato ou uma combinação de alfa-ceto isovalerato e alfa-ceto beta metilvalerato ou uma combinação de todos os três alfa- cetoácidos ou sais dos mesmos são revelados. Ademais, as razões específicas para os análogos de alfa-ceto diferentes são preferenciais.

[0010] Sabe-se que, a partir dos documentos US 2011/0257236A1 e US 4.677.121, que ambas as combinações de L-leucina, L-isoleucina e L-valina de aminoácidos de cadeia ramificada e seus respectivos cetoácidos em uma razão aproximada de 2:1:1 podem suprimir os danos aos músculos durante o exercício intensivo. Além do mais, já é bem estabelecido que os cetoácidos leucina, isoleucina, valina e hidroximetionina são usados em um produto farmacêutico, que é usado para manter os níveis de proteína no caso de doença renal crônica (descrita nos documentos US 4.100.160 e US 4.100.161). Embora o processo e as vantagens do processamento combinado dos L-aminoácidos de cadeia ramificada sejam relatados, até agora, o processamento de cetoácido ramificado individual e hidroximetionina como sais de cálcio foi relatado.

[0011] No entanto, quando os sais de cetoácido de cadeia ramificada forem produzidos separadamente e misturados em um estágio posterior, os sais de cetoácido de cadeia ramificada têm distribuições de tamanho de partícula diferentes e também diferem em sua forma cristalina. Em particular, o sal de cálcio de ceto isoleucina tem cristais muito grandes. Como consequência, é difícil preparar uma mistura homogênea dos sais de cetoácido de cadeia ramificada e os produtos devem ser triturados para fornecer uma mistura homogênea adequada para uso em produtos nutracêuticos. A fim de fornecer misturas homogêneas com distribuição de tamanho de partícula uniforme, um processo de mesclagem a seco pode ser aplicado, por exemplo, em que os diversos componentes com tamanho de partícula variante precisam ser pesados, pré-misturados, triturados e misturados novamente para garantir a homogeneidade. De acordo com a composição desejada na mistura, como uma primeira etapa, quantidades adequadas de aminoácidos de liberação individual são pesadas para a etapa de pré- mistura. Para pré-misturar, a mistura precisa ser transferida e misturada em uma secadora, a fim de obter uma mistura homogênea. Na próxima etapa, a mistura precisa ser triturada para obter uma distribuição de tamanho de partícula uniforme adequada. Em uma etapa de misturação final, a mistura precisa ser transferida em uma secadora a fim de obter uma mistura de aminoácidos homogênea.

[0012] Proveniente da técnica anterior, há uma necessidade de suplementos alimentares com combinações de cetoácidos de cadeia ramificada que promovem o bem-estar após atividades esportivas, aumentam a síntese muscular e eficiência do músculo e diminui permanentemente a carga de nitrogênio do metabolismo. Mais especificamente, há a necessidade de misturas homogêneas que consistem em cetoácidos de cadeia ramificada em razões predefinidas e de processos simplificados para a produção de misturas homogêneas com uma distribuição de partículas uniforme que contém componentes ceto e hidroxila de análogos de ceto e aminoácidos essenciais.

[0013] O problema é solucionado fornecendo-se um processo para a produção de uma mistura homogênea de dois ou mais cetoácidos em que - em uma primeira etapa, dois ou mais cetoácidos de cadeia ramificada são misturados, e - em uma segunda etapa, os cetoácidos misturados são cocristalizados com um ou mais sais de metal alcalinoterroso.

[0014] Foi surpreendente constatar que após a cocristalização de dois ou mais cetoácidos nenhum processamento adicional é necessário para obter a homogeneidade com esse produto. A mistura obtida tem uma distribuição de tamanho de partícula uniforme e uma forma de cristal homogênea.

[0015] Em uma modalidade preferencial, o metal alcalinoterroso é escolhido dentre magnésio e cálcio, de preferência, cálcio.

[0016] É particularmente preferencial, quando o sal de metal alcalinoterroso for escolhido a partir de carbonato de cálcio, hidróxido de cálcio, acetato de cálcio, cloreto de cálcio, óxido de cálcio, hidróxido de magnésio e acetato de magnésio.

[0017] Os cetoácidos usados no processo de acordo com a presente invenção são escolhidos a partir de ceto leucina, ceto valina, ceto isoleucina, ceto fenilalanina e hidroximetionina em uma modalidade alternativa da presente invenção. Em uma modalidade preferencial, os cetoácidos são escolhidos dentre ceto leucina, ceto valina e ceto isoleucina.

[0018] Em uma modalidade da presente invenção, os cetoácidos livres são carregados na razão molar desejada para água ou uma solução de licor-mãe, em que uma quantidade estequiométrica de sal de metal alcalinoterroso foi carregada.

[0019] Nessa modalidade, a fase aquosa é saturada com o produto, de preferência, reciclando-se o licor-mãe. Essa reciclagem dos licores-mãe tem um efeito inesperado - devido à saturação ideal dos licores-mãe, constatou-se que a composição-alvo poderia ser obtida sem ajustar a composição para compensar a solubilidade variante. Os ácidos livres são carregados na razão desejada para uma solução de licor-mãe em que uma quantidade estequiométrica de sal de cálcio foi carregada.

[0020] Em uma modalidade alternativa, o cetoácido livre é adicionado como solução aquosa ou como uma solução em um solvente orgânico, de preferência, escolhida dentre metil isobutil cetona, acetona e éter terc-butil metílico.

[0021] Em uma configuração preferencial da presente invenção, os cetoácidos misturados são purificados antes da etapa de cocristalização, com o uso de um dos seguintes: destilação a vapor, extração de solvente, cromatografia de troca iônica ou cristalização bruta com um sal de metal alcalinoterroso.

[0022] Os cetoácidos podem ser produzidos por meio de síntese química ou por meio de processos de fermentação. A purificação é normalmente obtida por extração de solvente, ou por destilação a vapor, seguida por salificação.

[0023] Em uma configuração preferencial adicional da presente invenção, os cetoácidos misturados são purificados com o uso de destilação a vapor combinada, gerando uma solução aquosa de cetoácidos purificados em uma razão semelhante às entradas. Esse era um resultado surpreendente dadas as diferenças no ponto de ebulição: cetoácido valina livre (70-80 °C a 5 mbar), cetoácido leucina livre (~100 °C a 5 mbar) e cetoácido isoleucina livre (~115 °C a 5 mbar).

[0024] Um assunto adicional da presente invenção é uma mistura de pelo menos dois cetoácidos obteníveis por um processo conforme descrito acima, em que a mistura contém sais de metal alcalinoterroso misturados e tem uma distribuição de tamanho de partícula uniforme e uma forma de cristal homogênea.

[0025] Em uma modalidade preferencial da presente invenção, o tamanho das partículas na mistura não é maior que 400 µm, de preferência, não maior que 300 µm, com mais preferência, não maior que 200 µm ou, com máxima preferência, não maior que 150 µm.

[0026] Em uma configuração particularmente preferencial, a mistura contém sais de cálcio ou magnésio misturados de ceto leucina e ceto isoleucina.

[0027] Em uma configuração particularmente preferencial, a mistura contém sais de cálcio ou magnésio misturados de ceto leucina e ceto valina.

[0028] Em uma configuração particularmente preferencial,

a mistura contém sais de cálcio ou magnésio misturados de ceto isoleucina e ceto valina.

[0029] Em uma configuração particularmente preferencial, a mistura contém sais de cálcio ou magnésio misturados de ceto leucina, ceto isoleucina e ceto valina em uma razão aproximada de 2:1:1.

[0030] Em uma configuração particularmente preferencial, a mistura contém sais de cálcio ou magnésio misturados de ceto leucina, ceto isoleucina, ceto valina, hidroximetionina e ceto fenilalanina.

[0031] A presente invenção também se refere a gênero alimentício, um suplemento alimentar ou um produto farmacêutico que contém uma mistura de cetoácidos de acordo com as modalidades descritas acima.

[0032] Além disso, os aditivos livres de nitrogênio adicionais podem ser adicionados ao suplemento alimentar. Aqueles que podem ser tensionados, em particular, são os compostos que fornecem energia, de preferência, a partir do grupo de carboidratos, como, por exemplo, glicose, mas também aditivos que promovem o processo de regeneração, como, por exemplo, vitaminas, em particular, vitamina A, vitaminas B1, B2, B6 e B12, vitamina C, vitamina D, vitamina E, vitamina K, ácido pantotênico, niacina, ácido fólico, biotina, colina e inositol. Além disso, os antioxidantes podem estar presentes no suplemento alimentar como, por exemplo, beta-caroteno, citrato de potássio, ácido cítrico, ácido láctico, tocoferol, ascorbato de sódio ou ascorbato de potássio ou ácido ascórbico. Os minerais e elementos de traço do grupo dentre sódio, potássio, magnésio, cálcio, ferro, zinco, manganês, cobre, selênio,

cromo, fósforo e iodo são igualmente possíveis como aditivos. Os ditos aditivos nesse caso são adicionados nas quantidades convencionais para o setor alimentício.

[0033] Os suplementos alimentares preferenciais podem conter, por exemplo, (as quantidades, em cada caso, são a dose diária preferencial): 10-500 mg de sódio, 10-500 mg de potássio, 50-500 mg de cálcio, 10-300 mg de magnésio, 1-20 mg de zinco, 5-50 mg de ferro, 0,1-1 mg de iodo, 5-100 µg de selênio, 5-100 µg de cromo, até 100 mg de vitamina B1, até 100 mg de vitamina B2, até 100 mg de vitamina B6, até 200 mg de vitamina B12, até 5 g de vitamina C, até 500 mg de vitamina E, até 300 mg de ácido pantotênico, até 1 g de niacina, até 10 mg de ácido fólico, até 1 mg de biotina.

[0034] Aditivos adicionais que são considerados como uma adição são ácidos graxos saturados ou insaturados, em particular, ácidos graxos C6-C22. Além disso, o uso pode ser feito de gorduras e óleos a partir do grupo dentre girassol, gergelim, colza, palma, óleo de rícino, coco,

cártamo, soja, banha de porco, sebo bovino e óleo de peixe. Além disso, conservantes, corantes alimentícios, adoçantes, intensificadores de sabor e/ou substâncias de aroma podem estar presentes no suplemento alimentar nas quantidades habituais conhecidas por aqueles versados na técnica. Em particular, como aditivos, as substâncias que mascaram o sabor são levadas em consideração uma vez que, por exemplo, os alfa-cetoácidos livres podem ter gosto ácido ou seus sais podem ter sabor desagradável. Se os aditivos empregados forem usados em quantidades relativamente grandes, o regresso é feito, nesse caso, para os aditivos livres de nitrogênio. Os suplementos alimentares particularmente preferenciais, no entanto, não contêm aditivos nitrogenosos.

[0035] Os suplementos alimentares reivindicados podem ser usados, por exemplo, na forma de um pó, um comprimido, um minicomprimido, um pélete, um grânulo, um sachê, uma cápsula, ou na forma de uma solução ou suspensão. Na forma de comprimido, os alfa-cetoácidos ou sais dos mesmos são, de preferência, formulados com aproximadamente 30 a 80 por cento em volume no suplemento alimentar, de preferência, com o uso de aditivos livres de nitrogênio, em particular, carboidratos, gorduras e óleos, e, se adequado, também aminoácidos, como, por exemplo, leucina, isoleucina e valina, que podem estar presentes no suplemento alimentar em aproximadamente 70 a 20 por cento em volume.

[0036] Uma cápsula, por exemplo, pode ser cheia com a composição inventiva na forma de péletes revestidos ou com grânulos revestidos, em que “revestido” significa pelo menos revestido com camada de revestimento. Em uma outra modalidade, uma cápsula revestida por si com uma camada de revestimento pode ser cheia com péletes revestidos ou não revestidos, com um pó ou com grânulos revestidos ou não revestidos.

[0037] Se a administração direta do suplemento alimentar na forma de um pó ou um comprimido for desejada, a adição de carreadores convencionais pode ser vantajosa. Os carreadores adequados são, por exemplo, poliésteres lineares ou (hiper)ramificados, poliéteres, poligliceróis, poliglicolídeos, polilactídeos, polilactídeo-co- glicolídeos, politartratos e polissacarídeos ou dendrímeros à base de polietileno-óxido, dendrímeros de poliéster, dendrímeros de PAMAM revestidos, como, por exemplo, revestimento de polilactídeo-co-glicolídeo, ou éteres poliarílicos.

[0038] O comprimido, pélete ou cápsula pode, além disso, ser fornecido com um revestimento, a fim de, por exemplo, permitir a liberação do suplemento alimentar primeiro no trato intestinal. Os materiais de encapsulação a seguir são, de preferência, usados nesse caso: carboximetil celulose, nitrocelulose, álcool polivinílico, goma-laca, carragenana, alginatos, gelatina, ftalato acetato de celulose, ftalato acetato de polivinila, ftalato de hidroxipropil metilcelulose, succinato acetato de hidroxipropil metilcelulose (HPMC-AS), trimelitato acetato de celulose, etilcelulose, poligliceróis, poliésteres ou copolímeros à base de ácido metacrílico e ésteres metacrílicos/acrílicos ou seus derivados (como Eudragit®, por exemplo).

[0039] Se, em contrapartida, uma solução ou suspensão do suplemento alimentar for administrada, a adição de emulsificantes ou coloides pode ser útil, a fim de ser capaz de admitir todos os componentes desejados, assim como possíveis em um sistema aquoso. Os aditivos adequados são, por exemplo, álcoois polivinílicos, glicerídeos de ácidos graxos comestíveis, seus ésteres de ácido acético, ácido cítrico, ácido láctico ou ácido tartárico, estearatos de polioxietileno, ésteres de carboidrato, ésteres de propileno glicol, ésteres de glicerol ou ésteres de sorbitano de ácidos graxos comestíveis ou lauril sulfato de sódio.

[0040] A presente invenção se refere adicionalmente a alimentos (alimentos funcionais) que contêm o suplemento alimentar reivindicado. Esses podem ser, por exemplo, bebidas ou barras que são particularmente adequadas para consumir o suplemento alimentar.

[0041] Os alimentos nesse caso podem ser misturados por adição com o suplemento alimentar reivindicado durante sua produção, ou uma formulação do suplemento alimentar pode ser adicionada posteriormente ao alimento, por exemplo, na forma de um pó ou um comprimido. A dissolução de comprimidos efervescentes ou de um pó em água mineral pode ser mencionada no presente documento a título de exemplo.

[0042] O uso dos suplementos alimentares ou alimento descrito pode, em princípio, ser possível o dia todo, mas particularmente, durante ou após o esforço físico é aconselhável. O treinamento físico causa uma adaptação muscular que inclui dano muscular, hipertrofia muscular e transformação muscular. Nesse caso, uma unidade de treinamento é considerada uma combinação de uma fase de treinamento e uma fase de regeneração. Um projeto subideal da unidade de treinamento pode levar, por exemplo, a uma síndrome do excesso de treino que é expressa em uma exaustão duradoura com eficiência física reduzida. Tal síndrome do excesso de treino é frequentemente causada ou amplificada pela má nutrição.

[0043] Nos ditos aspectos, o suplemento alimentar da invenção se refere, em particular, a atletas, nesse caso, tanto recreacionais quanto atletas de ponta, incluindo atletas de força, e também aqueles interessados em saúde e condicionamento físico. O uso de suplementos alimentares por pessoas mais velhas que, como conhecido, frequentemente têm uma economia de nitrogênio restrita e capacidade de excreção de nitrogênio restrita, é igualmente vantajoso em particular.

[0044] A presente invenção se refere adicionalmente ao uso dos suplementos alimentares reivindicados para a produção de produtos que podem ser tomados oralmente como, por exemplo, alimentos funcionais, em particular, bebidas, géis, cremes, caldos, barras energéticas, etc., e também comprimidos, pós que, por exemplo, podem ser oferecidos em sachês, bolsas, tubos, e para suportar a construção muscular, a eficiência da musculatura, para proteção da musculatura contra danos celulares sob tensão, para aumentar o bem-estar geral, eficiência física geral e para suportar a regeneração muscular após tensão física com alívio simultâneo do metabolismo em relação à destoxificação de nitrogênio.

[0045] A presente invenção também cobre o alimento para fins medicinais, como alimento, bebida, suplementos,

alimento especial para fins medicinais ou produtos farmacêuticos.

[0046] Portanto, a invenção também cobre o uso de uma mistura de acordo com as modalidades descritas acima para a preparação de gêneros alimentícios, suplementos alimentares ou produtos farmacêuticos. Exemplos

[0047] Os materiais de partida do processo são soluções aquosas de sal de sódio dos cetoácidos preparadas por meio de processos químicos ou de fermentação. A concentração preferencial das soluções de partida é listada na Tabela 1. A concentração aproximada em % em p/p (porcentagem em peso) Ceto leucina Ceto Ceto valina (Na) isoleucina (Na) (Na) Fermentação 5 % em p/p até 20 % em 5 % em p/p p/p Processo até 7 % em até 20 % em até 9 % em químico p/p p/p p/p Tabela 1: concentração preferencial de soluções de partida de sais de sódio de único cetoácido

[0048] Os cetoácidos podem ser produzidos por meio de processos químicos e de fermentação anteriormente relatados. A purificação pode ser obtida por meio de destilação a vapor, extração de solvente ou precipitação bruta de uma solução de fermentação, seguida pela salificação.

[0049] Um exemplo para um fluxo de processo é representado na Fig. 1 que mostra a codestilação e cocristalização de aproximadamente 2:1:1 de sais de cálcio de ceto leucina:ceto valina:ceto isoleucina. Conforme mostrado na Fig. 1, os cetoácidos de cadeia ramificada ceto leucina (KIC) ceto valina (KIV) e ceto isoleucina (KMV) são combinados e acidificados em cerca de pH 1. Com a adição de água, uma destilação a vapor combinada é realizada seguida por uma salificação que usa Ca(OAc)2. O produto resultante é concentrado e cocristalizado e também pode ser isolado na última etapa. Exemplo 1: Purificação de cetoácidos de cadeia ramificada (BCKA) que usam destilação a vapor combinada

[0050] A um recipiente resistente a ácido, as soluções de sal de sódio de ceto leucina (331 g de 6,9 % em p/p de solução, contendo 22,8 g de sal de sódio), ceto isoleucina (61 g de 18,8 % em p/p de solução, contendo 11,4 g de sal de sódio) e ceto valina (144 g de 8,6 % em p/p de solução, contendo 12,4 g de sal de sódio) foram carregadas nas concentrações especificadas no exposto acima para gerar uma razão com base ativa de 2:1:1.2. A quantidade de ceto valina descrita nesse exemplo se aplica ao uso de licores frescos para salificação (vide exemplos 5-7 para descrição). Quando os licores-mãe reciclados são usados, a porção de ceto valina pode ser reduzida para 1.

[0051] Em temperatura ambiente com agitação, ~165 g de 50 % em p/p de sulfúrico foram carregadas para ajustar o pH da solução para pH <1. Após o ajuste de pH, calor e vácuo foram aplicados para obter a destilação a 60-80 °C / 200– 300 mbar, (as temperaturas mais altas levarão à decomposição térmica dos cetoácidos livres).

[0052] Mais água foi adicionada e destilada a 80 °C não maior que sob 270-300 mbar em vácuo até aproximadamente 42 g / g de cetoácido serem destilados. O destilado continha ~2,2 % em peso de BCKA.

[0053] Constatou-se que os três cetoácidos de cadeia ramificada poderiam ser simultaneamente destilados, rendendo uma solução aquosa de cetoácidos purificados em uma razão semelhante às entradas (vide Fig. 2, mostrando a composição em % de área de cetoácidos livres durante a destilação a vapor combinada).

[0054] A análise do reservatório (resíduo) mostra que a recuperação do cetoácido é quase quantitativa. Além do mais, constatou-se que a destilação combinada foi mais eficaz em geral em relação ao consumo de vapor quando comparado à destilação dos cetoácidos individuais. Esse foi particularmente o caso para ceto isoleucina conforme mostrado na Figura 2. Peso Teor de g de água / g total cetoácidos de cetoácido Mistura de 529,8 g 12,0 g 44,2 cetoácido Ceto leucina 534,0 g 12,0 g 44,5 Ceto valina 425,6 g 12,0 g 35,5 Ceto 638,3 g 12,0 g 53,2 isoleucina Tabela 2: Eficiência de destilação de cetoácido livre expressa em g/água por g de ácido livre Exemplo 2: Purificação de cetoácidos de cadeia ramificada que usam extração de solvente

[0055] Os cetoácidos a seguir como suas respectivas formas de ácido livre, sal de sódio ou sal de cálcio são adicionados à água para render um aproximadamente 5 % em p/v de solução na seguinte razão molar: ceto valina:ceto leucina:ceto isoleucina ~1:2:1. A solução é ajustada em temperatura ambiente para pH <1 com ácido clorídrico aquoso, então, a solução ácida é extraída com metilisobutilcetona (MIBK). A solução de MIBK contendo os cetoácidos livres é aquecida para 60 °C, então, o sólido de carbonato de cálcio é adicionado para ajustar o pH para >3 (alvo: 3-5, ligeiramente excedido no dado exemplo). A mistura bifásica é aquecida para 80 °C, as camadas são permitidas a se assentar, então, são separadas. A camada aquosa inferior (contendo produto) é adicionalmente extraída com MIBK a 80 °C para remover impurezas e destilação a vácuo em seguida para remover o MIBK restante e para concentrar parcialmente a batelada, a camada aquosa é resfriada até temperatura ambiente para cristalizar o produto. Os sólidos são isolados por meio de filtração, lavados com água, então, secos no máximo a 75 °C sob vácuo até secar. Exemplo 3: Purificação de cetoácidos de cadeia ramificada por precipitação a partir de uma solução de fermentação

[0056] Uma solução aquosa de aproximadamente 5 % de solução de fermentação de ceto leucina é acidificada com ácido clorídrico aquoso para pH ~2. O sólido de carbonato de cálcio é carregado em temperatura ambiente até o pH ser >3 (alvo: ~3-5). Os sólidos precipitados são isolados por meio de filtração, lavados com água, então, secos no máximo a 75 °C sob vácuo até secar. Exemplo 4 (comparativo): Preparação de sais de cálcio de cetoácidos de cadeia ramificada individuais

[0057] O processo para cristalização dos cetoácidos livres (ou mais precisamente, salificação) com sais de cálcio (tipicamente carbonato de cálcio, hidróxido de cálcio ou acetato de cálcio) é bem estabelecido. O cetoácido livre pode ser adicionado como solução aquosa se suficientemente diluído ou como uma solução em um solvente orgânico ou solventes como (mas sem limitação) metil isobutil cetona, acetona, éter terc-butilmetílico.

[0058] Quando os três sais de cetoácido são produzidos separadamente, os mesmos têm distribuições de tamanho de partícula diferentes, e também são um tanto diferentes em suas formas cristalinas. A Figura 3 mostra imagens microscópicas de sais de cálcio de cetoácido de cadeia ramificada, (grandeza: 100x, barra de escala é 200 µm); A) Sal de Ca de ceto valina; b) Sal de Ca de ceto leucina; c) Sal de Ca de ceto isoleucina. Em particular, o sal de cálcio de ceto isoleucina tem cristais particularmente grandes. A distribuição de tamanho de partícula (PSD) correspondente dos sais de cálcio de cetoácido de cadeia ramificada individuais é mostrada na Fig. 4 e mostra claramente a distribuição de tamanho de partícula variante para os sais de cálcio de ceto valina, ceto leucina e ceto isoleucina; A) Sal de Ca de ceto valina; b) Sal de Ca de ceto leucina; c) Sal de Ca de ceto isoleucina – eixo geométrico x mostrando tamanho de partícula em µm e eixo geométrico y mostrando a % de partículas. A linha vermelha representa a soma das partículas.

[0059] Como uma consequência, é difícil preparar uma mistura homogênea dos sais de cetoácido, e os produtos devem ser triturados para render uma mistura adequada para uso em um produto nutracêutico ou qualquer outra aplicação. Exemplo 5: Preparação de mistura de sais de cálcio (com acetato de cálcio)

[0060] A composição dos cetoácidos livres de partida no caso da cocristalização tem que considerar a variabilidade na solubilidade dos sais de cálcio (comparar Tabela 3, mostrando a solubilidade em água em g/l a 20 °C) a fim de obter a razão desejada no produto finalizado: Ceto leucina Ceto isoleucina Ceto valina Ceto α-hidroximetionina fenilalanina 11,9-12,5 24,3 65-70 4,3-4,7 52-63 Tabela 3: Solubilidade de água de cetoácidos e α- hidroximetionina (em g/l a 20 °C)

[0061] Geralmente, a fim de maximizar o rendimento de processos de cristalização, a reciclagem de licores-mãe é frequentemente aplicada. No caso da cocristalização, tal reciclagem dos licores-mãe tinha um efeito inesperado – devido à saturação ideal dos licores-mãe, constatou-se que a composição-alvo poderia ser obtida sem ajustar a composição para compensar a solubilidade variante, conforme descrito acima é possível simplificar a carga dos ácidos livres na razão desejada para uma solução de licor-mãe em que uma quantidade estequiométrica de sal de cálcio foi carregada. Isso é ilustrado na Figura 5 para os cetoácidos de cadeia ramificada ceto valina, ceto isoleucina e ceto leucina. Combinação, Acidificação e Destilação a Vapor

[0062] No presente caso, as soluções de sal de sódio de ceto leucina (331 g de 6,9 % em p/p de solução, contendo

22,8 g de sal de sódio), ceto isoleucina (61 g de 18,8 % em p/p de solução, contendo 11,4 g de sal de sódio) e ceto valina (144 g de 8,6 % em p/p de solução, contendo 12,4 g de sal de sódio) foram carregadas nas concentrações especificadas na Tabela 1 para gerar uma razão com base ativa de 2:1:1,2 para um recipiente resistente a ácido. A quantidade de ceto valina descrita nesse exemplo se aplica ao uso de licores frescos para salificação (vide exemplos 5-7 para descrição). Quando os licores-mãe reciclados são usados, a porção de ceto valina pode ser reduzida para 1. Em temperatura ambiente e com agitação, ~165 g de 50 % em p/p de sulfúrico foram carregadas para ajustar o pH da solução para pH <1. Após ajuste de pH, calor e vácuo foram aplicados para obter a destilação a 60-80 °C / 200 - 300 mbar. Mais água foi adicionada e destilada a 80 °C não maior que sob 270-300 mbar em vácuo até aproximadamente 42 g / g de cetoácido serem destilados. O destilado continha ~2,2 % em peso de BCKA. Salificação e Isolamento

[0063] A uma solução de 7,7 g (~0,5 molar equivalente) acetato de cálcio em 23,3 g de água (~25 % de solução), foi carregada com 550 g de destilado de cetoácido livre contendo aproximadamente 12 g de cetoácidos de cadeia ramificada. Após checar o pH, uma quantidade adicional de 25 % de solução de acetato de cálcio foi adicionada para obter um pH de 3-4. Uma vez que o pH foi ajustado, a batelada foi aquecida para 75-80 °C destilada sob 250-350 mbar de vácuo para concentrado conforme descrito nas próximas etapas. Primeira batelada com licores frescos

[0064] A batelada foi concentrada para ~15 % em p/p a 75-80 °C, então, resfriada para ~20-25 °C para cristalizar. Após agitação a ~20-25 °C por ~1 hora, o produto foi isolado por meio de filtração e seco. O rendimento do produto era 11,8 g, que corresponde a 78 % (com referência ao material de partida). Os licores-mãe foram retidos para uso nas próximas bateladas. Acompanhamento em bateladas com licores-mãe reciclados

[0065] A 78 g de licores-mãe, 15 g (0,5 molar equivalente) de acetato de cálcio foram carregados. À solução de acetato de cálcio / licor-mãe, 550 g de destilado de cetoácido livre contendo aproximadamente 12 g de cetoácidos de cadeia ramificada em uma razão de 2:1:1 ceto leucina:ceto isoleucina:ceto valina foi carregada. Esperava-se que pH fosse 3-4. A batelada foi concentrada para ~11-13 % em p/p a 75-80 °C, então, resfriada para ~20- 25 °C para cristalizar. Após agitação a ~20-25 °C por ~1 hora, o produto foi isolado por meio de filtração e seco. Os resultados do produto eram 12,2-14 g, correspondendo a 80-94 %. Os licores-mãe foram retidos para uso nas próximas bateladas.

[0066] O produto preparado por cocristalização, por outro lado, é homogêneo conforme mostrado na Fig. 6, e tem uma distribuição de tamanho de partícula mais uniforme (conforme mostrado na Fig. 7), tornando adequado para aplicações sem tratamento adicional. A Figura 6 mostra uma imagem microscópica de sais de cálcio de cetoácido de cadeia ramificada cocristalizados (2:1:1 ceto leucina:ceto isoleucina:ceto valina) (grandeza: 100x, barra de escala é 200 µm). A Figura 7 mostra a distribuição de tamanho de partícula (PSD) de sal de cálcio de cetoácido de cadeia ramificada cocristalizada (2:1:1 ceto leucina:ceto isoleucina:ceto valina) - eixo geométrico x que mostra o tamanho de partícula em µm e eixo geométrico y que mostra % de partículas. A linha vermelha representa a soma das partículas.

[0067] O efeito de distribuição de tamanho de partícula uniforme pode ser adicionalmente visualizado quando comparado à distribuição de tamanho de partícula da mistura de BCKAs cocristalizada de acordo com a presente invenção com uma mistura de BCKAs sem qualquer cocristalização ou coprocessamento.

[0068] Conforme mostrado na Fig. 8 a), uma distribuição de tamanho de partícula uniforme pode ser medida para sais de cetoácido de cadeia ramificada cocristalizados. No entanto, quando os mesmos sais de cetoácido de cadeia ramificada forem misturados sem qualquer cocristalização ou coprocessamento, três picos distintos para os três cetoácidos podem ser detectados, com ceto isoleucina tendo partículas muito maiores do que a ceto leucina e ceto valina que mostra o menor tamanho de partícula, conforme representada na Fig. 8 b). A Figura 8 mostra a distribuição de tamanho de partícula (PSD) de a) sais de cálcio de cetoácido de cadeia ramificada cocristalizados (2:1:1 ceto leucina:ceto isoleucina:ceto valina) e b) mistura de sais de cálcio de cetoácido de cadeia ramificada (2:1:1 ceto leucina:ceto isoleucina:ceto valina), eixo geométrico x que mostra o tamanho de partícula em µm e eixo geométrico y que mostra a % em volume de partículas. Exemplo 6: Preparação de mistura de sais de cálcio (com carbonato de cálcio)

[0069] Os cetoácidos de cadeia ramificada são carregados para licores-mãe de BCKA (aproximadamente 5 % em p/v) na seguinte razão molar: ceto valina:ceto leucina:ceto isoleucina 1,1:2:1. A mistura é aquecida para 60 °C, então, em relação à porção, ~0,5 molar eq. de carbonato de cálcio é carregado. A suspensão é aquecida para >75 °C e após agitação por um período, a mistura de reação é resfriada para temperatura ambiente. Os sólidos são isolados por meio de filtração, lavados com água e secos. Exemplo 7: Preparação de mistura de sais de cálcio (com hidróxido de cálcio)

[0070] Uma solução de 5-10 % (pode ser única ou bifásica) compreendendo 2 eq. da mistura de cetoácido composta de ceto valina:ceto leucina:ceto isoleucina 1,1:2:1 em água (alternativamente, licores-mãe) é preparada, e aquecida para ~50-70 °C. Nessa temperatura, ~1 eq. de hidróxido de cálcio é carregado. Uma vez que a adição está concluída, os teores são aquecidos para 75-90 °C para dissolver os sólidos, então, a solução é resfriada para temperatura ambiente. Os sólidos resultantes são isolados por meio de filtração e lavados com água. Os sólidos podem ser secos em até 60 °C sob vácuo. O rendimento obtido era de 40–80 %. O rendimento mais alto foi obtido quando usados os licores-mãe reciclados. Exemplo 8: Preparação de mistura de sais de cálcio

[0071] Os sais de cálcio a seguir foram preparados com o uso de métodos análogos àqueles descritos no Exemplo 2 (para formar o ácido livre) e Exemplos 4 a 7 para salificação / isolamento:

• Ceto fenilalanina / α-hidroximetionina • Ceto fenilalanina / ceto valina • α-Hidroximetionina / ceto isoleucina Exemplo 9: Preparação de mistura de sais de magnésio (com acetato de magnésio)

[0072] A uma solução de ~5–10 % de ~1 eq. De tetra- hidrato de acetato de magnésio em água é adicionada uma solução a 30-60 % de metilisobutilcetona (MIBK) de uma mistura de cetoácido composta de ceto valina:ceto leucina:ceto isoleucina 1,1:2:1 (BCKA) a 50-75 °C. A solução bifásica é aquecida para 75-85 °C, em cuja temperatura a separação de fases é realizada. A solução aquosa é concentrada sob vácuo para o volume mínimo a 80 °C máx, então, após adição de n-butanol, concentrada novamente para remover a água residual de n-butanol (por meio de destilação azeotrópica) para render um sólido. Os sólidos podem ser secos em até 70 °C sob vácuo. O rendimento obtido era de ~80-90 %. As características dos sais de magnésio de cetoácidos de cadeia ramificada diferentes são mostradas na Tabela 4. Ceto leucina Ceto isoleucina Ceto valina BCKA 275,4 Mw (ani.) 282,4 282,4 254,3 (méd.) Fórmula C12H18O6Mg C12H18O6Mg C10H14O6Mg Estrutura Sólido Aparência Pó branco Pó branco Pó branco branco

Ceto leucina Ceto isoleucina Ceto valina BCKA Teor de Mg, % (Teoria, 9,0 (8,5) 8,35 (8,5) 9,34 (9,45) 10,0 (8,7) %) HPLC / Identidade Confirmada Confirmada Confirmada Confirmada de RMN Tabela 4: Visão geral dos sais de magnésio de cetoácidos de cadeia ramificada: sais de cetoácido único e mistura de sais de cetoácido de cadeia ramificada (2:1:1 ceto leucina:ceto isoleucina:ceto valina)

[0073] As misturas a seguir também foram preparadas: sais de magnésio misturados de ceto leucina e ceto isoleucina, sais de magnésio misturados de ceto leucina e ceto valina, e sais de magnésio misturados de ceto isoleucina e ceto valina. Exemplo 10: Preparação de mistura de sais de magnésio (com hidróxido de magnésio)

[0074] Uma solução a 5-10 % (pode ser única ou bifásica) compreendendo 2 eq. do cetoácido em água (alternativamente, licores-mãe) é preparada, e aquecida para ~50-70 °C. Nessa temperatura, ~1 eq. de hidróxido de magnésio é carregado. Uma vez que a adição é concluída, os teores são concentrados sob vácuo a 75 °C até que um sólido seja obtido. O sólido é seco. O rendimento obtido era >90 %. Exemplo 11: Preparação de mistura de sais de cálcio/magnésio misturados de diferentes razões

[0075] Uma solução a 5-10 % (pode ser única ou bifásica) compreendendo 2 eq. do cetoácido em água (alternativamente, licores-mãe) é preparada, e aquecida para ~50-70 °C. Nessa temperatura, ~1 eq. total de hidróxido de magnésio/cálcio é carregado em razão d 2:1, 1:1 ou 1:2. Uma vez que a adição é concluída, os teores são concentrados sob vácuo a 75 °C até que um sólido seja obtido.

O sólido é seco.

O rendimento obtido era >90 %. As características dos sais de cálcio / magnésio misturados de cetoácidos de cadeia ramificada com diferentes razões de mistura são mostradas na Tabela 5. 2:1 de Sal de Ca / 1:1 de Sal de Ca / 1:2 de Sal de Ca / Mg Mg Mg Mw (Média, 286 283 280 ani.) Fórmula C11,5H17O6.1/3Mg.2/3Ca C11,5H17O6.1/2Mg.1/2Ca C11,5H17O6.2/3Mg.1/3Ca Aparência Sólido branco Sólido branco Sólido branco Teor de Ca, % 9,2 (9,6) 7,1 (7,2) 4,5 (4,8) (Teoria, %) Teor de Mg, % 2,9 (2,9) 4,5 (4,4) 6,3 (5,8) (Teoria, %) Identidade Confirmada Confirmada Confirmada de RMN

Tabela 5: Visa geral de sais de cálcio/magnésio misturados de cetoácidos de cadeia ramificada com razões de mistura diferentes

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para a produção de uma mistura homogênea de dois ou mais cetoácidos caracterizado pelo fato de que - em uma primeira etapa, dois ou mais cetoácidos livres são misturados, e - em uma segunda etapa, os cetoácidos misturados são cocristalizados com um ou mais sais de metal alcalinoterroso.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o metal alcalinoterroso é escolhido dentre magnésio e cálcio, de preferência, cálcio.

3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sal de metal alcalinoterroso é escolhido dentre carbonato de cálcio, hidróxido de cálcio, acetato de cálcio, cloreto de cálcio, óxido de cálcio, hidróxido de magnésio e acetato de magnésio.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os cetoácidos são escolhidos dentre ceto leucina, ceto valina, ceto isoleucina, ceto fenilalanina e hidroximetionina, de preferência, escolhidos dentre ceto leucina, ceto valina e ceto isoleucina.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os cetoácidos livres são carregados na razão molar desejada para água ou uma solução de licor-mãe, em que uma quantidade estequiométrica de sal de metal alcalinoterroso foi carregada.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o cetoácido livre é adicionado como solução aquosa ou como uma solução em um solvente orgânico, de preferência, escolhido dentre metil isobutil cetona, acetona e éter terc-butilmetílico.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os cetoácidos misturados são purificados antes da etapa de cocristalização, com o uso de um dos seguintes: destilação a vapor, extração de solvente, cromatografia de troca iônica ou cristalização bruta com um sal de metal alcalinoterroso.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os cetoácidos misturados são purificados antes da etapa de cocristalização, com o uso de uma destilação a vapor combinada ou extração de solvente.

9. Mistura de pelo menos dois cetoácidos obteníveis por meio de um processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, sendo a mistura caracterizada por conter sais de metal alcalinoterroso misturados e ter uma distribuição de tamanho de partícula uniforme e uma forma de cristal homogênea.

10. Mistura, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o tamanho de partículas não é maior que 400 µm, de preferência, não maior que 300 µm, com mais preferência, não maior que 200 µm ou com máxima preferência, não maior que 150 µm.

11. Mistura, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, sendo a mistura caracterizada por conter sais de cálcio ou magnésio misturados de ceto leucina e ceto isoleucina.

12. Mistura, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, sendo a mistura caracterizada por conter sais de cálcio ou magnésio misturados de ceto leucina e ceto valina.

13. Mistura, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, sendo a mistura caracterizada por conter sais de cálcio ou magnésio misturados de ceto isoleucina e ceto valina.

14. Mistura, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, sendo a mistura caracterizada por conter sais de cálcio ou magnésio misturados de ceto leucina, ceto isoleucina e ceto valina em uma razão aproximada de 2:1:1.

15. Mistura, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, sendo a mistura caracterizada por conter sais de cálcio ou magnésio misturados de ceto leucina, ceto isoleucina, ceto valina, hidroximetionina e ceto fenilalanina.

16. Gênero alimentício, suplemento alimentar ou produto farmacêutico caracterizado por conter uma mistura conforme definida em qualquer uma das reivindicações 9 a

15.

17. Uso de uma mistura conforme definida em qualquer uma das reivindicações 9 a 15 caracterizado por ser para a preparação de gêneros alimentícios, suplementos alimentares ou produtos farmacêuticos.