ES2272810T3 - Hidrocoloides vegetales aislados de semillas de la familia de plantas lamiaceae. - Google Patents
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Abstract
Método para aislar hidrocoloides a partir de semillas de plantas de la familia Lamiaceae, preferentemente del género de plantas Ocimum, y más preferentemente de la especie de plantas Ocimum sanctum u Ocimum gratissimum, caracterizado porque presenta las siguientes etapas: a) hinchar las semillas añadiendo agua; b) añadir agua adicional para obtener una fase acuosa y una fase sólida; c) agitar la mezcla obtenida en la etapa b); d) separar la fase acuosa del resto de las semillas; e) aislar el hidrocoloide de la fase acuosa separada, ya sea filtrando o añadiendo un disolvente orgánico; f) secar el hidrocoloide separado, caracterizado porque se añaden enzimas hidrolíticas a la fase acuosa en la etapa b).
Description
Hidrocoloides vegetales aislados de semillas de
la familia de plantas Lamiaceae.
La presente invención se refiere al campo de
hidrocoloides naturales y a su uso.
Los hidrocoloides son compuestos oligoméricos o
poliméricos que, en concentraciones bajas, son capaces de unirse a
cantidades relativamente grandes de agua, y por lo tanto también se
citan como agentes espesantes. La propiedad de los hidrocoloides
para unirse al agua en grandes cantidades se aprovecha de forma muy
diversa, de forma que los hidrocoloides se utilizan en muchos
campos técnicos, tales como, por ejemplo, en la impresión de
materiales textiles, en la industria alimentaria, en el método de
fabricación de papel, en perforaciones petrolíferas, en la
industria de la construcción, en la industria farmacéutica, en la
industria alimentaria, etc.
Los hidrocoloides se pueden dividir
aproximadamente en dos clases, a saber, en hidrocoloides que forman
una viscosidad, e hidrocoloides que forman geles, dependiendo de la
disolución resultante que surge de la mezcla entre el hidrocoloide
y el agua. Los hidrocoloides formadores de viscosidad forman
disoluciones viscosas que no tienen una estructura sólida, mientras
que los hidrocoloides formadores de geles producen, con el agua,
geles que tienen una estructura más o menos sólida. Los
hidrocoloides se pueden aislar a partir de materiales vegetales o
animales (hidrocoloides naturales), o se pueden producir
sintéticamente (hidrocoloides sintéticos).
De los representantes naturales, se pueden
mencionar como productos de origen vegetal, entre otros, los
hidrocoloides formadores de viscosidad procedentes del endosperma
de semillas de plantas de goma guar, de algarrobilla, o de árboles
de tamarindo. Además, los hidrocoloides gelificantes se obtienen
principalmente a partir del extracto de algas rojas y pardas
(carragenanos, alginatos y agar-agar). Algunos
hidrocoloides, tales como, por ejemplo, goma de xantano y la goma
de gelano, también se producen mediante fermentación. Otro agente
gelificante es gelatina, que se extrae del colágeno animal. Los
hidrocoloides sintéticos son, por ejemplo, poli(alcohol
vinílico), poli(ácidos acrílicos), y poliacrilatos, así como también
derivados de celulosa tales como metil y carboximetilcelulosas. Los
almidones constituyen un gran grupo con un campo muy amplio de
aplicación. Para requisitos técnicos especiales, los hidrocoloides
naturales también se alteran químicamente o se mezclan entre sí a
fin de mejorar sus propiedades, tales como, por ejemplo, la
solubilidad, para aumentar la viscosidad o la resistencia del gel,
la elasticidad, o la
sinéresis.
sinéresis.
Todos los hidrocoloides, ya sea formadores de
viscosidad, no gelificantes, naturales así como también los
sintéticos, conocidos hasta ahora, tienen en común el hecho de que
se pueden diluir indefinidamente con agua. En muchos casos, esto es
deseable a fin de lograr una coincidencia con las propiedades
requeridas. Sin embargo, existen aplicaciones que, aunque requieren
hidrocoloides formadores de viscosidad, también demandan una
absorción definida de agua y una unión continua, de forma que es
indeseable una dilución adicional o incluso el lavado del
hidrocoloide. Además, los hidrocoloides conocidos son más o menos
sensibles a los productos químicos necesariamente presentes o
introducidos, ya sea en el intervalo ácido o básico, o a
temperaturas superiores.
Es el objeto de la presente invención
proporcionar nuevos hidrocoloides naturales. Es otro objeto de la
invención proporcionar hidrocoloides, cuya capacidad de unión al
agua no se ve afectada esencialmente incluso en presencia de sales
y en un amplio intervalo de pH. Es otro objeto de la invención
proporcionar hidrocoloides que, aunque forman una disolución
viscosa, sin embargo no se pueden eliminar por lavado de su estado
de unión al agua, mediante la adición de cantidades mayores de
agua.
Los objetos de la invención se resuelven
mediante las reivindicaciones 1 y 5 independientes.
De forma sorprendente, se encontró que los
hidrocoloides se pueden aislar muy fácilmente a partir de semillas
de la familia Lamiaceae de plantas. Las plantas tales como
salvia, romero, tomillo, orégano, albahaca, menta, entre otras,
pertenecen a la familia Lamiaceae. Un género de planta
especialmente adecuado de la familia Lamiaceae es el género
de plantas Ocimum, siendo la especie vegetal más adecuada
Ocimum gratissimum u Ocimum sanctum. Mientras que los
aceites esenciales con propiedades antisépticas parcialmente buenas
se aíslan de toda la planta, las semillas vegetales de los géneros
Ocimum sirven predominantemente para la extracción de aceite,
puesto que los aceites tienen un contenido elevado de ácidos grasos
insaturados.
Las semillas vegetales de la familia
Lamiaceae, en particular del género Ocimum, cambian
inmediatamente su color de gris a blanco con la adición de agua.
Bajo el microscopio, se puede ver sobre la superficie de la semilla
una estructura de tentáculos única similar a un pelaje, que es
aparentemente responsable de las propiedades características
hidrocoloidales de estas semillas. Las expresiones tales como
"pelaje", "estructura parecida a un pelaje",
"estructura de tentáculos", y "estructura de tentáculos
peluda", se usan de forma intercambiable en lo sucesivo, a fin
de designar los productos naturales con propiedades hidrocoloides
presentes sobre la superficie de las semillas. La estructura de
tentáculos con pelaje absorbe agua y sirve presumiblemente para
proporcionar a la raíz y al plantón, de forma continua, agua durante
el crecimiento.
En la Fig. 1 se representa la estructura de
tentáculos con pelaje.
\newpage
Las fotografías microscópicas de semillas de la
especie vegetal Ocimum sanctum muestran la estructura de
tentáculos con pelaje 1, 2, 3 y 4 minutos después de que se ha
añadido agua (Fig. 1a, 1b, 1c, y 1d). Las fotografías revelan con
qué velocidad se absorbe agua en la estructura peluda.
Sorprendentemente, se ha encontrado que,
moliendo todas las semillas de la planta o moliendo la torta oleosa
desengrasada, se obtiene una masa que muestra propiedades
hidrocoloidales únicas excelentes. Por lo tanto, los hidrocoloides
comprenden tanto la harina producida a partir de las semillas de las
plantas tratadas o no tratadas como los productos naturales con
propiedades hidrocoloidales aislados mediante el método según la
invención. El hidrocoloide muestra propiedades únicas tales como,
por ejemplo, una elevada capacidad de retención de agua, y además
una estabilidad inesperadamente elevada en condiciones extremas.
Como se representa mediante la Fig. 1, en unos pocos minutos, el
hidrocoloide absorbe una cantidad múltiple de agua, independiente
de hecho de las sales que puedan estar presentes. La disolución
coloidal es estable en un intervalo amplio de pH, desde
aproximadamente 2 hasta aproximadamente 13; la disolución no es
fácilmente diluible con agua adicional, y muestra una estabilidad
inesperada frente a microorganismos. Además, las disoluciones
coloidales preparadas a partir del hidrocoloide muestran tanto una
estabilidad muy buena frente a la temperatura como una buena
estabilidad frente a agentes oxidantes fuertes, tales como, por
ejemplo, peróxido de hidrógeno.
Como ya se ha explicado anteriormente, tanto el
producto natural hidrocoloidal, aislado, y la harina de las
semillas de la familia Lamiaceae, preferentemente del género
de plantas Ocimum, se pueden usar como el hidrocoloide. La
diferencia entre la harina de semillas y el producto natural
aislado, con respecto a las propiedades hidrocoloidales, es
simplemente que el producto natural aislado puede absorber, como era
de esperar, una cantidad mayor de agua, y tiene un mayor grado,
definido, de pureza. El producto natural puede absorber hasta una
cantidad de 200 veces de agua, mientras que la harina de semillas
puede absorber una cantidad de 8-50 veces de agua.
De otro modo, las propiedades hidrocoloidales de la harina de
semillas y del producto natural hidrocoloidal aislado son
esencialmente idénticas.
Según la invención, todas las semillas se dejan
hinchar en primer lugar en el medio acuoso. Los valores de pH y la
temperatura se pueden variar de ese modo a lo largo de un amplio
intervalo a fin de influir sobre las propiedades finales del
producto final. Un valor de pH de aproximadamente 12 provoca que el
producto final tenga una viscosidad elevada. Se añaden enzimas
hidrolíticas convencionales a fin de facilitar el procesamiento.
Después del hinchamiento total de las semillas,
éstas se procesan adicionalmente en un agitador. De ese modo, se
elimina el hidrocoloide que resulta de las semillas. Una dilución
adicional con agua provoca una reducción de la viscosidad, y
aumenta la capacidad de absorción de agua del producto final. De ese
modo, la capacidad de absorción del agua se puede aumentar desde
1:8 hasta 1:200.
La masa así obtenida se separa de las semillas,
se filtra adicionalmente y se libera del agua mediante precipitación
alcohólica o mediante prensado.
Después, tiene lugar el secado y la molienda
finales del hidrocoloide así obtenido.
En otra forma de realización, el hidrocoloide se
produce simplemente moliendo las semillas hasta un tamaño de granos
de 20 a 1200 \mum. Puesto que las plantas del género Ocimum
también se usan para la extracción de aceite, alternando los
procedimientos de amasado, molienda y secado, también se podría
utilizar como material de partida la torta de aceite que queda,
para la extracción del hidrocoloide. El incremento de las
propiedades de unión al agua se logra mezclando con agua, y
mediante procedimientos subsiguientes de amasado, secado y
molienda.
El hidrocoloide es particularmente muy adecuado,
por ejemplo, para los siguientes campos: para el campo farmacéutico,
para el campo agrícola, para el campo de aguas residuales, para la
unión de explosivos líquidos, para la industria textil, en la
industria papelera, para cosméticos o para la industria alimentaria,
en la industria de la construcción, etc.
En la industria farmacéutica, el hidrocoloide se
puede usar de formas muy distintas, tales como, por ejemplo, para
obtener cápsulas para medicinas, así como para el sistema de
suministro de fármacos para medicinas que se han de administrar, o
como agentes de depósito para la aplicación parenteral.
Para ciertas aplicaciones, se puede usar una
disolución acuosa que contiene productos químicos muy diferentes,
en lugar de agua. Como se ha explicado anteriormente, la capacidad
de unión al agua del hidrocoloide no depende de las sales ni de
otros productos químicos que estén presentes. La capacidad de unión
al agua del hidrocoloide según la invención se mantiene incluso con
una disolución al 20% de cloruro sódico. Las disoluciones coloidales
del hidrocoloide, que contienen sal, se pueden usar por lo tanto
para recoger o mantener y almacenar, por ejemplo, sangre, plasma u
otros fluidos corporales. Además, debido a la estabilidad de las
disoluciones coloidales según la invención, en un amplio intervalo
de pH, se pueden preparar igualmente disoluciones de otros productos
químicos. Estas disoluciones coloidales se pueden usar entonces
para mantener productos químicos peligrosos, irritantes o tóxicos
en una forma que, por
un lado, se puedan manipular como una disolución, y, por otro lado, tengan todas las ventajas de una fase sólida.
un lado, se puedan manipular como una disolución, y, por otro lado, tengan todas las ventajas de una fase sólida.
Además, se obtienen fácilmente materiales de
construcción como elementos de construcción que soportan
temporalmente cargas. La materia seca de hidrocoloide y agua es
ligera y sólida, de forma que, después del uso de un termosecado
para eliminar el agua, y después de que queda el elemento de
construcción parecido a una red, extremadamente ligero, se produce
un valor de sustancia seca máximo de 4%. Tales elementos de
construcción son estables y transpirables incluso después de
secarlos, de forma que, acoplado con la estabilidad ya mencionada
frente a la infección microbiana, tales elementos de construcción
son utilizables como materiales aislantes naturales ideales.
A partir de láminas que contienen el
hidrocoloide, se pueden producir sistemas para la filtración y el
tratamiento de agua. Tales láminas acumulan metales pesados, y por
lo tanto se pueden usar como sistemas filtrantes. Sin embargo, se
descubrió que, añadiendo harina de semillas como floculante, se
pueden eliminar del agua compuestos orgánicos y metales
pesados.
El hidrocoloide también se puede usar en la
fabricación de papel, por ejemplo aumentando la resistencia al
desgarro del papel, o para mejorar la construcción de películas de
las suspensiones de revestimiento papeleras.
El hidrocoloide se puede usar en agricultura si
el coloide se mezcla con agua y/o fertilizantes, y por lo tanto se
usa como depósito de agua o fertilizante para plantas. Se pueden
añadir al hidrocoloide otras sustancias activas que se usan en el
campo de la agricultura, por ejemplo fosfatos, plaguicidas,
fungicidas, herbicidas, conservantes, y tensioactivos aniónicos,
catiónicos o no iónicos.
La estabilidad elevada poco habitual del
depósito de agua hecho a partir del hidrocoloide y una disolución
acuosa permite un tiempo de retención del agua de hasta un año. Con
el hidrocoloide, se dispone de un sistema que permite, de manera
ideal, realizar un cultivo considerablemente mejorado y eficaz de
cultivos vegetales nutricional y medioambientalmente importantes,
en regiones secas. Además, la ventaja particular del producto así
preparado es que los productos convencionales necesitan una cantidad
considerable de tiempo a fin de alcanzar su carga máxima de agua,
mientras que el producto preparado según la invención absorbe agua
en minutos, y libera muy lentamente el agua así absorbida. La
biodegradabilidad dada del producto es otra ventaja, en comparación
con productos hidrocoloidales sintéticos que ya se usan para tales
aplicaciones.
En otra forma de realización, el hidrocoloide se
usa con un disolvente miscible con agua, preferentemente con
alcohol, acetona, o DMSO. Además, también se puede usar la mezcla de
los disolventes orgánicos mencionados anteriormente con agua.
La cantidad preferida de hidrocoloide depende de
la pureza, forma y fines de aplicación del hidrocoloide a usar. El
hidrocoloide se puede usar como el único componente aglutinante, o
como una mezcla con otros hidrocoloides naturales o sintéticos
conocidos. Los hidrocoloides conocidos particularmente adecuados que
se pueden añadir al hidrocoloide preparado según la invención son,
por ejemplo, agar-agar, pectinas, gelatina, goma
guar, alginatos, carragenano, goma de algarrobilla, goma arábiga,
goma de xantano, tara, konjac, cassia, almidones, bentonita,
dióxido de silicio, PVA, poliacrilatos, etc. La relación entre el
hidrocoloide preparado según la invención y los hidrocoloides
conocidos se puede variar dentro de un intervalo amplio, desde 1:99
a 99:1, dependiendo de qué propiedades se deseen para la disolución
que se va a preparar.
La cantidad de todo el hidrocoloide puede estar,
por ejemplo, entre aproximadamente 0,05 hasta aproximadamente 10
por ciento en peso, prefiriéndose el intervalo desde aproximadamente
0,1 hasta aproximadamente 4%, prefiriéndose mucho más el intervalo
desde 0,5 hasta 2%. En el caso en el que el hidrocoloide preparado
según la invención se vaya a usar para obtener, por ejemplo,
cápsulas farmacéuticas, la cantidad de hidrocoloide puede ser
también considerablemente mayor. Sin embargo, si se desean
disoluciones coloidales de baja viscosidad, la cantidad de
hidrocoloide puede ser también por debajo de 0,1%. Se prefieren
mezclas con menos de 0,1% de hidrocoloide en la producción de
alimentos tales como, por ejemplo, yogur o helado.
La invención se explica a continuación
adicionalmente mediante los ejemplos.
Se añaden 500 ml de agua a 50 g de semillas de
la especie vegetal Ocimum gratissimum, y después de un tiempo
de hinchamiento de 20 minutos, la mezcla se agita durante 3 minutos
con un agitador a 1000 rpm. Se añaden otros 500 ml de agua, y se
agita nuevamente durante 3 minutos a 1000 rpm. El "pelaje" se
desprende gradualmente de las semillas, y la disolución se hace
significativamente más viscosa. Después de otra adición de 500 ml
de agua, y de agitación durante 5 minutos, el desprendimiento del
pelaje es suficiente.
La disolución así obtenida se separa del grano
en una prensa de tornillo, se libera subsiguientemente de las
semillas en una centrífuga de filtración, se seca y se muele.
La torta oleosa seca de la planta Ocimum
gratissimum se muele en un molino de laboratorio hasta un tamaño
de granos de aproximadamente 30 hasta aproximadamente 500
\mum.
Se introducen 10 g de esta harina en un vaso de
precipitados, y se añaden 100 ml de agua. Después de
un tiempo de hinchamiento de 10 minutos, esta mezcla se amasa con un
dispositivo de agitación durante 2 minutos, a 1000 rpm. El agua
está así completamente unida.
Después de secar, el material se muele
nuevamente hasta un polvo, hasta un tamaño de granos de
aproximadamente 30 hasta aproximadamente 500 \mum.
Las propiedades valiosas del hidrocoloide se
ilustran mediante los siguientes ejemplos comparativos.
Ejemplo comparativo
1
Se ensaya harina de goma guar, molida hasta un
tamaño de granos de aproximadamente 75 \mum, y la harina de
semillas de la planta Ocimum gratissimum preparada según el
Ejemplo 2, para determinar su capacidad para eliminar
o-nitrotolueno (concentración de 200 mg/l) en
condiciones normales. La harina de goma guar se usa
convencionalmente para eliminar sustancias perniciosas del agua.
Mientras que, a través de la adición de harina
de goma guar, se elimina apenas aproximadamente 40% de
o-nitrotolueno, la adición de la misma cantidad de
harina de semillas, preparada a partir de las semillas de la especie
vegetal Ocimum gratissimum, provoca una reducción del
o-nitrotolueno de aproximadamente 60%. Esto
significa que la harina de semillas, procedente de semillas del
genero vegetal Ocimum, es aproximadamente 50% más eficaz que
la harina de goma guar.
Ejemplo comparativo
2
Por otro lado, se mezcló arena con una cantidad
de 0,5/1, 0/2,0, y 4,0 por ciento en volumen de harina de semillas
de la planta Ocimum gratissimum, y, por otro lado, con 2 por
ciento en volumen del producto de poliacrilamida/poli(ácido
acrílico) usado convencionalmente. Las plantas del género
Heliantus que se tratan con la harina de semillas
necesitaron un intervalo de tiempo considerablemente más prolongado
hasta que se produjo la rehidratación, incluso con una dosis de 1,0
por ciento en volumen del hidrocoloide. Además, la biomasa es
significativamente mayor si se usa el hidrocoloide.
Ejemplo comparativo
3
Se añadió 1,5 por ciento en peso de harina de
semillas de la planta Ocimum gratissimum a la arena con un
tamaño de granos de un máximo de 1 mm. La capacidad de absorción de
agua de la arena con el hidrocoloide fue el doble en comparación
con la arena sin el hidrocoloide.
Después de 18 horas a temperatura ambiente, y de
4 horas de radiación solar incidente, la muestra con el hidrocoloide
aún tuvo un contenido residual de agua de 40%. La muestra con arena
sin hidrocoloide se había secado durante el mismo intervalo de
tiempo.
Claims (10)
-
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1. Método para aislar hidrocoloides a partir de semillas de plantas de la familia Lamiaceae, preferentemente del género de plantas Ocimum, y más preferentemente de la especie de plantas Ocimum sanctum u Ocimum gratissimum, caracterizado porque presenta las siguientes etapas:- a)
- hinchar las semillas añadiendo agua;
- b)
- añadir agua adicional para obtener una fase acuosa y una fase sólida;
- c)
- agitar la mezcla obtenida en la etapa b);
- d)
- separar la fase acuosa del resto de las semillas;
- e)
- aislar el hidrocoloide de la fase acuosa separada, ya sea filtrando o añadiendo un disolvente orgánico;
- f)
- secar el hidrocoloide separado,
caracterizado porque se añaden enzimas hidrolíticas a la fase acuosa en la etapa b). - 2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque, después de la etapa a), y antes de la etapa b), se añade agua adicional.
- 3. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la fase acuosa, en la etapa b), tiene un valor de pH de aproximadamente 2 hasta 13.
- 4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el disolvente orgánico en la etapa e) es un alcohol.
- 5. Uso de un hidrocoloide obtenible
- (I)
- mediante un método para aislar hidrocoloides a partir de semillas de plantas de la familia Lamiaceae, preferentemente del género de plantas Ocimum, y más preferentemente de la especie de plantas Ocimum sanctum u Ocimum gratissimum, caracterizado porque presenta las siguientes etapas:
- a)
- hinchar las semillas añadiendo agua;
- b)
- añadir agua adicional para obtener una fase acuosa y una fase sólida;
- c)
- agitar la mezcla obtenida en la etapa b);
- d)
- separar la fase acuosa del resto de las semillas;
- e)
- aislar el hidrocoloide de la fase acuosa separada, ya sea filtrando o añadiendo un disolvente orgánico;
- f)
- secar el hidrocoloide separado,
o- (II)
- moliendo semillas de plantas de la familia Lamiaceae, preferentemente del género de plantas Ocimum sanctum u Ocimum gratissimum, hasta un tamaño de granos comprendido entre 20 y 1200 \mum, para obtener una harina de semillas,
- (i)
- en el campo de la agricultura u horticultura, (ii) para eliminar el almacenamiento de agua en el suelo, o (iii) como floculante para precipitar y separar sustancias perniciosas.
- 6. Uso según la reivindicación 5, caracterizado porque, después de la etapa a) y antes de la etapa b), se añade agua adicional.
- 7. Uso según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque la fase acuosa, en la etapa b), tiene un valor de pH de aproximadamente 2 hasta 13.
- 8. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque se añaden enzimas hidrolíticas a la fase acuosa en la etapa b).
- 9. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque el disolvente orgánico, en la etapa e), es un alcohol.
- 10. Uso según la reivindicación 5, caracterizado porque la harina de semillas se mezcla adicionalmente con agua, y la pasta así obtenida se amasa, se seca y se muele.
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