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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein von organischen Lösungsmitteln freies Lycopenkonzentrat,
das zu dessen Erhalt verwendete Verfahren und die Zusammensetzungen
dieses Konzentrats. Diese Konzentrate und Zusammensetzungen können zur
Herstellung von Lebensmitteln, Kosmetika, pharmazeutischen Produkten
oder Nutraceuticals verwendet werden.
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Hintergrund der Erfindung
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Lycopen
ist ein für
die rote Farbe einer großen
Anzahl von Früchten
und Gemüse
verantwortliches Carotinoid. Diese Verbindung hat einige bemerkenswerte
Eigenschaften als Farbstoff und ist, obwohl es eine ähnliche
Zusammensetzung wie β-Carotin
hat, ein viel wirksameres Pigment. In diesem Sinne muß erwähnt werden,
daß Lycopen
einen breiteren Bereich von Farben im Bereich von Hellgelb über Orange
bis zu einer intensiv roten Farbe abdeckt. Außerdem ist seine Farbintensität größer und
im gelb-orangefarbenen Bereich 6- bis 8-mal stärker als diejenige von β-Carotin.
Es ist zur Verwendung als Lebensmittelfarbstoff zugelassen, und sein
Code in der Europäischen
Union ist E-160d.
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Obwohl
die Verwendung von Lycopen als Farbstoff interessant ist, ist sein
Antioxidationspotential zweifellos seine außergewöhnlichste Eigenschaft. Im Organismus
erfolgen Oxidationen auf zellulärer
Ebene aufgrund der Gegenwart von freien Radikalen und speziell des
Sauerstoff-Singuletts. Diese unerwünschten Reaktionen sind sehr
gefährlich,
da sie wie andere Reaktionen, die Radikale involvieren, autokatalytisch
sind, d.h. sie pflanzen sich selbst über einen Kettenreaktionsprozeß fort.
Als Ergebnis kann eine irreversible Schädigung in wesentlichen zellulären Komponenten
(Membranlipide, Nukleinsäuren,
etc.) in einem als oxidativer Streß bekannten Prozeß erzeugt
werden, der mit Zellalterung, degenerativen Krankheiten, verschlossenen
Arterien und dem Erscheinen unterschiedlicher Typen von Krebs verbunden
ist [Castro (1999)] (siehe den Abschnitt "Literaturstellen").
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Lycopen
hat ein starkes Antioxidationspotential [Burton (1989); Diplock
(1991)], das es zu einem ausgezeichneten Deaktivator des Sauerstoff-Singuletts
und von freien Radikalen macht [Di Mascio et al. (1989), (1991)].
Dieses natürliche
Pigment wirkt als Antioxidationsmittel, das Elektronen an die freie
Radikale abgibt und sie dadurch deaktiviert. Dieses Antioxidationspotential
verleiht ihnen eine Antikrebsaktivität und eine Fähigkeit,
bei der Verhinderung von kardiovaskulären Krankheiten zu helfen.
Untersuchungen von Giovannucci (1998) und Giovannucci et al. (1995)
zeigen, daß der
Verzehr von Tomaten, Tomatensoße
und Pizza direkt mit einem reduzierten Risiko der Entwicklung unterschiedlicher
Arten von Krebs wie Krebs des Verdauuntssystems und Prostatakrebs
verbunden ist.
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Kardiovaskuläre Krankheiten
gehören
zu den Hauptursachen für
Sterblichkeit in westlichen Ländern. Ursprünglich wurden
erhöhte
Plasmacholesterinspiegel als einer der Hauptrisikofaktoren für diese
Zustände betrachtet.
Später
wurde die Oxidation von Cholesterin durch die Wirkung von freien
Radikalen als die Schlüsselstufe
bei Atherogenese betrachtet. Es wurde gezeigt, daß das Auftreten
von kardiovaskulären
Krankheiten stark mit Plasmaspiegeln von Carotinoiden verbunden
ist, und Lycopen ist besonders wirksam im Entfernen von Peroxid-Radikalen
unter physiologischen Bedingungen und in der Verhinderung der Oxidation
von Lipoproteinen mit geringem Molekulargewicht (LDL) zu ihrer atherogenen
Form.
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Wegen
seiner speziellen Eigenschaften ist Lycopen ein wahres Nutraceutical.
Ein Nutraceutical wird als ein "Lebensmittelprodukt
oder Teil davon, das medizinische oder Gesundheitsvorzüge liefert,
einschließlich der
Prävention
und Behandlung von Krankheiten",
definiert [De Felice, (1991)].
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Die
Produktion der meisten Konzentrate oder Produkte, die reich an Lycopen
oder an anderen Carotinoiden sind, die derzeit auf dem Markt verfügbar sind,
erfordert die Verwendung organischer Lösungsmittel [WO 96/13178,
EP 671 461 A1 ].
Da organische Lösungsmittel
einen größeren oder
geringeren Grad an Toxizität
darstellen, sowohl für
den Betreiber, der die Produkte herstellt, als auch für den Verbraucher,
ist es empfehlenswert, organische Lösungsmittel nicht zur Herstellung
von Nutraceuticals oder für
die pharmakologische Verwendung zu gebrauchen, da ihre vollständige Eliminierung
nicht garantiert werden kann. Auch stellt die Verwendung von synthetischem
Lycopen das Fehlen organischer Lösungsmittel
nicht sicher, da diese während seiner
Synthese verwendet werden.
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Deshalb
besteht die Notwendigkeit, ein Verfahren auszuarbeiten, durch das
ein von organischen Lösungsmitteln
freies Lycopenkonzentrat erhalten werden kann.
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Die
Erfindung stellt eine Lösung
für die
Notwendigkeit bereit, die auf der Verwendung einer Flüssigkeit (eines
Fluids) in überkritischen
Zuständen
beruht, um das in einem Rohmaterial, das es enthält, vorhandene Lycopen zu extrahieren.
Die Extraktion von Lycopen unter Verwendung einer überkritischen
Flüssigkeit
stellt den Vorteil dar, daß diese
Flüssigkeit
nach Beendigung der Extraktion vollständig ohne Hinterlassen jedweder Spur
im Konzentrat eliminiert werden kann.
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Diese
Extraktion von Lycopen unter Verwendung von überkritischem CO2 ist
im Stand der Technik bekannt. Baysal et al. ("Supercritical CO2 extraction
of beta-carotene and lycopene from tomato paste waste", J. Agric. Food
Chem., Bd. 48, Nr. 11, 2000) offenbaren ein Verfahren zum Erhalt
eines Lycopenkonzentrats, das aus dem Trocknen einer Tomatenpaste
(mit einer Feuchtigkeit von ca. 6 %), dem Extrahieren von Lycopen
mit flüssigem
CO2 und der weiteren Abtrennung von Lycopen
nach Ablassen des Drucks besteht. Auch offenbaren Cadoni et al.
("Supercritical
CO2 Extraction of lycopene and beta-carotene
from ripe tomatoes",
Dyes and Pigments 44 (2000), 27–32)
ein Verfahren zur Isolierung von Lycopen, das aus dem Trocknen von
Tomatenhäuten und
getrockneten Samen, Extrahieren von Lycopen mit flüssigem CO2 und Gewinnen von Lycopen in einem mit einer
Drossel verbundenen Fläschchen
(Druckablaßschritt)
besteht. In diesen Untersuchungen wurden die Verfahrensbedingungen
während
der Extraktion von Lycopen in bezug auf Druck, Temperatur, Mitlösungsmittelzugabe
etc. optimiert.
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Die
vorliegenden Erfinder haben unerwartet herausgefunden, daß die Auswahl
der Bedingungen für den
letztlichen Druckablaßschritt
zu einem überlegenen
Lycopengehalt führt.
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Entsprechend
ist eine Aufgabe dieser Erfindung ein von organischen Lösungsmitteln
freies Lycopenkonzentrat, nachfolgend als Lycopenkonzentrat FOS
bezeichnet.
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Ein
weiteres Ziel dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Erhalt dieses
Lycopenkonzentrats FOS.
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Ein
anderes zusätzliches
Ziel dieser Erfindung ist die Zusammensetzung dieses Lycopenkonzentrats FOS
zusammen mit einem geeigneten Verdünnungsmittel und gegebenenfalls
mit einem oder mehreren akzeptablen Additiven.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren zum Erhalt eines Lycopenkonzentrats
FOS über überkritische
Extraktion von Lycopen bereit, das in einer Lycopenquelle enthalten
ist, hier nachfolgend als Verfahren der Erfindung bezeichnet, das
die folgenden Schritte einschließt:
- a)
Inkontaktbringen einer Quelle von Lycopen mit einer überkritischen
Flüssigkeit
unter Bedingungen, die die Solubilisierung von Lycopen in dieser überkritischen
Flüssigkeit
erlauben; und
- b) Trennen des von organischen Lösungsmitteln freien Lycopenkonzentrats
durch Druckablassen der in Stufe a) erhaltenen, mit Lycopen beladenen überkritischen
Flüssigkeit,
dadurch gekennzeichnet, daß die mit
Lycopen beladene überkritische
Flüssigkeit
auf einen Druck von gleich oder mehr als 10 MPa und auf eine Temperatur
zwischen 40 und 60°C
abgelassen wird.
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Als
Quelle für
Lycopen (Rohmaterial) kann jedes Produkt verwendet werden, das Lycopen
enthält, zum
Beispiel Tomaten oder Wassermelonen. In einer spezifischen Anwendung
entspricht diese Lycopenquelle den gewerblichen Abfällen, die
in der tomatenverarbeitenden Industrie erzeugt werden. Dieses Nebenprodukt, entweder
aus den Tomatenhäuten
oder den Tomatenhäuten
und -samen zusammengesetzt, ist bei geeigneter Behandlung eine ausgezeichnete
Quelle für
Lycopen.
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Zum
Beispiel kann die Konzentration von Lycopen in einem Lycopenkonzentrat
FOS, das aus den gewerblichen Abfällen der Tomatenverarbeitung,
die Tomatenhäute
und -samen umfassen, durch das Verfahren der Erfindung erhalten
wird, bis zu ca. 10 000 ppm erreichen, d.h. 10 g Lycopen pro kg
Konzentrat, abhängig von
der Sorte der Tomate und den im Verfahren der Erfindung verwendeten
Bedingungen, wohingegen frische Tomaten gewöhnlich zwischen 20 und 100
mg pro kg Tomaten (20–100
ppm) enthalten (obwohl einige Sorten, die kürzlich entwickelt wurden, bis
zu 250 mg/kg Tomaten aufweisen). Wenn jedoch die Quelle für Lycopen
nur Tomatenhäute
umfaßt,
ist die Konzentration von Lycopen, die im Lycopenkonzentrat FOS
erhalten werden kann, sogar höher,
ca. 37 g pro kg Konzentrat (37 000 ppm), da die Samen kein Lycopen
enthalten und einen hohen Lipidgehalt aufweisen, wodurch sie nur
einen Verdünnungseffekt
ausüben.
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Die
Verwendung von Tomatenhäuten
als Lycopenquelle hat zusätzliche
Vorteile neben der Erzeugung eines Extrakts mit einem höheren Lycopen-Gehalt, die die folgenden
einschließen:
- i) die Extraktion von Lycopen ist viel schneller
(mehrere von den Erfindern durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt,
daß bei
Verwendung von Tomatenhäufen
70 % des Lycopens in einer Stunde extrahiert werden können, wobei
die überkritische
Extraktion bei einem Druck von 30 MPa und einer Temperatur von 80°C durchgeführt wird,
wohingegen dann, wenn die Lycopenquelle Tomatenhäute und -samen umfaßt, bei Betrieb
unter den gleichen Bedingungen und für die gleiche Dauer nur 25
% extrahiert wurden); und
- ii) das Fett aus den Samen ist mehrfach ungesättigt (mit
einem Linolsäuregehalt
von mehr als 50 %) und wird deshalb leicht oxidiert.
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Andererseits
stellt die Verwendung dieser Nebenprodukte aus der tomatenverarbeitenden
Industrie eine Lösung
für das
Umweltproblem bereit, das mit gewerblichen Tomatenabfällen verbunden
ist, die fast keinen kommerziellen Wert haben und sich deshalb gewöhnlich in
einer unkontrollierten Weise anreichern, wobei ein Fermentationsprozeß schnell
eingeleitet wird, mit den verbundener. Umwelt- und Gesundheitsproblemen, die
dieser nach sich ziehen kann.
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Die
Quelle für
Lycopen vor dem Inkontaktbringen mit der überkritischen Flüssigkeit
wird getrocknet, bis sie einen geeigneten Feuchtigkeitsgrad erreicht.
In einer spezifischen Anwendung wird die Lycopenquelle getrocknet,
bis sie eine Feuchtigkeit zwischen 1 und 10 % erhält, da höhere Feuchtigkeiten
den überkritischen Extraktionsprozeß behindern
können,
wohingegen Feuchtigkeiten von weniger als 1 % die Verwendung sehr extremer
Trocknungsbedingungen oder die Verwendung von sehr kostspieliger
Trocknungsausrüstung
implizieren. Falls der Trocknungsprozeß nicht unmittelbar durchgeführt werden
kann, ist es empfehlenswert, die Lycopenquelle unter kühlen Bedingungen
zu lagern, um den Abbau des Lycopens zu vermeiden.
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Die
Lycopenquelle mit dem geeigneten Feuchtigkeitsgrad wird zerrieben
oder gemahlen, um eine geeignete Teilchengröße zur Erleichterung der Extraktion
mit der überkritischen
Flüssigkeit
zu erhalten. In einer spezifischen Anwendung wird die Lycopenquelle
zum Erhalt einer Teilchengröße zwischen
0,3 und 1,5 mm gemahlen. Allgemein erhöht die Reduzierung der Teilchengröße die Ausbeute
und die Extraktionsgeschwindigkeit. Jedoch können sehr kleine Teilchengrößen technische
Probleme verursachen, zum Beispiel einen potentiell wichtigen Druckverlust.
Ein Druckverlust impliziert eine reduzierte Dichte der überkritischen
Flüssigkeit
und deshalb eine reduzierte Extraktionskapazität.
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Die überkritische
Flüssigkeit
ist eine Flüssigkeit,
die bei Temperaturen und Drücken
oberhalb ihrer entsprechenden kritischen Werte gefunden wird, sie
hat Eigenschaften beider Zustände,
Flüssigkeit
und Gas, wie hohe Dichte und Diffusionsvermögen. Zur Anwendung des Verfahrens
der Erfindung kann jede überkritische Flüssigkeit
verwendet werden, die unschädlich
ist und Lycopen extrahieren kann, zum Beispiel Kohlendioxid, Ethylen,
Ethan, Chlortrifluormethan, Propylen etc. In einer spezifischen
Anwendung ist die überkritische
Flüssigkeit
Kohlendioxid, ein Produkt, das die in der Lycopenquelle vorhandenen
unpolaren Komponenten extrahieren kann, aus Gründen geringer Kosten, einer
unschädlichen
Natur und anderer Vorteile [Rizvi et al. (1986).
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Das
Verfahren der überkritischen
Extraktion wird in herkömmlicher überkritischer
Extraktionsausrüstung
durchgeführt,
die aus einem Tank für
die überkritische
Flüssigkeit,
einem Kompressor, einem Extraktor, einem oder mehreren Abscheidern,
einem Thermostatisierungssystem und einigen Druckreduzierungsventilen besteht.
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Zur
Durchführung
der überkritischen
Extraktion wird die angemessen behandelte Lycopenquelle in den Extraktor
eingeführt,
und eine überkritische
Flüssigkeit
wird durch das Bett des festen Ausgangsmaterials unter Druck- und
Temperaturbedingungen geleitet, die die Solubilisierung des Lycopens
in der überkritischen Flüssigkeit
erlauben. Wenn die überkritische
Flüssigkeit
das Bett aus Ausgangsmaterial durchquert, extrahiert die überkritische
Flüssigkeit
die löslichen
Komponenten und bewegt sich dann zu den Abscheidern fort, wo das gewünschte Produkt
erhalten wird.
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Allgemein
sind die in der überkritischen
Extraktionsstufe selbst [(Stufe a)] gewählten Druck- und Temperaturbedingungen
derart, daß sie
eine angemessene Solubilisierung des Lycopens erlauben. Deshalb
wird die überkritische
Extraktionsstufe in einer spezifischen Anwendung unter hohem Druck
durchgeführt,
bevorzugt gleich oder mehr als 30 MPa, gewöhnlich zwischen 30 und 70 MPa.
Die Temperatur in der Extraktionsstufe kann in einem weiten Bereich
variieren, da die Löslichkeit
einer Funktion der Druck-Temperatur-Kombination ist. In einer spezifischen
Anwendung ist die Temperatur in der überkritischen Extraktionsstufe
zwischen 50 und 80°C,
da Temperaturen oberhalb 80°C
einen Abbau des extrahierten Materials induzieren können. Dennoch
können
Temperatur von weniger als 50°C
verwendet werden, obwohl in diesem Fall sehr hohe Drücke erforderlich
wären.
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Als
nächstes
wird die mit Lycopen beladene überkritische
Flüssigkeit
dem Druckablassen unterworfen, um das Lycopenkonzentrat FOS abzutrennen.
Diese Stufe ist sehr wichtig.
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Aufgrund
der Natur der Lycopenquelle selbst wird diese zusätzlich zum
Lycopen einige lipidische Verbindungen enthalten, hauptsächlich Triglyceride,
die durch die superkritische Flüssigkeit
zusammen mit dem Lycopen extrahiert werden können. Allgemein sind diese
lipidischen Verbindungen relativ löslich in Kohlendioxid (überkritische
Flüssigkeit)
bei moderaten Temperaturen und Drücken, zum Beispiel 20 MPa und
40–50°C, wohingegen
das Lycopen unter diesen Bedingungen unlöslich ist. Diese Eigenschaften
erlauben die Manipulation der Aufkonzentration von Lycopen im Konzentrat,
weil:
- a) falls die mit Lycopen beladene überkritische
Flüssigkeit
auf geringe Drücke
abgelassen wird, weniger als 10 MPa, das Lycopen und die meisten
der lipidischen Verbindungen (hauptsächlich Triglyceride) ausfallen und
ein von organischen Lösungsmitteln
freies Lycopenkonzentrat erhalten wird, das in dieser Beschreibung
als "Lycopenfettharz
FOS" identifiziert
wird und nicht Teil der Erfindung ist; dieses Fettharz (ein Naturprodukt
pflanzlichen Ursprungs, das aus einer Mischung aus Harzen und essentiellen Ölen zusammengesetzt
ist, die durch Unterwerfen der Pflanze einem Extraktionsverfahren
erhalten werden) ist ein ähnliches
Produkt zu demjenigen, das durch Extraktion mit organischen Lösungsmitteln
erhalten wird, aber mit dem Vorteil, daß gesundheitsschädliche Produkte
nicht verwendet werden; und
- b) falls die mit Lycopen beladene überkritische Flüssigkeit
zum Erreichen relativ hoher Drücke
druckabgelassen wird, gleich oder mehr als 10 MPa, bevorzugt ca.
20 MPa, und auf eine Temperatur zwischen 40 und 60°C, das Lycopen
nicht löslich
ist und ausfällt,
wohingegen die meisten anderen Komponenten nicht ausfallen und den
Abscheider in der überkritischen
Flüssigkeit
gelöst
verlassen und deshalb in diesem Fall ein Lycopenkonzentrat FOS,
das in dieser Beschreibung als "an
Lycopen FOS reicher Extrakt" bezeichnet
wird, anstelle eines Fettharzes erhalten wird, da fast alle anderen
Komponenten eliminiert wurden und dieses einen überlegenen Lycopengehalt hat.
Der auf diese Weise erhaltene Extrakt von Lycopen FOS ist, während er
frei von organischen Lösungsmitteln
ist, da organische Lösungsmittel
nicht für
die Lycopenextraktion verwendet werden, auch im wesentlichen lipidfrei.
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Aufgrund
der Verwendung von überkritischer
Flüssigkeit
im Extraktionsverfahren geht die Flüssigkeit am Ende, wenn das
extrahierte Produkt auf Atmosphärendruck
zurückkehrt,
in den gasförmigen
Zustand über und
wird ohne eine Spur vollständig
eliminiert. In ähnlicher
Weise erfährt
der erhaltene Extrakt bei den empfohlenen Arbeitstemperaturen keine
strukturelle Modifikation, und das erhaltene Lycopen kann als ein
völlig
natürliches
Lycopen betrachtet werden.
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Die
Erfindung stellt auch ein Lycopenkonzentrat FOS bereit, das durch
Befolgen des Verfahrens der Erfindung erhalten wird. Abhängig von
der Konzentration des Lycopen FOS, die von den verwendeten Druckablaßbedingungen
abhängt,
kann das Konzentrat ein an Lycopen FOS reiches Fettharz, das nicht
Teil der Erfindung ist, oder ein an Lycopen FOS reicher Extrakt
sein.
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In
dem Sinne, in dem er in dieser Beschreibung verwendet wird, bedeutet
der Ausdruck "reich
an Lycopen", daß das Konzentrat
(Fettharz, das nicht Teil der Erfindung ist, oder Extrakt) Lycopen
in einer Konzentration enthält,
die höher
als die im Naturprodukt vorhandene ist, aus dem es erhalten wurde
(Lycopenquelle). Allgemein ist die Lycopenkonzentration im Lycopenkonzentrat
FOS gleich oder größer als
das 100-fache und bevorzugt gleich oder größer als 500-fache der Konzentration
von Lycopen, die in den Naturprodukten vorhanden ist, die als Lycopenquelle
verwendet werden. Zum Beispiel betrug die Lycopenkonzentration in
einem an Lycopen reichen Extrakt, der aus gewerblichen Abfällen der
Tomatenverarbeitung, die Tomatenhäute umfaßten, unter Befolgen des Verfahrens
der Erfindung erhalten wurde, 37 120 ppm, wohingegen die Verwendung von
frischen Tomaten als Ausgangsmaterial zu 53 ppm führte.
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In
dem Sinne, in dem er in der Beschreibung verwendet wird, impliziert
der Ausdruck "frei
von organischen Lösungsmitteln", daß dem Produkt
organische Lösungsmittel
vollständig
fehlen, da kein organisches Lösungsmittel
im Verfahren verwendet wurde, das zu seinem Erhalt befolgt wurde.
Einer der wesentlichen Aspekte dieser Erfindung ist genau derjenige,
daß das
Lycopenkonzentrat frei von organischen Lösungsmitteln ist. Die Fähigkeit,
garantieren zu können,
daß kein
organisches Lösungsmittel
während
des Verfahrens verwendet wurde, das zum Erhalt des Lycopens und
zur Verarbeitung der unterschiedlichen Produkte befolgt wurde, ist
wesentlich, da einer der potentiellen Märkte für die durch diese Erfindung
bereitgestellten Lycopenkonzentrate ihre Verwendung in Nutraceuticals
ist. Soweit sich die Erfinder dieses Patents bewußt sind,
existierte reines, von organischen Lösungsmitteln freies Lycopen
zuvor nicht, da in zuvor bekannten Verfahren die Auflösung von
Lycopen in organischen Lösungsmitteln
ein vorhergehender Schritt zu ihrer Reinigung ist.
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In
dem in dieser Beschreibung beabsichtigten Sinne bezeichnet der Ausdruck "an Lycopen FOS reicher
Extrakt" ein Produkt,
das durch das Verfahren der Erfindung durch Druckablassen auf relativ
hohe Drücke erhalten
werden kann, worin das Lycopen FOS die Hauptkomponente ist. Deshalb
muß der
an Lycopen FOS reiche Extrakt nicht notwendigerweise reinem Lycopen
entsprechen, obwohl Lycopen FOS die Hauptkomponente sein muß. In einer
spezifischen Anwendung hat der an Lycopen FOS reiche Extrakt einen
Gehalt an Lycopen FOS von gleich oder mehr als 50 Gew.%, bevorzugt
gleich oder mehr als 70 Gew.%.
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In
einer anderen spezifischen Anwendung, wenn die Lycopenquelle Tomaten
oder gewerbliche Abfälle der
tomatenverarbeitenden Industrie sind, die aus Tomatenhäuten und
-samen zusammengesetzt sind, ist die zweitwichtigste Komponente
des an Lycopen FOS reichen Extrakts gewöhnlich β-Carotin, ein anderes Carotinoid
mit interessanten Ernährungseigenschaften.
In diesem Fall, wenn Tomatenhaut als Lycopenquelle verwendet wird,
in der das Verhältnis
Lycopen:β-Carotin
4,5:1 ist (abhängig
von der Tomatensorte), ist es möglich, unter
Befolgen des Verfahrens der Erfindung einen an Lycopen FOS reichen
Extrakt mit ca. 70 Gew.% Lycopen zu erhalten (abhängig von
unterschiedlichen Variablen des zum Erhalt des Extrakts verwendeten
Verfahrens), worin in den verbleibenden 30 % ca. 15 % β-Carotin
vorliegen, d.h. dieser Extrakt kann ca. 85 % Carotinoid von großem Nährwertinteresse
enthalten, wohingegen die verbleibenden 15 % aus zahlreichen Minderkomponenten
bestehen würden.
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In
dem in dieser Beschreibung beabsichtigten Sinn bezeichnet der Ausdruck "an Lycopen FOS reiches Fettharz" ein Fettharz, das
nicht Teil der Erfindung ist (Naturprodukt pflanzlichen Ursprungs,
das aus einer Mischung aus dem Harz und essentiellen Ölen zusammengesetzt
ist, die durch Unterwerfen der Pflanze einem Extraktionsverfahren
erhalten wird), erhalten über
ein Verfahren, das ähnlich
demjenigen der Erfindung ist, aber durch Druckablassen auf relativ
geringe Drücke,
mit einem Lycopengehalt, der höher
als derjenige ist, der in dem Naturprodukt gefunden wird, aus dem
es erhalten wird, das auch frei von organischen Lösungsmitteln ist.
In einer spezifischen Anwendung ist die Lycopenkonzentration in
diesem Fettharz gleich oder höher
als das 100-fache und bevorzugt größer als das 500-fache der in
den Naturprodukten vorhandenen Lycopenkonzentration. Die Konzentration
von Lycopen FOS in diesem Fettharz kann über einen sehr weiten Bereich
variieren, da sie vom verwendete Ausgangsmaterial und den zu seinem
Erhalt verwendeten Bedingungen abhängt. In einer spezifischen
Anwendung, wenn das Ausgangsmaterial Tomatenhäuten entspricht, enthält ein Fettharz als
Gew.% relativ zur Gesamtheit 10 % Lycopen, 2,2 % β-Carotin,
16,2 % Palmitinsäure,
5,1 % Stearinsäure, 11,9
% Oleinsäure,
43,4 Linolsäure,
7,7 % Linolensäure
und andere Nebenkomponenten.
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Das
durch diese Erfindung bereitgestellte Lycopenkonzentrat FOS hat
Farbstoff- und Antioxidationsmitteleigenschaften und besitzt eine
einfache Absorption und kann zur Ausführung von Produkten verwendet werden,
die diese Konzentrate enthalten.
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Deshalb
stellt die Erfindung eine Zusammensetzung bereit, die hier nachfolgend
als Zusammensetzung der Erfindung bezeichnet wird und dieses Lycopenkonzentrat
FOS in Kombination mit einem geeigneten Verdünnungsmittel einschließt. Zusätzlich und
optional kann die Zusammensetzung der Erfindung ein oder mehrere
akzeptable Additive enthalten, zum Beispiel Antioxidationsmittel,
Emulgatoren oder Mischungen daraus. Die Zusammensetzung der Erfindung
kann ein Lebensmittel, Kosmetikum, Pharmazeutikum oder Nutraceutical
sein.
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Die
Zusammensetzung der Erfindung kann durch Verdünnen des Konzentrats der Erfindung
mit einem Verdünnungsmittel
oder gegebenenfalls durch Zugeben eines oder zweier besonders geeigneter
Additive, zum Beispiel Antioxidationsmittel, Emulgatoren und Mischungen
daraus, erhalten werden. Die Zusammensetzung der Erfindung kann
eine variable Menge von Lycopen FOS enthalten, abhängig von
der Anwendung, für
die sie zu verwenden ist.
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Als
Verdünnungsmittel
kann jede Substanz verwendet werden, in der das Lycopen löslich ist
und die durch Ernährungs-
oder Arzneimittelvorschriften zugelassen ist, die in dem Land Anwendung
finden, für
das das Produkt bestimmt ist, zum Beispiel Fette, Öle und Mischungen
daraus. In einer spezifischen Anwendung ist das Verdünnungsmittel
aus einem oder mehreren pflanzlichen Ölen zusammengesetzt, zum Beispiel
Olivenöl,
Walnußöl, Sonnenblumenöl, Rapsöl etc. In
einer spezifischen und bevorzugten Anwendung ist dieses Verdünnungsmittel
Olivenöl,
bevorzugt natives Olivenöl,
da es ein Naturprodukt ist, das ohne die Notwendigkeit der Verwendung
von Lösungsmitteln
erhalten werden kann und wichtige Mengen an Tocopherolen aufweist.
Letztere sind Verbindungen mit antioxidativen Eigenschaften, die
eine synergistische Wirkung mit dem in der Zusammensetzung der Erfindung vorhandenen
Lycopen aufweisen. Außerdem
haben mehrere Untersuchungen gezeigt, daß Olivenöl eine vorbeugende Wirkung
gegen kardiovaskuläre
Krankheiten besitzt.
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Als
Antioxidationsmittel kann jedes Antioxidationsmittel verwendet werden,
das durch die Ernährungsregulierungen
des Landes zugelassen ist, für
die das Produkt bestimmt ist, zum Beispiel Ascorbinsäure (Vitamin
C), Tocopherole (Vitamin E) etc.
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Als
Emulgator kann jeder Emulgator verwendet werden, der durch die Ernährungsregulierungen
des Landes zugelassen ist, für
das das Produkt bestimmt ist, zum Beispiel Lecithin, Monoglyceride
etc.
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In
einer spezifischen Anwendung wird eine Zusammensetzung bereitgestellt,
die nicht Teil der Erfindung ist und aus einem Fettharz mit 5 %
Lycopen FOS und einem Produkt mit hohem Nährwert, zum Beispiel nativem
Olivenöl,
zusammengesetzt ist. Diese Zusammensetzung kann direkt verzehrt
oder in Produkten, zum Beispiel Salatsoßen, verwendet werden.
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Die
Zusammensetzung der Erfindung kann in jeder Darreichungsform, flüssig oder
fest, angeboten werden, zum Beispiel in Weichgelatinekapseln verkapselt.
Diese Kapseln sind geeignet zum direkten Verzehr durch den Verbraucher.
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In
einer spezifischen Anwendung des verkapselten Fettharzes, das nicht
Teil der Erfindung ist, sollte dies unter Stickstoff gemäß den gewöhnlichen
Techniken [Fauli and Trillo (1993)] in Weichgelatinekapseln verkapselt
werden, die gefärbt
sein sollten, um jedwede Abbauwirkung mit Licht zu verhindern. Alle
erhaltenen Produkte sollten unter Stickstoff und in opaken Behältern verpackt
werden, die Licht abhalten.
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Obwohl
es keine einheitliche Meinung über
die empfohlene tägliche
Lycopenmenge gibt, reicht diese von 5 bis 10 mg, obwohl Untersuchungen,
die höhere
Konzentrationen verwendeten, keine schädigenden Wirkungen gezeigt
haben.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil der durch diese Erfindung bereitgestellten Produkte, sowohl
des Lycopenkonzentrats FOS als auch der Zusammensetzungen, die dieses
FOS-Konzentrat umfassen, liegt in der Tatsache, daß diese
im Gegensatz zu natürlichen
Lycopenquellen die Absorption von Lycopen im Darmtrakt begünstigen.
Tatsächlich
ist Lycopen in natürlichen
Lycopenquellen, zum Beispiel in der Tomate, in den Chromoplasten eingeschlossen,
die zelluläre
Organellen sind, die von einer Wand umgeben sind, und dies behindert
die Absorption im Darm in einem gewissen Ausmaß. Erzeugt Abfälle, die
Lycopen enthalten, zum Beispiel in der tomatenverarbeitenden Industrie, da
der in diesem Industriezweig erhaltene Rückstand eine ausgezeichnete
Lycopenquelle ist. Konzentrate von Lycopen FOS, die durch diese
Erfindung bereitgestellt werden, und die Zusammensetzungen, die
sie enthalten, sind hauptsächlich
für die
Nutraceutical-Industrie bestimmt, wo sie zu einem erhöhten Nährwert und
deshalb einer wichtigen Einkommensquelle für diese Industrie führen.
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Die
folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung und sollten nicht
als Beschränkung
ihres Anwendungsumfangs betrachtet werden.
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Beispiel 1
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Erhalt eines
an Lycopen reichen Extrakts aus einem aus Tomatenhäuten hergestellten
gewerblichen Abfall
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In
diesem Beispiel wird das Verfahren zum Erhalt eines an Lycopen reichen
Extrakts aus einem gewerblichen Abfall beschrieben, der aus Tomatenhäuten zusammengesetzt
ist. Die Tomatenhäute
werden getrocknet, bis sie eine Feuchtigkeit von weniger als 10
% haben, wobei sichergestellt wird, daß das Produkt eine Temperatur
von 50–60°C nicht übersteigt.
Dann werden sie zum Erreichen einer Teilchengröße zwischen 0,3 und 1,5 mm
gemahlen, und das Rohmaterial wird in den Extraktor einer überkritischen
Extraktionsvorrichtung eingeführt
und auf eine Arbeitstemperatur zwischen 60 und 80°C thermostatisiert.
Nach Erreichen dieser Temperatur wird ein zuvor auf die gleiche
Temperatur erwärmter
Kohlendioxidstrom hindurchgeleitet und einem Arbeitsdruck zwischen
30 und 70 MPa unterworfen. Das Kohlendioxid mit den gelösten Feststoffen
wird durch den ersten Abscheider geleitet, der unter vorgewählten Bedingungen
betrieben wird, zum Beispiel 20 MPa und 40°C, Bedingungen, unter denen
ein Extrakt mit einer Lycopen-Hauptkomponente
erhalten wird (>50
%).
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Das
Kohlendioxid kann zusammen mit den verbleibenden gelösten Stoffen
durch einige Filter gelangen, um diese gelösten Stoffe zu eliminieren,
und kann nach Reinigung erneut zum Kompressor geleitet oder zu einem
zweiten Extraktor geleitet werden, der auf einem geringen Druck,
zwischen 1 und 2 MPa, und einer Temperatur zwischen 0 und 20°C gehalten
wird, so daß alle
noch solubilisierten Verbindungen ausfallen können, und das Kohlendioxid
wird zum Kompressor zurückgeleitet.
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In
einer spezifischen Anwendung wurden Tomatenhäute mit einer Teilchengröße von 0,767
mm und einer Feuchtigkeit von 6 % verwendet. Die Extraktionstemperatur
betrug 80°C
und der Druck 30 MPa. Im ersten Abscheider betrugen die Bedingungen
20 MPa und 40°C.
Ein Extrakt mit einem Lycopengehalt von 86 % wurde erhalten.
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Beispiel 2 (nicht Teil
der Erfindung)
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Erhalt eines
an Lycopen reichen Fettharzes aus einem gewerblichen
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Abfall,
der aus Tomatenhäuten
zusammengesetzt ist Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, aber
in diesem Fall erfolgte die Dekompression in einem einzelnen Abscheider
bei geringem Druck, im Bereich von 1 bis 2 MPa und bei einer Temperatur
zwischen 0 und 20°C,
so daß alle
noch solubilisierten Verbindungen ausfielen, worauf das Kohlendioxid
zum Kompressor zurückgeleitet
wurde. Ein Fettharz mit einer Reinheit von 3,712 % wurde erhalten,
d.h. 37 120 ppm.
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Beispiel 3 (nicht Teil
der Erfindung)
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Weiche Fettharzkapseln
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Zum
Erhalt von Weichgelatinekapseln, die an Lycopen FOS reiches Fettharz
enthalten, muß zuerst
ein Fettharz mit einer geeigneten Konzentration hergestellt werden.
Zum Beispiel wird ein Fettharz mit 0,60 Gew.% (6,0 g Lycopen/kg
Fettharz) durch Verdünnung
eines an Lycopen reichen Extrakts oder eines gemäß Beispielen 1 oder 2 erhaltenen
Fettharzes mit einer geeigneten Menge von nativem Olivenöl (Verdünnungsmittel)
hergestellt.
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Falls
wir zum Beispiel mit einem Fettharz mit 10 % beginnen, müssen wir
15,67 kg Olivenöl
pro kg Fettharz mit 10 % hinzugeben, wohingegen wir dann, wenn wir
mit einem Extrakt mit einem Lycopen-Gehalt von 60 % beginnen, 10
g dieses Extrakts pro kg Olivenöl
auflösen
müssen.
In beiden Fällen
wird das erhaltene Fettharz mit 0,6 % durch Schütteln unter Vakuum (zum Beispiel
mit 100 U/min) homogenisiert. Zu allen Zeiten sollte die Gegenwart
von Sonnenlicht vermieden werden, da Lycopen sehr lichtempfindlich
ist.
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Nach
der Homogenisierung wird das Fettharz durch die gewöhnlichen
Verfahren unter Stickstoff in weichen Kapseln verkapselt, die aus
karamelfarbener Gelatine hergestellt werden, um ein verkapseltes
Produkt in Weichgelatinekapseln zu erhalten. Jede Kapsel wird mit
0,5 g Fettharz gefüllt,
und deshalb enthält
jede Kapsel 3 mg Lycopen.
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Die
Erfindung erlaubt den Erhalt eines neuen verkapselten Produkts mit
Nährwertinteresse,
das aus Naturprodukten ohne Verwendung organischer Lösungsmittel
in irgendeiner Stufe des Verfahrens hergestellt wurde. Die empfohlene
Einnahme dieses Produkts wären
3 Kapseln/Tag, was insgesamt 9 mg liefern würde.
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Unter
Verwendung des zuvor beschriebenen Produkts als Grundlage können andere
Produkte ausgeführt
werden, die auch zusätzliche
Bestandteile pro Kapsel enthalten:
| Emulgator | 1–15 Gew.-Teile
(mg) |
| Antioxidationsmittel | 1–15 Gew.-Teile
(mg) |
| Gesamtgehalt
pro Kapsel | 500
Gew.-Teile (mg) |
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Der
Stand der Technik enthält
zahlreiche Literaturstellen, die die vorteilhaften Wirkungen von
Lycopenergänzungen
stützen,
gegebenenfalls zusammen mit anderen Produkten mit hohem Nährwert eingenommen. Zum
Beispiel werden die Gesundheitsvorzüge in den im Hintergrund der
Erfindung bezeichneten Artikeln widergespiegelt. Eine wichtige Eigenschaft
der durch diese Erfindung bereitgestellten Produkte ist diejenige,
daß sie
eine bessere Absorption als natürliches
Lycopen haben. Von Dr. W. Stahl und Dr. H. Sies von der Universität Düsseldorf
durchgeführte
Untersuchungen zeigen, daß die
Gegenwart von Öl
die Absorption von Lycopen drastisch erhöht [Stahl & Sies (1996)].
-
Literaturstellen
-
- G.W. Burton (1989), "Antioxidant
action of carotenoids",
J. Nutr. 119, 109–111.
- F.J. Castro Gomez (1999), "Estudio
de la extraccion del licopeno procedente de los residuos industriales
del tomate mediante el empleo de disolventes", Proyecto Fin de Carrera. Escuela de
Ingenierias Industriales. Universidad de Extremadura.
- S.L. de Felice (1991), "The
nutraceutical initatives: A proposal for economic and regulatory
reform", Hrsg. The Foundation
for Innovation in Medicine.
- P. di Mascio, M.E. Murphy und H. Sies (1989), "Lycopene as the most
efficient biological carotenoid singlet Oxygen quencher", Arch. Biochem.
Biophys., 274, 532–538.
- P. di Mascio, M.E. Murphy und H. Sies (1991), "Antioxidant defence
systems: The role of carotenoids, tocopherols and thiols", Am. J. Clin. Nutn.,
53, 1945–2008.
- A.T. Diplock (1991), "Antioxidant
nutrients and disease prevention: an overview", Am. J. Clin. Nutr. 53, 189S–193S.
- Fauli und C. Trillo (1993), "Capsulas
de gelatina blandas",
Tratado de Farmacia Galenica, 1. Auflage, Luzan 5, S.A. de Ediciones,
Seiten 587–592.
- E. Giovannucci (1998), "Tomato
intake and cancer risk: A review of the epidemiologic evidence", 3rd Worldwide Congress
of the Tomato Processing Industry, Pamplona, 25.-28. Mai 1998, Seiten
69–80.
- E. Giovannucci, A. Ascherio, E.B. Rimm, M.J. Stampfer, G.A.
Colditz, W.C. Willett (1995), "Intake
of carotenoids and retinol in relation to risk of prostate cancer", J. Natl. Cancer.
Inst. 87, 1767–1776.
- S.S.H. Rizvi, J.A. Daniels, A.L. Benado und J.A. Zollweg (1986), "Supercritical fluid
extraction: operating principles and food applications", Food Technology,
Juli, 40(7), 57.
- W. Stahl & H.
Sies, Archives of Biochemistry and Biophysics, Bd. 336, Nr. 1 (1996).