ES2319950B1 - Extraccion de carotenoides mediante el uso de mezclas ternarias. - Google Patents
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Abstract
Extracción de carotenoides mediante el uso de
mezclas ternarias.
Se ha desarrollado una mezcla extractante para
la separación de carotenoides, aplicable a cualquier materia prima,
basado en disolventes biocompatibles. La invención consiste en la
utilización de una mezcla ternaria de disolventes en una única
fase, que puesta en contacto con la materia prima de forma
adecuada, extrae de forma cuantitativa los carotenoides presentes en
la misma. La invención propuesta resuelve el problema del uso de
complejos sistemas de extracción para la recuperación de
carotenoides de biomasa animal y/o vegetal, tales como extracción
con hexano en contacto múltiple en contracorriente. Los disolventes
utilizados actualmente para el fin planteado muestran baja
solubilidad de los compuestos de interés por lo que hacen necesario
el manejo de elevadas cantidades de disolvente y equipos de gran
tamaño por unidad de producto debido a la baja eficiencia de los
disolventes utilizados.
Description
Extracción de carotenoides mediante el uso de
mezclas ternarias.
La invención presentada se puede aplicar a
cualquier proceso de separación y purificación de carotenoides a
partir de cualquier materia prima, tales como la extracción de
betacaroteno a partir de materia vegetal y/o microalgas, o de
luteína a partir de flores de caléndula y/o microalgas. Actualmente
se comercializan diversos tipos de carotenoides como los
mencionados anteriormente tanto para su uso en acuicultura, como
alimentación animal, e incluso nutracéutica y/o farmacología. La
invención presentada, al ser aplicada a estos procesos extractivos
permite mejorar los rendimientos de extracción y reducir por tanto
el coste de los mismos.
El objeto de la presente invención es un método
de extracción de carotenoides ("carotenos" según definición
recogida en la Orden SCO/4223/2004) mediante el uso de una mezcla
ternaria biocompatible
etanol-agua-hexano como agente
extractante. Esta composición puede variarse dentro de ciertos
márgenes conservando su eficacia extractora, como se observa en el
diagrama triangular de composición, siendo lo importante que la
mezcla de los tres disolventes forme una única fase homogénea.
El empleo de la mezcla ternaria propuesta es
aplicable a cualquier materia prima, y está basado en disolventes
biocompatibles. El método consiste en la utilización de una mezcla
ternaria de disolventes en una única fase, que puesta en contacto
con la materia prima de forma adecuada, extrae de forma
cuantitativa los carotenoides presentes en la misma. El método
propuesto resuelve el problema del uso de complejos sistemas de
extracción para la recuperación de carotenoides de biomasa animal
y/o vegetal, tales como extracción con hexano en contacto múltiple
en contracorriente. Los métodos existentes actualmente para el fin
planteado implican el manejo de elevadas cantidades de disolvente y
equipos de gran tamaño por unidad de producto debido a la baja
eficiencia de los disolventes utilizados. La utilización de esta
fase extractora proporciona una elevada recuperación de
carotenoides, de hasta el 100%, en una amplia gama de condiciones
de operación, y presenta como ventaja una elevada selectividad hacia
estas sustancias, permitiendo obtener unos extractos de
carotenoides con pocas impurezas y muy concentrados en estas
sustancias.
Actualmente los procesos utilizados se basan en
el uso de disolventes orgánicos como hexano o etanol, en forma de
compuestos puros, o bien en el uso de compuestos en estado
supercrítico, como CO2 supercrítico, a elevadas presiones. En ambos
casos resulta difícil modificar la capacidad extractante de dichas
fases por lo que los rendimientos de recuperación de producto son
reducidos. El uso de la mezcla ternaria propuesta permite ajustar
la polaridad de la fase extractante de forma que se incrementa la
solubilidad en ella de compuestos de interés como los carotenoides,
incrementando de forma notable los rendimientos de extracción. Las
mezcla ternaria propuesta puede ser aplicada a cualquier proceso
actual de extracción con disolventes de carotenoides, sin que sea
necesario modificar en gran medida el proceso de extracción en si,
pero mejorando de forma notable los rendimientos aumentando la
cantidad de producto obtenida por unidad de materia prima
utilizada. La invención, por tanto, puede ser aplicada tanto en la
industria química como alimentaria, nutracéutica y/o
farmacológica.
La presente invención se puede englobar en el
campo de los procesos de extracción de compuestos con destino a
alimentación que se encuentran recogidos en la legislación española
vigente. En concreto, se pueden citar como antecedentes los
disolventes de extracción permitidos para carotenoides (mencionados
como "carotenos en los textos legales") recogidos en la Orden
SCO/4223/2004 de 16 de Diciembre, que modifica a la SCO/1052/2002
de 7 de Mayo, al RD 2107/1996 y al RD 2001/1995 de 7 de Diciembre
en la que se recogen hexano y etanol como disolventes permitidos,
entre otros fines, para la recuperación de "carotenos"(E160a)
incluyendo licopeno (E160d), luteína (E161b) y cantaxantina (E161g)
de plantas y de algas (anexo en la Orden SCO/4223/2004). Estos
disolventes son también utilizados para la extracción de
carotenoides a partir de restos de crustáceos, etc. Estos
disolventes son usados por separado en etapas sucesivas. Resulta
difícil encontrar referencias en bibliografía a procesos de
extracción de carotenoides de aplicación industrial, refiriéndose
en la inmensa mayoría de los trabajos publicados a extracciones
destinadas a técnicas analíticas.
La presente invención consiste en un proceso de
extracción de carotenoides mediante el empleo de una fase única
compuesta por etanol, hexano y agua, aplicable a una amplia gama de
materiales que contienen estos carotenoides, que ha sido ensayada
con éxito en microalgas, y que es aplicable a cualquier material
convenientemente disgregado que contenga estas sustancias. La fase
extractora compuesta de etanol y hexano puede formarse utilizando
el agua de constitución de los materiales a extraer como parte del
total del agua necesaria para formar la fase extractora. Esto tiene
además la ventaja de que elimina o disminuye la necesidad de secar
los materiales a extraer.
La extracción de carotenoides y otras sustancias
liposolubles viene realizándose con la utilización de diversos
disolventes como fase extractora entre los que cabe destacar el
hexano. Sin embargo, la baja solubilidad de algunas de estas
sustancias en hexano obliga a realizar extracciones múltiples, que
conllevan el contacto reiterado del material de extracción y del
hexano (extractante) lo que conlleva una elevada utilización de
disolvente y una complicación del equipo. Esto es especialmente
importante en el caso de los carotenoides y particularmente en el
caso de carotenoides oxigenados como la luteína o zeaxantina, que
pueden requerir hasta 10 etapas de contacto para una extracción
completa con hexano.
El procedimiento descrito consigue mediante la
utilización de la fase propuesta una recuperación de carotenoides
muy elevada, y que en el caso de la luteína y zeaxantina en una
única etapa de extracción con la fase descrita se consigue una
recuperación de las sustancias de interés equivalente a 8 etapas de
extracción con hexano.
A continuación se pasa a describir de manera
breve un modo de realización de la invención, como ejemplo
ilustrativo y no limitativo de ésta. Para una mejor comprensión del
modo de realización, se incluye la figura 1: Diagrama triangular
para el sistema
etanol-hexano-agua.
La invención ahora será descrita, por la manera
del ejemplo, como medios de la ilustración y no han de ser
interpretados como limitativos.
Así, para la extracción de los carotenoides
contenidos en 1 kg de biomasa seca de microalgas basta con tomar la
biomasa y molturarla adecuadamente, añadirle 10 L de la mezcla
monofásica compuesta por
etanol-hexano-agua en proporciones
de 77:17:6, mezclarlo de forma adecuada durante 5 minutos para
maximizar el contacto entre las fases, y finalmente decantar el
material biológico para retirar el sobrenadante con más del 90% de
los carotenoides contenidos en la biomasa. La mezcla monofásica
utilizada puede ser llevada a sequedad para obtener finalmente un
concentrado de carotenoides, o bien ser sometida posteriormente a
procesos de extracción con otros disolventes o incluso procesos
cromatográficos para purificar de toda la mezcla de carotenoides
uno o varios de ellos en concreto.
Claims (11)
1. Extracción de carotenoides mediante el uso
de mezclas ternarias caracterizado por una sola fase
compuesta por etanol:hexano:agua.
2. Extracción de carotenoides mediante el uso
de mezclas ternarias según reivindicación 1 caracterizado
por utilizar etanol y hexano para que se forme con el agua de
constitución del material que va a ser extraído una fase
extractante.
3. Extracción de carotenoides mediante el uso
de mezclas ternarias según reivindicación 1 y 2
caracterizado por extraer carotenoides específicos como la
luteína, zeaxantina, betacaroteno, astaxantina, violaxantina, así
como de sus esteres, de cualquier material.
4. Extracción de carotenoides mediante el uso
de mezclas ternarias según reivindicaciones 1-3
caracterizado porque la extracción se realiza a partir de
biomasa animal y vegetal.
5. Extracción de carotenoides mediante el uso de
mezclas ternarias según reivindicaciones 1-3
caracterizado porque la extracción se realiza a partir de
biomasa animal.
6. Extracción de carotenoides mediante el uso de
mezclas ternarias según reivindicaciones 1-3
caracterizado porque la extracción se realiza a partir de
biomasa vegetal.
7. Extracción de carotenoides mediante el uso
de mezclas ternarias según reivindicaciones 1-3
caracterizado mezcla monofásica compuesta por
etanol-hexano-agua en proporciones
de 77:17:6.
8. Uso de la extracción de carotenoides según
reivindicaciones 1-7, para fines industriales.
9. Uso de la extracción de carotenoides según
reivindicaciones 1-7, para fines alimentarios.
10. Uso de la extracción de carotenoides según
reivindicaciones 1-7, para fines nutracéuticos.
11. Uso de la extracción de carotenoides según
reivindicaciones 1-7, para fines farmacológicos.
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