DE2559508A1 - Stabilisiertes xantophyllester- praeparat und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Stabilisiertes xantophyllester- praeparat und verfahren zu dessen herstellungInfo
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Description
MÜLLER-BORE · GROENING · DETJFEL · SCHÖN · HBRTEL
PATENTANWÄLTE
QPG International Inc.
International Plaza Englewood Cliffs, New Jersey, U.S.A.
DR. WOLFGANG MÜLLER-BORE (PATENTANWAUT VON 1927-1975)
HANS W. GROENING. DIPL.-1 NG. DR. PAUL DEUFEL. D1PL.-CHEM.
DR. ALFRED SCHÖN, DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL, DIPL.-PHYS.
C 2965
a JUL! 1976
a JUL! 1976
"Stabilisiertes Xanthophyllester-Präparat und Verfahren zu
dessen Herstellung"
(Ausscheidung aus Patent ... ... .
(Patentanmeldung P 25 35 963.1-41))
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf XanthophyllesterPräparate,
die sich durch eine stark verbesserte Stabilität auszeichnen.
In dem am 4. August 1970 erteilten U.S.-Patent 2 523 138 wird
die Behandlung von Xanthophyllen mit wäßrigen Alkali-Materialien beschrieben. Als Ergebnis wurde von einer verbesserten
Pigment-Aktivität gesprochen. Das mit Alkali behandelte Xanthophyll-Material
wurde als solches verwendet, in Pflanzenöl dispergiert oder in ein Trockenprodukt, wie Oalciumsilicat,
Sojabohnenmehl, gesättigtes Fettmaterial, Gelatine oder Stärke,
inkorporiert. Das behandelte Xanthophyll wurde dann in Form eines Konzentrats, einer Dispersion oder eines festen
Produktes einem Hühnerfutter zur Verbesserung der Pigment-Aktivität zugesetzt.
Ein späteres Patent, 2 535 426, beschrieb die Technik des Vermischens
eines alkalibehandelten Xanthophyll-Materials mit
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ORIGINAL INSPECTED
einer grossen Menge von Fettsäuren, welche als Trägermaterial dienten. Die grossen ϊ/iengen verwendeten Fettes sollten die
Stabilität·.des Produktes verbessern.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung von neuen Xanthophyll-Präparaten mit stark verbesserter Stabilität.
Weiterhin ist ein praktisches Verfahren zur Herstellung von
Xanthophyll-Präparaten, die sj.cn insbesondere für die Verwendung in Hühnerfutter eignen und durch verbesserte Stabilität
auszeichnen, Gegenstand der Erfindung.
V/ie gefunden wurde, lässt sich eine verbesserte Stabilität von Xanthophyllestern erreichen, wenn die Ester teilweise verseift
und dann mit einer schwachen Säure neutralisiert sind r
so dass das Endprodukt bis zu 50 Gew.-$ der Ester enthält, die
nicht verseift sind, uru'i einen pH-Wert über 8 aufweist. Das
Optimum der Stabilität ist anscheinend erreicht, wenn die Verseifung
etwa 85/& beträgt.
Es wird angenommen, dass die Xanthophyllester ihre Farbe der Anwesenheit von vielfach-konjugierten Doppelbindungen verdanken. Sie sind keine stabilen Produkte und gehen in Hühnenfutter
schnell durch Oxydation verloren.
Die Xanthophyllester haben »keinen Nährwert. Sie sind aber in
anderer Weise in Hühnerfutter wichtig. Wenn sie mit der Nahrung aufgenommen v/erden,erzeugen sie eine gelbe Färbung des
Fettes von Haut, Schenkeln und Körper, die den Marktwert der Küken erhöht. Bei Legehennen erzeugen Xanthophylle im Futter
ein tiefgelb-pigmentiertes Eigelb, welches hinterher für die
Herstellung von Mayonnaise, Nudeln und dgl. sehr begehrt ist unddiesen Verbraucherartikeln ein durchunddurch goldenes Aussehen
verleiht.
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Praktische Quellen von Xanthophyllestern für die Verwendung in Hühnerfutter sind Gelbkornmais und Maisklebermehl. Diese
Xanthophyllquellen weisen aber einen sehr wechselnden Xanthophyllgehalt
auf, und man kann sich nicht darauf-verlassen. Samtblumen bzw. Tagetes (Tagetes erecta ) und Blumenblätter-·
mehl enthalten häufig den Xanthophyllgehalt von Gelbmais und stellen eine hochkonzentrierte Quelle für biologisch verfügbare
Xanthophyllester dar.
Unglücklicherweise nimmt der Gehalt an Xanthophyll, der in Tagetes-Blüten und Blütenblättern vorhanden ist, wenn sie geerntet
werden, sowohl beim Trocknen, Vermählen und Lagern als auch beim Vermischen mit anderen Bestandteilen zur Herstellung von
Hühnerfutter schnell ab. Ausserdem tritt ein zerstörender oxydativer
Verlust an Xanthophyllestern nicht nur während der Lagerung sondern auch im Verdauungstrakt nach der Aufnahme und
selbst nach der .Resorption ein.
Um stabilere Produkte zu erhalten, werden die Xanthophyllester zunächst mit Alkali behandelt. Das alkalische Material kann in
Form einer alkoholischen Kalium-· oder Natriumhydroxidlösung vorliegen.
Die Xanthophyllester werden üblicherweise in Form eines Extraktes bei Rückflusstemperatur unter Stickstoff mit dem alkoholischen
Alkali behandelt, um eine unvollständige selektive Verseifung der Xanthophyllester zu erreichen. Das Reaktionsgemisch
wird durch Zusatz ein*es Antioxydans stabilisiert, und das freie Alkali wird durch Zusatz einer schwachen organischen
Säure neutralisiert. Das erhaltene Produkt kann als solches oder mit einem Träger vermischt, wie es allgemein bekannt ist,
verwendet werden, um ein trockenes, frei fliessendes stabiles Xanthophyllkonzentrat zu erhalten.
In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Xanthophyllester unter Rückfluss mit alkoholischer
JCaliumhydroxidlösung und unter Stickstoff behandelt,
um eine teilweise Verseifung zu erreichen. Dann wird eine
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Methylenchloridlösung, die das antioxydierende Material, Ethoxyquin, und eine schwache organische Säure enthält, bei
45 bis 5O0C unter Rühren zugegeben, bis sich alle Feststoffe
im wesentlichen gelöst haben. Die erhaltene Lösung wird daraufhin mit einem geeigneten Träger vermischt und im Vakuum
bei 45 bis 500G getrocknet, um ein trockenes, frei fliessendes
stabiles Produkt zu erhalten.
Ein besonders geeigneter Tagetes-Extrakt für die vorliegende Erfindung wird aus der Samtblume bzw. Tagetes erecta erhalten.
Die in dieser Art enthaltenen Garotinoidester weisen wenigstens etwa 70$ Luteinäquivalente und geringere Mengen Zeaxanthin
und beta-Cryptoxanthin. In den meisten Fällen beträgt der Luteingehalt des Xanthophylls etwa 75$ bis etwa 90$.
Die teilweise Verseifung sollte in der Weise durchgeführt werden, dass die Verseifung geringer als vollständig ist aber
wenigstens 50$ beträgt .Der Schritt der Alkalibehandlung, der die partielle Verseifung bewirkt, wird konventionell unter
Rückfluss und unter wasserfreien Bedingungen durchgeführt. Die Temperatur steigt deshalb im allgemeinen nicht über 15Q0C
und liegt im allgemeinen unter 1000G.
Die Alkalibehandlung lässt sich leicht durch Vermischen der Xanthophyllester, die beispielsweise in Form von Xanthophyll
€k«e aus Tagetesblütenmehl*extrahiert wurden, mit Alkali, vorzugsweise
in Gegenwart einer geeigneten polaren organischen Flüssigkeit, wie ein niedriger Alkanol, durchführen.Geeignete
alkalische Materialien sind anorganische basische Materialien, wie Alkalimetallhydroxide, beispielsweise Natriumhydroxid und
Kaliumhydroxid.
Der Verseifungsgrad kann durch Dünnschichtchromatographie
(TLG) oder mit spektrophotonietrischen Methoden ermittelt
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werden. Wenn die Verseifung vollständig ist, ist die Stabilität merklich geringer, als wenn die Xanthophyllester erfindungsgemäss
hergestellt werden. Eine geringere Stabilität wird ebenfalls beobachtet, wenn ein vollständig verseiftes
Material mit anderen Materialien vermischt wird. Dadurch wird ein direkter Zusammenhang zwischen der teilweisen Verseifung
und der verbesserten Stabilität bewiesen.
Die Menge Alkali, die erforderlich ist, um die gewünschte nicht vollständige Verseifung zu bewirken, scheint nur geringe
oder keine Beziehung zu der Verseifungszahl eines bestimmten
Xanthophyllextraktes zu haben. Aus Gründen der Einheitlichkeit ist die Alkalimenge in den nachfolgenden Ausführungen
in Gewicht angegeben. Dies gilt auch für ihre Menge, die im Verhältnis zu der gesamten in dem Extrakt vorhandenen Xanthophyllmenge
zur Anwendung kommt.
Die erforderliche Menge Alkali, die für die Bewirkung des gewünschten
Verseifungsgrades erforderlich ist, kann im Voraus
in kleinen repräsentativen Proben ermittelt werden und lässt sich am besten durch das Verhältnis Gramm Alkali/ Gramm Xanthophylle
ausdrücken, das im allgemeinen im Bereich von 0,30 bis 0,50 liegt, wenn als Alkali Kaliumhydroxid verwendet
wird. Der bevorzugte Verseifungsgrad beträgt wenigstens etwa
50$, und noch bessere Ergebnisse werden bei einem Verseifungsgrad
von wenigstens 75$ erzielt. Optimale Resultate werden erhalten,
wenn die Verseifung nur etwa 85$ vollständig ist, und
ein bevorzugter Bereich ist eine zu 80$ bis 90$ vollständige Verseifung. Mit anderen Worten sollte das Shdprodukt von
etwa 10 bis etwa 20 Gew.-$ der unverseiften ursprünglichen
Xanthophyllester enthalten.
Die verwendete Alkalimenge ist geringer als die stöchiometrische, die auf der Verseifungszahl basiert, was zu dem Ergebnis
führt, dass nach Beendigung des Verseifungsschrittes
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nur sehr geringe Mengen freies Alkali zurückbleiben. Schwache
Säuren, wie "beispielsweise Essig-, Propion- oder Laurinsäure,
können zur. Neutralisation des restlichen Alkalis verwendet werden,
um im Endprodukt einen pH-Wert von etwa 8 und vorzugsweise von 9,0 "bis 9,5 zu erhalten. Von Stearinsäure wird beispielsweise
nur die 0,5- bis 2-fache Menge des Xanthophyllgehaltes
benötigt.
In einem Vergleichsversuch wurde ein Tagetes-Extrakt mit einem Gehalt von 12,5$ Xanthophy-llestern in zwei Teilen bis zu einem
Verseifungsgrad von 85$ und 100$ der selektiven Hydrolyse zum
freien Xanthophyllalkohol unterworfen. Nach einer Lagerung von 75 Tagen bei 400G zeigten die daraus hergestellten Endprodukte
5,2$ beziehungsweise 37$ Xanthophyll verlust, wodurch klar die
Überlegenheit der selektiven unvollständigen Verseifung zum Ausdruck kommt.
Die folgende Tabelle gibt einen weiteren Beweis der vergleichsweisen
Stabilität in Form von Zahlen, die bei drei Typen von Präparaten erhalten erhalten wurden, wobei die natürlichen
Xanthophyllester unverseift, teilweise verseift und vollständig verseift waren. Alle Präparate enthielten eine Antioxydantien-
Kombination aus 50 Gew.-$ butyliertem Hydroxytoluol(BHT)
und 50 Gew.-$ Ethoxyquin, bezogen auf einen Xanthophyllgehalt von 100$.
Xanthophyll-Verlust ($)
Tage bei 400C
keine 0,9 4,6 6,4 7,4 11,9 n.a. 17,4
x) x) x)
unvollständig 0,0 n.a. 0,0 n.a. 0,0 3,2 n.a.
x) vollständig 8,8 15,5 23,0 26,3 30,0 n.a. 35,0
n.a. = kein Versuch durchgeführt.
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Als Ausgangsmaterial für die Erfindung können rohe oder teilweise
gereinigte Extrakte von Tagetes verwendet werden. Das Alkali kann entweder Natrium- oder Kaliumhydroxid sein, und
das Lösungsmittel für das Reaktionsgemisoh kann' ausgewählt
sein aus der Klasse der niedermolekularen Alkohole, wie Methanol, Äthanol oder Isopropanol.
Obwohl vorzugsweise Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid als Alkali verwendet werden, köniren auch andere alkalische Materialien
herangezogen werden, vorausgesetzt, dass sie im wesentlichen äquivalent sind. In ähnlicher Weise können auch andere
schwache Säuren verwendet werden, vorausgesetzt, sie vertragen sich mit den übrigen Bestandteilen und führen zu essbaren Produkten,
obwohl Essigsäure und Stearinsäure die Säuren der Wahl sind.
Gleichfalls können zur Verhinderung der Oxydation ein oder mehr
Antioxydantien verwendet werden. Dieselben können dem Xanthophyllextrakt
vor der Behandlung, während der Behandlung oder nach der Behandlung zugesetzt werden. Beispiele für geeignete
Antioxydantien sind butyliertes Hydroxyanisol (BHA), butyliertes Hydroxytoluol (BHT), Tocopherole und Lecithin.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung im einzelnen. Alle Angaben in den Beispielen beziehen auf Gew.-Teile sich
bzw. Gew.-5^ und Trockenbasis, wenn nicht etwas anderes gesagt
ist.
Zu 20Og Tagetes erecta-Extrakt mit einem Gehalt von 12,5$
Xanthophyllen (Xa) wurden 250ml methanolische KOH-Lösung mit einem Gehalt von 8,7g KOH ( KOH/Xa-Verhältnis i 0,35)
hinzugefügt. Das Gemisch wurde zwei Stunden unter Rühren
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und unter Stickstoff am Rückfluss "behandelt.
Zu der teilweise gekühlten Lösung wurden 12,5g Ethoxyquin und 12,5g Stearinsäure, gelöst in 150ml Methylenchlorid, gegeben.
Die gut gemischte Lösung wurde dann nach und nach mit 200g eines inerten Trägers, Galciumsilicat, vermischt. Das erhaltetene
nahezu pulverförmige Produkt wurde bei 45 bis 50 C im
Vakuum getrocknet, und es wurden 406g eines freifliessenden Xanthophyll (Xa)-PuIvers mit Einern Gehalt von 5,6$ Xa erhalten.
Durch Dünnschichtchromatographie wurde ermittelt, dass 855$
des Xa in unveresterter Form vorlagen. Der' pH-Wert des Produktes
lag bei 9,1· Bei der Lagerung über 75 Tage bei 400C ergab
sich ein minimaler Verlust an Xanthophyllen in Höhe von 5,2$.
Stabilisieren von Xanthophyllen aus teilweise gereinigten Extrakten von Tagetes erecta
Zu 50g Tagetes erecta-Extrakt mit einem Gehalt von 26,9$ Xanthophyllen
(bestimmt mit der AOAG-Methode) wurde eine Lösung
von 7,5g KOH (USP-Pellets) in 125ml wasserfreiem Methanol
( KOH/Xa-Verhältnis: 0,56) gegeben. Das Gemisch wurde 20 Minuten
unter Stickstoff und unter Rühren am Rückfluss behandelt.
Zu der gekühlten Lösung wurden 4,75ml Eisessig und 6,7g Ethoxyquin
in 30ml Methylenchlorid gegeben. Die gut gemischte Lösung wurde langsam zu 50g eines inerten Trägers gegeben und damit
ve mischt, um eine gleichmässige Verteilung zu erreichen. Das Gemisch wurde dann bei 45 bis 500G im Vakuum getrocknet, und
es wurden 115g eines Konzentrats mit einem Gehalt an 11 Xanthophyllen erhalten.
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Durch Dünnschichtchromatographie wurde ermittelt, dass die Verseifung zu etwa 80$ vollständig war. Bei der Lagerung
über 72 Tage bei 4O0C v/ar der Xanthophyll verlust mit 6,3';6 minimal
Zu. 200g Tagetes erecta-Extrakt mit einer Verseifungszahl von
105 und einem Gehalt an Xanthophyllen von 10,4$ wurden 250ml
wasserfreier KOH mit einem Gehalt von 9,3g KOH (KOH/Xa-Verhältnis:O,45
)gegeben. Das Gemisch wurde zwei Stunden unter Stickstoff und unter Rühren am Rückfluss behandelt.
Zu dem teilweise abgekühlten Gemisch wurden 150ml Methylen—
gegeben?
chiorf^rale 10,4g Sthoxyquin und 10,4g Stearinsäure enthielten.
Die Lösung wurde zu 175g Galciumsilicat als inertem Träger hinzugefügt. Das feuchte Gemisch wurde im Vakuum bei 45
bis 500C getrocknet, und es wurden 397g Konzentrat mit einem
Gehalt von 5»08 Xanthophyllen erhalten, wovon 30$ unverseift
waren, wie spektrophotometrisch ermittelt wurde.
Der pH-Wert des Produktes lag bei 9,5· Die Lagerung über 65
Tage bei 400C führte zu einem Verlust an Xanthophyllen in Höhe
von 11$.
Extrakten von Tagetes erecta
Zu 201g Tagetes erecta-Extrakt mit einem Gehalt von 11,2$
Xanthophyllen ( bestimmt mit der AOAC-Methode) wurde eine Lönung
von 10,6g KuH in 250ml technischem wasL-.erfx'eiem Isopropanol
gegeben ( KOH/Xa-Verhältnis: 0,475). Das Gemisch wurde
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- ίο -
2 Stunden unter Stickstoff und unter starkem Rühren am Rückfluss behandelt.
Zu der gekühlten Lösung wurde eine Methylenchloridlösung gegeben, die 5,6g Ethoxyquin und,11,2g Stearinsäure enthielt.
Die Lösung wurde almählich einer Menge von 175g eines inerten Trägers hinzugefügt und bei 45 his 500G im Vakuum getrocknet.
Die Ausbeute belief sich auf 405g eines Produktes mit einem pH-Wert von 8,7 und einem Gehalt von 5»0$ Ge samt xanthophyll en,
wovon 35$ in der nichthydrolysierten Bsterform vorlagen. Bei
der Lagerung über 76 Tage bei 400G war der Verlust an Xanthophyllen
1,0$.
Stabilisieren von Xanthophyllen aus teilweise gereinigten Extrakten von Tagetes erecta
Zu 200g Tagetes erecta-Extrakt mit einer Verseifungszahl von
101 und einem Gehalt von 11,2$ Xanthophyllen ( AOAC-Methode)
wurden 250ml methanolische KOH mit einem Gehalt von 10,6g KOH gegeben (KOH/Xa-Verhältnis : 0,48). Das Gemisch wurde
zwei Stunden unter Stickstoff und unter starkem Rühren am Rückfluss behandelt. »
Zu der teilweise gekühlten Lösung wurden 150ml Methylenchloridlösung
gegeben, die 11,2g Stearinsäure und 11,2g Ethoxyquin enthielten. Die gut gemischte Verseifungslösung wurde
dann in l80g eines inerten Trägers inkorporiert und bei 45 bis 50°0 im Vakkum getrocknet.
Die Ausbeute lag bei 4O8g. Das Produkt enthielt 5,15$ Xantophylle,
wovon 90$ in unvereaterter Form vorlagen. Unter
verschärften Lagerungsbedingungen bei 400G traten in 77 Tagen
keine Verluste an Xanthophyllen ein.
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Beispiel 6
Bekannte Herstellung von Xanthophyllen aua teilweise
gereinigten Extrakten von Tagetes erecta
Dieses Beispiel soll die Instabilität von vollständig verseiften Produkten demonstrieren.
Zu 200 Tagetes erecta-Extrakt mit einem Gehalt von 12,5$ Xanthophyllen
wurden 250ml methanolische KOH mit einem Gehalt von 10g KOH gegeben ( KOH/Xa-Verhältnis 0,40). Bas Gemisch
wurde zwei Stunden unter Stickstoff am Rückfluss behandelt. Die Verseifungslösung wurde mit 150ml Methyl en Chlorid , das
12,5g Ethoxyquin und 12,5g Stearinsäure enthielt, verdünnt und in l80g eines inerten Trägers inkorporiert.
Die Ausbeute belief sich auf 415g» und das Produkt enthielt 5 »8$ Xanthophylle. Mit Hilfe der Dünnschichtchromatographie
wurde ermittelt, dass die vorhandenen Xanthophylle 100$ig verseift waren. Dieses Material zeigte bei einer Lagerung
über 80 Tage bei 400C einen Verlust an Xanthophyllen in Höhe
von
Die Erfindung wurde in Verbindung mit speziellen Ausführungsformen beschrieben, jedoch sind selbstverständlich weitere
Modifikationen möglich, und diese Anmeldung soll sämtliche Abwandlungen,Anwendungsmöglichkeiten und angepasste Ausführungsformen
umfassen, die den Grundprinzipien der Erfindung entsprechen. Abweichungen von der offenbarten Lehre sollen
eingeschlossen sein, soweit sie im Bereich fachmännischen könnens liegen.
.609851/104 6
Claims (12)
- Patentansprüche/1JStabiliaertes Xanthophyllester-Präparat, dadurch gekennzeichnet, daß die darin enthaltenen Xanthophyllester teilweise verseift sind und unverseifte Xanthophyllester in einer Menge von nicht mehr als etwa 50 Gew.-^, "bezogen auf ursprüngliche Xanthophyllester, vorliegen.
- 2. Präparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an unverseiften Xanthophyllestern etwa 10 bis 20 Gew.-^ der ursprünglichen Xanthophyllester beträgt.
- 3. Präparat nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es einen pH-Wert von mindestens 8 hat.
- 4. Präparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert im Bereich von 9 bis 9,5 liegt.
- 5. Präparat nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Xanthophyllester aus Tagetes stammen.
- 6. Verfahren zur Herstellung von stabilisierten Xanthophyllester-Präparaten nach Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß man die Xanthophyllester bis zu einem solchen Ausmaß teilweise verseift, daß unverseifte Xanthophyllester in einer Menge von nicht mehr als etwa 50 Gew.-$ bezogen auf ursprüngliche Xanthophyllester, vorliegen.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die teilweise Verseifung bis zu einem solchen Ausmaß durchführt, daß die Menge an unverseiften Xanthophyllestern etwa 10 bis 20 Gew.-^, bezogen auf ursprüngliche Xanthophyllester, beträgt.609851 /1046
- 8. Verfahren nach Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die teilweise Verseifung mit wasserfreiem Alkali-Material durchführt·
- 9, Verfahren nach Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der teilweisen Verseifung Säure in solcher Menge hinzufügt, daß das Endprodukt einen pH-Wert von mindestens 8 aufweist·
- 10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert des Endprodukts in ein Bereich von 9 bis 9,5 einstellt·
- 11. Verfahren nach Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Säure eine Fettsäure verwendet.
- 12. Verfahren nach Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Säure Essigsäure und/oder Stearinsäure verwendet.13· Verfahren nach Ansprüchen 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man Xanthophyllester aus Tagetes verwendet.609851 /1046
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