ES2324077B1

ES2324077B1 - Compuesto a base de membranas celulares liofilizadas.

Info

Publication number: ES2324077B1
Application number: ES200700272A
Authority: ES
Inventors: Rosa Maria Martinez Espinosa; Ma. Jose Bonete Perez; Paula Martinez Martinez
Original assignee: Universidad de Alicante
Current assignee: Universidad de Alicante
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2010-05-31
Anticipated expiration: 2027-02-01
Also published as: ES2324077A1

Abstract

Compuesto a base de membranas celulares liofilizadas.

En la presente invención se describe un compuesto que comprende al menos una membrana celular liofilizada extraída de microorganismos halófilos, con al menos un 0.1% en peso seco de pigmentos carotenoides en membrana, su proceso de obtención y sus aplicaciones.

Description

Compuesto a base de membranas celulares liofilizadas.

La presente invención se refiere a un compuesto pigmentante obtenido a partir de membranas celulares liofilizadas. Estas membranas se extraen de bacterias o arqueas halófilas que presentan al menos un 0.1% (en peso seco) de pigmentos carotenoides en membrana.

Estado de la técnica anterior

Los carotenoides son pigmentos orgánicos que están presentes de forma natural en organismos fotosintéticos (plantas y algas) así como en algunas clases de hongos, levaduras y bacterias. Se estima que existen más de 700 compuestos pertenecientes a este grupo y su color varia desde el amarillo pálido hasta el rojo oscuro pasando por el anaranjado, dependiendo de su estructura y del número de enlaces dobles conjugados que presentan.

Los animales son incapaces de sintetizar carotenoides y deben obtenerlos a través de su dieta, siendo estos compuestos importantes por su función biológica. Entre las aplicaciones más importantes de los carotenoides podemos mencionar su uso como pigmentos naturales así como complementos alimenticios.

Los pigmentos carotenoides que actualmente se utilizan en la industria, en especial en la industria alimentaria y cosmética, se obtienen mayoritariamente de fuentes vegetales mediante el empleo de disolventes orgánicos. Entre las técnicas de extracción y purificación de estos compuestos cabe destacar las cromatografías en las que se utilizan distintos tipos de disolventes orgánicos. Son múltiples las referencias en la literatura a estas técnicas de extracción, y se han realizado numerosos ensayos con el fin de describir la naturaleza y estructura de los compuestos carotenoides. (Hirschberg J (2001) Current Opinion in Plant Biology, 4, 210-218; (Darko et al. (2000) J. Chromatography, 876, 111-116; Cunningham and Grantt (1998) Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 49, 557-583.; Young et al (1997) Methods for Carotenoid Analysis. En Pessarakli M (Ed) Handbook of Photosynthesis. Macel Dekker, New York, pp 579-622.; Lacker et al (1999) J. Chromatography, 854, 37-44.).

En busca de fuentes alternativas de carotenoides se han llevado a cabo estudios similares con fitoplancton (Van Heukelem et al, 2001, J. Chromatogrphy, 910, 31-49), ciertas cepas de las algas Haematococcus pluviales, Dunaliella salina y Dunaliella bardawil, (Salguero et al, 2003, Biomolecular Engineering, 20, 249-253, León et al, 2003, Biomolecular Engineering, 20, 177-182), hongos filamentosos (Garbayo et al, 2003, Enzyme and Microbial Technology,33, 629-634) o la levadura Phaffia rhodozyma.

Entre los estudios realizados cabe destacar el interés de Phaffia y Dunaliella como productores de carotenoides a gran escala para su aplicación en industrias cosméticas, farmacéuticas o agroalimentarias que se pone de manifiesto en diversas publicaciones. En concreto, es ampliamente conocido el uso de Phaffia rhodozyma como fuente de astaxantina, un pigmento carotenoide de

\hbox{interés por su
uso en la industria  piscícola y para su administración a aves de
corral.}

Así mismo se han realizado estudios con este tipo de microorganismos utilizando técnicas de manipulación genética a fin de obtener cepas superproductoras de carotenoides.

La obtención de carotenoides en los organismos citados anteriormente se realiza mediante el uso de disolventes orgánicos, como la acetona o el hexano, para aislar los pigmentos. Es necesario por tanto, en caso de querer utilizar estos pigmentos en la industria alimentaria o administrarlos a animales, realizar un procesado posterior a la extracción de los pigmentos que permita eliminar dichos disolventes orgánicos.

Como consecuencia directa, el proceso de obtención de los pigmentos se complica sustancialmente. Aún después del proceso de purificación, existe el riesgo de que persistan concentraciones traza de estos disolventes que puedan generar reacciones tóxicas en los seres vivos.

Por otro lado, diversos aspectos del cultivo y de la tisis de los tipos celulares actualmente utilizados como fuente de pigmentos, son extremadamente tediosos y dificultan el proceso industrial de obtención de los pigmentos y la preparación para su administración.

Explicación de la invención

El compuesto de la presente invención presenta varias ventajas en su uso como pigmento, entre las que cabe destacar, pero sin limitarse a:

\bullet: El proceso de tisis celular se simplifica; las células a partir de las cuales se aíslan las membranas celulares son susceptibles de ser lisadas por choque osmótico, ya que al tratarse de microorganismos halófilos, presentan altas concentraciones intracelulares de sales.

\bullet: Al no utilizarse ningún tipo de disolvente para la extracción de los pigmentos, no es necesario un procesado posterior para su eliminación.

\bullet: Tiene un carácter pigmentante y nutritivo ya que además de contener pigmentos carotenoides, presenta los componentes habituales de las membranas celulares bacterianas (proteínas, hidratos de carbono y lípidos).

\bullet: El compuesto puede ser utilizado directamente en su forma liofilizada lo que facilita su manejo y administración si se desea utilizarlo para modificar la coloración de organismos vivos. Al encontrarse liofilizado, puede administrase en forma de polvos, junto con el pienso, rehidratado, etc.

Un primer aspecto de la presente invención es por tanto un compuesto que comprende al menos una membrana celular liofilizada con al menos un 0,1% en peso seco de pigmentos carotenoides, obtenidas a partir de microorganismos halófilos, donde los microorganismos halófilos pueden ser tanto arqueas halófilas como bacterias halófilas.

Dentro de los microorganismos halófilos se hace referencia a dos grupos diferenciados desde el punto de vista filogenético, las arqueas halófilas y las bacterias halófilas. Se toman ambos grupos bajo una sola denominación por su común carácter halófilo, es decir, por su capacidad para vivir en ambientes con altas concentraciones de sales gracias a adaptaciones fisiológicas que les permiten retener el agua y evitar la desecación. Dentro de estas adaptaciones fisiológicas cabe destacar la capacidad de almacenar en el interior celular sales para contrarrestar procesos osmóticos desfavorables.

En la presente invención se utilizan membranas celulares liofilizadas con al menos un 0,1% en peso seco de pigmentos carotenoides ya que esta es la concentración mínima de pigmentos a partir de la cual se obtienen los efectos técnicos esperados, generando resultados óptimos de pigmentación, sin que sea necesario utilizar dosis muy elevadas del compuesto. En el caso de su administración a animales con el fin de modificar su coloración, a mayor concentración de pigmentos carotenoides en las membranas celulares liofilizadas, menor será menor la cantidad de compuesto que deba ser utilizado para conseguir el efecto técnico deseado; porcentajes de concentración de pigmentos carotenoides muy por encima del mínimo establecido del 0,1% (peso seco) no tendrán en ningún caso efectos negativos en el individuo.

En una realización preferida de la invención, las arqueas halófilas que se utilizan pertenecen a cualquiera de las especies Haloferax mediterranei, Haloferax volcani o Halobacterium salinarum.

Otro aspecto de la invención es el método para la elaboración del compuesto de la presente invención que comprende al menos los siguientes pasos:

\circ: Selección de las células con al menos un 0,1% en peso seco de pigmentos carotenoides en la membrana celular

\circ: Lisis de las células seleccionadas en el paso a)

\circ: Separación de las membranas celulares obtenidas en b)

\circ: Liofilización de las membranas del paso anterior.

Otro aspecto de la invención es el uso del compuesto de la presente invención como suplemento alimenticio pigmentante, preferiblemente para modificar la coloración de animales entre los que cabe destacar peces, crustáceos, aves... Más preferiblemente se utiliza el compuesto de la presente invención para modificar la coloración de aves y aún más preferiblemente para modificar la coloración de canarios con factor rojo.

Los ejemplos aquí expuestos relativos a los usos del compuesto de la presente invención no son limitantes. Este compuesto puede ser utilizado como pigmentante en otro tipo de industrias, como la alimentaria, cosmética... Así mismo dicho compuesto puede ser utilizado para la obtención de pigmentos puros, siguiendo protocolos ampliamente descritos en el estado de la técnica para su purificación.

En la presente invención, se entiende como suplemento alimenticio pigmentante, un compuesto o composición que, además de poseer carácter pigmentante (lo cual faculta su uso como pigmento), al ser administrado vía oral a un animal, tiene un carácter nutritivo.

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención.

Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.

Exposición detallada de modos de realización

A continuación se ilustrará la invención mediante unos ensayos realizados por los inventores.

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Ejemplo 1

Obtención del compuesto pigmentante

El proceso por el cual se obtuvieron las membranas aisladas liofilizadas de la invención que constituyen el suplemento alimenticio pigmentante, queda resumido en el siguiente esquema:

1.: Cultivo de arqueas halófilas

2.: Cosechado de las células

3.: Lisis celular

4.: Centrifugación

5.: Recuperación de membranas

6.: Liofilizado de membranas

7.: Envasado del liofilizado.

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Las células de las arqueas halófilas Halobacterium salinarum, Haloferax volcanil y Haloferax mediterranei se crecieron en medios de cultivo máximos que permiten un óptimo crecimiento en el menor tiempo posible. La composición del medio de cultivo así como los parámetros de la incubación (temperatura, agitación, pH...) están ampliamente descritos en la bibliografía y forman parte del conocimiento general que se le atribuye a un experto medio en la
materia.

Tras el crecimiento de los cultivos de Haloferax mediterranei, Haloferax volcanil y Halobacterium salinarum, se procedió al cosechado de las células por centrifugación a 14.000 rpm durante 30 minutos. Este proceso podría haberse desarrollado igualmente mediante filtración del medio de cultivo.

Una vez cosechadas se resuspendieron en agua destilada provocando la tisis de las células por ósmosis (ya que estos tipos celulares acumulan elevadas concentraciones de sal en su interior).

Tras la lisis celular, se centrifugó la mezcla resultante a 30.000 rpm durante 1 hora. Así se obtuvo un precipitado que contenía el conjunto de las membranas de todas las células lisadas.

Las membranas se recuperaron del fondo del tubo de centrífuga y se procedió a su liofilizado para conseguir un compuesto en polvo, libre de agua y rico en lípidos, proteínas y carotenos.

Este liofilizado, se pasó por un mortero para obtener un polvo mucho más fino.

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Ejemplo 2

Aplicación del compuesto pigmentante

Un ejemplo de aplicación de las membranas liofilizadas obtenidas a partir de Haloferax mediterranei, Haloferax volcanii y Halobacterium salinarum se obtuvo al añadir a la pasta de cría de crías de canario con factor rojo, medio gramo de membranas liofilizadas por cada tres gramos de pasta de cría, desde su nacimiento hasta la aparición completa de su plumaje.

Durante la época de la muda se mantuvo la adición de las membranas liofilizadas en el pienso que tomaban los canarios con factor rojo en la misma proporción mencionada anteriormente.

Estas aplicaciones se realizaron por primera vez en la pasta de cría destinada a alimentar a 4 crías obtenidas de dos parejas de canarios distintas en enero de 2001, en el criadero de José María Martínez (Villena, Alicante).

Como término medio se aplicó una dosis de entre 0.2-0.3 gramos de pigmento (alrededor de 250 gramos de compuesto) por kilo de pasta suministrada a los canarios.

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Dicho ensayo se repitió durante dos años de cría posteriores (2002-2003) con diferentes parejas de canarios con factor rojo que habían tenido entre dos y cuatro crías, obteniendo resultados positivos.

Estos resultados se traducen en la aparición de color naranja intenso en el plumaje de los canarios con factor rojo que de no ser alimentados con carotenoides, manifestarían un plumaje beig.

Claims

1. Compuesto que comprende al menos una membrana celular liofilizada, obtenida a partir de microorganismos halófilos, con al menos un 0,1% en peso seco de pigmentos carotenoides.

2. Compuesto según la reivindicación anterior donde los microorganismos halófilos son arqueas halófilas.

3. Compuesto según la reivindicación 2 donde las arqueas halófilas se seleccionan de una lista que comprende Haloferax mediterranei, Haloferax volcani y Halobacterium salinarum.

4. Compuesto según la reivindicación 1 donde los microorganismos halófilos son bacterias halófilas.

5. Método para la elaboración de un compuesto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende al menos los siguientes pasos:

a.: Selección de las células con al menos un 0,1% en peso seco de pigmentos carotenoides en la membrana celular

b.: Lisis de las células seleccionadas en el paso a)

c.: Separación de las membranas celulares obtenidas en b)

d.: Liofilización de las membranas del paso anterior.

6. Uso del compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 como suplemento alimenticio pigmentante.

7. Uso del compuesto según la reivindicación 6 para modificar la coloración de animales.

8. Uso del compuesto según la reivindicación anterior donde los animales sean aves.

9. Uso del compuesto según la reivindicación anterior donde las aves sean canarios con factor rojo.