ES2325516A1 - Aceite de girasol con elevada termoestabilidad. - Google Patents
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Abstract
Aceite de girasol con elevada termoestabilidad. El objeto de la presente invención es un aceite de girasol con elevada termoestabilidad, que se caracteriza porque entre el 15% y el 45% del total de ácidos grasos son ácidos grasos saturados (ácido palmítico y ácido esteárico), entre el 45% y el 75% del total de ácidos grasos es ácido oleico, y más del 85% del total de los tocoferoles corresponde a la suma de gamma-tocoferol y delta-tocoferol. Constituye otro objeto de la presente invención las semillas de girasol que contienen un aceite con las mencionadas características y las plantas de girasol que al ser autofecundadas producen semillas con las características mencionadas. Asimismo, la utilización del aceite en alimentación humana y animal y para la formulación de biolubricantes y biocombustibles constituye otro objeto de la presente invención.
Description
Aceite de girasol con elevada
termoestabilidad.
La invención se enmarca en el sector de la
agricultura, en el sector alimentario, y en el sector industrial.
El aceite de girasol objeto de la presente invención presenta una
elevada termoestabilidad, muy superior a la de otros aceites de
girasol existentes en la actualidad. La elevada termoestabilidad
del aceite lo hace idóneo para procesos domésticos e industriales
que requieran o provoquen elevadas temperaturas, tanto en el
sector alimentario (frituras) como en el sector industrial
(biolubricantes, biocombustibles).
El empleo de aceites vegetales en procesos que
requieran o provoquen elevadas temperaturas demanda que los aceites
posean una elevada estabilidad térmica o termoestabilidad. El
sometimiento del aceite a condiciones de elevadas temperaturas
propias de procesos de elaboración de alimentos (fritura, horneado)
o procesos de fricción (lubricación de motores y maquinaria)
provoca una serie de procesos degradativos del aceite, tales como
oxidación, polimerización, hidrólisis, ciclización, e
isomerización, que dan lugar a la formación de productos con olores
y sabores desagradables y con propiedades negativas desde el punto
de vista nutricional (Bastida y Sánchez Muñiz, Thermal oxidation of
olive oil, sunflower oil and a mix of both oils during forty
discontinuous domestic fryings of different foods. Food Science
and Thechnology International, 7:15-21, 2001).
La occurrencia de estos procesos degradativos del aceite es tanto
menor, y por tanto la vida útil del aceite es tanto mayor, cuanto
mayor es su termoestabilidad.
La termoestabilidad de los aceites vegetales
está principalmente determinada por su grado de insaturación y por
la presencia en el mismo de substancias con propiedades
antioxidantes, que protegen al aceite durante el calentamiento y
retrasan la aparición de los procesos degradativos. El grado de
insaturación del aceite está determinado por su perfil de ácidos
grasos. Éstos son más susceptibles a la oxidación a medida que
aumenta el grado de insaturación o número de dobles enlaces en su
cadena hidrocarbonada. Entre los ácidos grasos más comunes en
aceites vegetales, el ácido linolénico (poliinsaturado, tres dobles
enlaces) es el más susceptible a la oxidación, seguido de ácido
linoleico (poliinsaturado, dos dobles enlaces), ácido oleico
(monoinsaturado, un doble enlace), y ácidos esteárico y palmítico
(saturados, sin dobles enlaces) (F.B. Padley y col., 1994;
Occurrence and characteristics of oils and fats. En The Lipid
Handbook, ed. F.D. Gunstone, J.L. Harwood y F.B. Padley,
London: Chapman & Hall, pp 47-223).
Las semillas oleaginosas producen de forma
natural substancias con propiedades antioxidantes, dentro de las
que destacan los tocoferoles. Los tocoferoles son moléculas
formadas por un grupo cromanol y una cadena lateral fitil. Existen
en la naturaleza cuatro formas diferentes de tocoferoles,
denominados alfa-, beta-, gamma-, y delta-tocoferol,
que difieren entre sí por el número y posición de grupos metilo
(Me) en el anillo cromanol (Fig. 1).
Fig.
1
Debido a que son substancias liposolubles, los
tocoferoles presentes en semillas oleaginosas pasan al aceite
durante el proceso de extracción. Aquí ejercen una doble acción
antioxidante. Por un lado, presentan una acción in vitro, es
decir, protegen al aceite y a los productos que lo contienen
(alimentos elaborados) o de él derivados (biocombustibles,
biolubricantes) de la oxidación durante el almacenamiento y
utilización. Por otro lado, los tocoferoles son compuestos
bioactivos, ejerciendo un importante efecto antioxidante in
vivo, es decir, dentro de la célula viva. Esta actividad
antioxidante in vivo es conocida como actividad de vitamina
E (G. Pongracz y col., Tocopherole, Antioxidantien der Natur.
Fat Science and Technology 97: 90-104,
1995). Existen grandes diferencias entre los cuatro tipos de
tocoferoles en relación con su actividad antioxidante in
vitro e in vivo. Así, alfa-tocoferol se
caracteriza por poseer la máxima eficacia como antioxidante in
vivo o vitamina E, pero su actividad in vitro es baja en
comparación con los otros tocoferoles. Tomando como referencia una
actividad antioxidante de 100% para alfa-tocoferol,
Pongracz y col. (1995, obra citada) determinaron una eficiencia
relativa como antioxidantes in vivo de 50% para
beta-tocoferol, 25% para
gamma-tocoferol, y 1% para
delta-tocoferol. Por el contrario, la eficiencia
relativa como antioxidantes in vitro fue de 182% para beta-
tocoferol, 194% para delta-tocoferol, y 285% para
gamma- tocoferol.
El aceite de girasol posee de forma natural un
perfil de ácidos grasos constituido por ácido palmítico
(4-8% del total de ácidos grasos), ácido esteárico
(2-6% del total de ácidos grasos), ácido oleico
(20-45% del total de ácidos grasos) y ácido
linoleico (45-70% del total de ácidos grasos). La
proporción relativa de los ácidos grasos oleico y linoleico es
variable y depende en gran medida de la temperatura durante el
desarrollo de la semilla (Fernández-Martínez y
col., Performance of near-isogenic high and low
oleic acid hybrids of sunflower. Crop Science 33:
1158-1163, 1993). Mediante mejora genética, se ha
desarrollado una amplia gama de líneas de girasol con perfiles
modificados de ácidos grasos. Las principales líneas desarrolladas
y sus perfiles de ácidos grasos se muestran en la Tabla 1.
El aceite de girasol se caracteriza por poseer
de forma natural un perfil de tocoferoles constituido
principalmente por alfa-tocoferol, que representa
más del 90% del total de tocoferoles, siendo las proporciones de
beta-, gamma-, y delta tocoferol inferiores al 5% del total de
tocoferoles (Demurin y col., Genetic variability of tocopherol
composition in sunflower seeds as a basis of breeding for improved
oil quality. Plant Breeding 115: 33-36,
1996). Mediante mejora genética, se han desarrollado líneas de
girasol con alto contenido en beta-tocoferol (más
del 50% del total de tocoferoles), alto contenido en gamma-
tocoferol (más del 90% del total de tocoferoles), y alto contenido
en delta-tocoferol (más del 65% del total de
tocoferoles) (Fernández-Martínez y col., 2006, obra
citada).
Los aceites de girasol con bajo grado de
insaturación, formados principalmente por ácidos grasos saturados
(ácido esteárico y ácido palmtítico) y monoinsaturados (ácido
oleico) presentan una mayor termoestabilidad que el aceite de
girasol estándar, con mayor grado de insaturación (R. Garcés y
col., High stable vegetable oils. WO 99/64546). Asimismo, los
aceites de girasol en los que alfa-tocoferol ha
sido parcialmente substituido por otros tocoferoles con mayor poder
antioxidante in vitro, principalmente gamma- y
delta-tocoferol, presentan mayor termoestabilidad
que el aceite de girasol estándar, con elevado contenido en
alfa-tocoferol (L. Velasco y J.M.
Fernández-Martínez, Semillas de girasol con alto
contenido en delta-tocoferol. WO 2004/089068).
Hasta la fecha no se ha desarrollado ningún material vegetal de
girasol cuyas semillas produzcan un aceite con bajo grado de
insaturación, determinado por un elevado contenido en ácidos grasos
saturados y monoinsaturados, y con un bajo contenido de alfa
tocoferol en su perfil de tocoferoles.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención se refiere a un aceite de
girasol extraído a partir de semillas de girasol que presenta una
serie de propiedades en su perfil de ácidos grasos y en su perfil
de tocoferoles que le confieren una mayor termoestabilidad en
comparación con cualquier otro aceite de girasol desarrollado hasta
la fecha. El aceite de girasol objeto de esta invención se
caracteriza por un contenido en ácidos grasos saturados (ácido
palmítico y ácido esteárico) entre el 15% y el 45% del total de
ácidos grasos presentes en el aceite, un contenido en ácido oleico
entre el 45% y el 75% del total de ácidos grasos. Este aceite puede
presentar también un contenido en ácido palmitoleico superior al 5%
del total de ácidos grasos, principalmente cuando el ácido graso
saturado predominante es ácido palmítico. El contenido en ácido
linoleico es inferior al 10%, preferentemente inferior al 5% del
total de los ácidos grasos presentes en el aceite. Asimismo, la
suma de gamma- y delta-tocoferol representa más del
85% del total de tocoferoles presentes en el aceite, siendo el
contenido en alfa-tocoferol inferior al 15% del
total de tocoferoles. Y el contenido total en tocoferoles de este
aceite está entre 500 mg por kg de aceite y más de 1250 mg por kg
de aceite.
Se trata de un aceite con una elevada
termoestabilidad, siendo su índice de estabilidad oxidativa (medido
en un aparato Rancimat modelo 743 (Metrohm AG, Herisau, Suiza) tras
un período de inducción de 10 horas a una temperatura de 110ºC
sobre el aceite sin refinar) entre 35 horas y más de 120 horas.
La presente invención se refiere también a las
semillas de girasol que contienen un aceite con las mencionadas
características, y las plantas de girasol que al ser autofecundadas
producen semillas con las características mencionadas. No existen
en la actualidad semillas de girasol que produzcan un aceite con la
combinación de características en los perfiles de ácidos grasos y
tocoferoles como la conseguida en las semillas objeto de la
presente invención.
Asimismo constituye otro objeto de la presente
invención la utilización del aceite para la alimentación humana y
animal, y para la elaboración de biolubricantes y
biocombustibles.
La presente invención se refiere a un aceite de
girasol extraído a partir de semillas producidas por plantas de la
especie Helianthus annuus L. que producen un tipo especial
de aceite con unas características de su perfil de ácidos grasos y
perfil de tocoferoles que le confieren una termoestabilidad
excepcional.
El mencionado aceite se caracteriza por un
elevado contenido en ácidos grasos saturados, ácido palmítico y
ácido esteárico, (15-45% del total de ácidos grasos
en el aceite), un elevado contenido en ácido oleico
(45-75% del total de ácidos grasos), y un elevado
contenido de la suma de gamma- y delta-tocoferol
(superior a 85% del total de tocoferoles presentes en el aceite).
La combinación de estas tres propiedades confieren al aceite una
elevada termoestabilidad. Este aceite puede presentar también un
contenido en ácido palmitoleico superior al 5% del total de ácidos
grasos, principalmente cuando el ácido graso saturado predominante
es ácido palmítico. Con un contenido en ácido linoleico inferior al
10%, preferentemente inferior al 5% del total de los ácidos grasos
presentes en el aceite.
En una realización particular de la invención,
el contenido en ácido palmitoleico es superior al 10% del total de
ácidos grasos en el aceite.
La máxima estabilidad oxidativa del aceite la
confieren los ácidos grasos saturados. Sin embargo, un contenido
muy elevado de estos ácidos grasos en el aceite determina un bajo
punto de humo (smoke point) en frituras y un bajo valor nutricional
de aceite. El ácido oleico confiere al aceite menor estabilidad
oxidativa que los ácidos grasos saturados, pero un mayor punto de
humo y un mayor valor nutricional. Los tocoferoles gamma y delta
confieren al aceite una estabilidad oxidativa superior a la
conferida por los tocoferoles beta y alfa.
El contenido en alfa-tocoferol
del aceite de la invención es inferior al 15% del total de los
tocoferoles presentes en el aceite. Asimismo, el contenido total en
tocoferoles puede oscilar entre 500 mg por kg de aceite y más de
1250 mg por kg de aceite.
La obtención de este aceite se consiguió
recombinando los siguientes caracteres individuales, ya
desarrollados previamente en girasol:
a) Alto contenido en ácidos grasos saturados.
Existen diversas líneas de girasol que presentan entre el 15% y el
45% de los ácidos grasos en el aceite de sus semillas en la forma
de ácidos grasos saturados, tanto en forma de ácido palmítico
(16:0) como en forma de ácido esteárico (18:0). Se emplearon dos
tipos de lineas: 1) alto esteárico, cuyo contenido en ácido
esteárico se encuentra entre el 15% y el 45% del total de ácidos
grasos en el aceite de las semillas, y 2) alto palmítico, cuyo
contenido en ácido palmítico se encuentra entre el 15% y el 45% del
total de ácidos grasos en el aceite de las semillas y el contenido
en ácido palmitoleico (16:1) se encuentra entre el 5 y el 15% del
total de ácidos grasos en el aceite de las semillas.
b) Alto contenido en ácido oleico (18:1). Las
líneas de girasol denominadas "alto oleico" utilizadas
presentan entre el 85% y el 95% de los ácidos grasos en el aceite
de sus semillas en forma de ácido oleico. El contenido en ácido
linoleico (18:2) se encuentra entre el 2% y el 10% del total de
ácidos grasos en el aceite de sus semillas.
c) Alto contenido en la suma de
gamma-tocoferol y delta-tocoferol.
Este carácter está presente en diversas líneas de girasol, en los
que la suma de ambos tocoferoles representa más del 85% del total
de tocoferoles presentes en las semillas. Se emplearon dos tipos de
líneas: 1) alto gamma-tocoferol, en las que el
contenido en gamma-tocoferol representa más del 85%
del total de tocoferoles en las semillas, pudiendo alcanzar un
valor de hasta el 99% del total de tocoferoles en las semillas, y
2) alto delta-tocoferol, en las que el contenido en
delta-tocoferol representa más del 65% del total de
tocoferoles en las semillas y el contenido en
gamma-tocoferol representa más del 20% del total de
tocoferoles en las semillas, siendo la suma de
delta-tocoferol y gamma-tocoferol
superior al 85% del total de tocoferoles en las semillas, pudiendo
alcanzar un valor de hasta el 99% del total de tocoferoles en las
semillas. Las semillas de ambos tipos de lineas dan lugar a un
aceite cuyo contenido total en tocoferoles se encuentra entre 500 y
1500 mg por kg de aceite, con los perfiles de tocoferoles antes
mencionados.
Al tratarse de caracteres de gran complejidad
genética, la recombinación se realizó en dos etapas que se
describen a continuación:
1) Recombinación de los caracteres "alto
contenido en ácidos grasos saturados" y "alto contenido en
ácido oleico".
Se realizaron cruzamientos controlados entre las
líneas con alto contenido en ácidos grasos saturados (ácido
palmítico y ácido esteárico) y la línea con alto contenido en ácido
oleico, se obtuvo la semilla híbrida F_{1}. Esta semilla se
germinó y las correspondientes plantas se autofecundaron para
obtener la semilla F_{2}, que presentó segregación para ambos
caracteres. Debido a que cada uno de los caracteres individuales
está controlado por 1-3 genes, la mayoría de ellos
recesivos, fue necesario analizar una media de 100 semillas F_{2}
de cada uno de los cruzamientos para obtener una semilla que
presentara la combinación de los caracteres buscados, es decir,
alto contenido en ácidos grasos saturados y alto contenido en ácido
oleico. La baja frecuencia de ocurrencia de semillas que combinaran
los dos caracteres hizo necesario el análisis de un promedio de
2.000 semillas de cada uno de los cruzamientos para obtener un
número suficiente de semillas con los dos caracteres
combinados.
Para que la combinación de caracteres
modificados del perfil de ácidos grasos resulte de utilidad
comercial, los caracteres deben ser heredables y deben expresarse
con independencia de las condiciones ambientales en las que se
cultivan las plantas. Por este motivo, se realizó un proceso de
selección conducente a fijar los caracteres y a verificar su
estabilidad bajo diferentes condiciones ambientales. Para ello, se
sembraron las semillas F_{2} seleccionadas y la estabilidad
genética de los caracteres combinados se confirmó mediante el
análisis de las semillas F_{3} procedentes de la autofecundación
de cada una de las plantas F_{2}, y de semillas F_{4}
procedentes de un elevado número de plantas F_{3} cultivadas en
varios ambientes.
Como resultado de esta primera etapa se
obtuvieron plantas cuyas semillas contienen un elevado contenido en
ácidos grasos saturados, entre el 15% y el 45% del total de ácidos
grasos presentes en el aceite, un elevado contenido en ácido
oleico, entre el 45% y el 75% del total de ácidos grasos, y un bajo
contenido en ácido linoleico, inferior al 10% del total de ácidos
grasos.
2) Recombinación del nuevo carácter "alto
contenido en ácidos grasos saturados y alto contenido en ácido
oleico" con el carácter "alto contenido en la suma de gamma- y
delta-tocoferol".
En esta segunda etapa, se emplearon plantas
obtenidas en la etapa anterior 1) que combinaban un alto contenido
en ácidos grasos saturados (15-45% del total de
ácidos grasos presentes en el aceite) y alto contenido en ácido
oleico (45-75% del total de ácidos grasos presentes
en el aceite), así como plantas con alto contenido de la suma de
gamma-tocoferol y delta-tocoferol
(más del 85% del total de tocoferoles presentes en las
semillas).
Tras realizar cruzamientos controlados entre las
líneas con alto contenido de la suma de gamma- y
delta-tocoferol con plantas F_{3} con alto
contenido en ácidos grasos saturados y alto contenido en ácido
oleico, se obtuvo la semilla híbrida F_{1}. Esta semilla se
germinó y las correspondientes plantas se autofecundaron para
obtener la semilla F_{2}, que presentó segregación para los tres
caracteres objeto de la recombinación, es decir, alto contenido en
ácidos grasos saturados (ácido palmítico y ácido esteárico), alto
contenido en ácido oleico, y alto contenido en la suma de gamma- y
delta-tocoferol. Debido a que el perfil buscado de
ácidos grasos está controlado por 4-6 genes, y el
perfil buscado de tocoferoles está controlado por
1-3 genes, en general de carácter recesivo, fue
necesario analizar una media de 400 semillas F_{2} de cada uno de
los cruzamientos para obtener una semilla que presentara la
combinación de los caracteres buscados, es decir, alto contenido en
ácidos grasos saturados, alto contenido en ácido oleico, y alto
contenido de la suma de gamma- y delta-tocoferol.
La baja frecuencia de ocurrencia de semillas que combinaran los dos
caracteres hizo necesario el análisis de un promedio de 5.000
semillas de cada uno de los cruzamientos para obtener un número
suficiente de semillas con los dos caracteres combinados.
Para que la combinación de caracteres
modificados del perfil de ácidos grasos resulten de utilidad
comercial, deben ser heredables y deben expresarse con
independencia de las condiciones ambientales en las que se cultivan
las plantas. Por este motivo, se realizó un proceso de selección
conducente a fijar los caracteres y a verificar su estabilidad bajo
diferentes condiciones ambientales. Para ello, se sembraron las
semillas F_{2} seleccionadas se sembraron y la estabilidad
genética de los caracteres combinados se confirmó mediante el
análisis de las semillas F_{3} de cada una de las plantas
F_{2}, y de semillas F_{4} procedentes de un elevado número de
plantas F_{3}. Estas plantas se cultivaron en diferentes
ambientes, lo que sirvió para confirmar que la expresión simultánea
de alto contenido en ácidos grasos saturados, alto contenido en
ácido oleico, y alto contenido de la suma de
gamma-tocoferol y delta-tocoferol
es el resultado de una herencia genética fijada y estable, que se
expresa con independencia de las condiciones de cultivo de
las
plantas.
plantas.
Como resultado de esta segunda etapa se
obtuvieron plantas cuyas semillas contienen un elevado contenido en
ácidos grasos saturados, entre el 15% y el 45% del total de ácidos
grasos presentes en el aceite, un elevado contenido en ácido oleico,
entre el 45% y el 75% del total de ácidos grasos, un contenido en
la suma de gamma-tocoferol y
delta-tocoferol superior al 85% del total de
tocoferoles presentes en el aceite. Cuando la fuente de ácidos
grasos saturados fue una línea con alto contenido en ácido
palmítico (15-45% del total de ácido grasos en el
aceite), se observó asimismo la presencia de un contenido en ácido
palmitoleico superior al 5% del total de ácidos grasos en el
aceite.
Teniendo en cuenta el rango en el contenido de
ácidos grasos (ácido palmítico, esteárico,y oleico) y tocoferoles
de las líneas de girasol utilizadas en las distintas etapas de
recombinación, las realizaciones particulares de la invención
obtenidas incluyen aceites con un contenido en ácido esteárico
superior al 15%, superior al 25% y superior al 35% del total de
ácidos grasos presentes en el aceite. Otras realizaciones
particulares de la invención presentan un contenido en ácido
palmítico superior al 15%, superior al 25% y superior al 35% del
total de ácidos grasos presentes en el aceite.
En otras dos realizaciones particulares de la
invención el aceite de la invención presenta un contenido en
gamma-tocoferol superior al 85% y superior al 95%
del total de los tocoferoles presentes en el aceite.
Y en otras realizaciones particulares de la
invención, el aceite presenta un contenido en
delta-tocoferol superior al 25%, superior al 55% y
superior al 75% del total de los tocoferoles presentes en el
aceite.
Debido al perfil de ácidos grasos con un bajo
nivel de insaturación, que es la principal causa de la oxidación y
baja termoestabilidad de los aceites vegetales, y a la presencia de
una elevada proporción de tocoferoles con fuerte acción protectora
frente a la oxidación y el efecto de la elevada temperatura, el
aceite extraído de las semillas producidas por las plantas arriba
descritas presenta una termoestabilidad excepcional, muy superior a
la que presenta cualquier aceite de girasol convencional, y también
superior a la que presenta cualquier otro aceite de girasol que
presente únicamente modificado el perfil de ácidos grasos o el
perfil de tocoferoles.
El Índice de Estabilidad Oxidativa (Oil
Stability Index; OSI) del aceite objeto de la presente invención,
medido en un aparato Rancimat modelo 743 (Metrohm AG, Herisau,
Suiza) tras un período de inducción de 10 horas a una temperatura
de 110ºC sobre el aceite sin refinar oscila entre 35 y 120
horas.
La degradación termooxidativa de un aceite se
evalúa estudiando la degradación de los tocoferoles presentes en
dicho aceite y la aparición de compuestos polares y polímeros
durante el calentamiento. El aceite objeto de la presente invención
presenta una degradación termooxidativa menor que el aceite
obtenido de las semillas utilizadas como parentales, presentando un
porcentaje menor (la mitad) de formación de polímeros y de
compuestos polares.
Dadas estas características técnicas del aceite
de la invención, con una alta estabilidad oxidativa y alta
resistencia a la degradación termooxidativa, este aceite puede ser
utilizado de forma idónea en alimentación humana y/o animal.
Igualmente el aceite de la invención puede ser utilizado en la
elaboración de biolubricantes y/o biocombustibles.
En una realización particular de la invención,
el aceite de la invención es obtenible a partir de la extracción
de semillas de girasol de la línea de semillas
IAS-1265, depositada el 20 de marzo de 2007 en el
NCIMB (National Collection of Industrial, Marine and Food
Bacteria) Ltd., Aberdeen, Escocia, con número de acceso
NCIMB-41477.
Las mezclas de aceites que contienen el aceite
de la invención también constituyen un objeto de la presente
invención, así como la harina obtenida como el residuo del proceso
de extracción del aceite a partir de las semillas de girasol.
Constituyen otro objeto de la presente invención
las semillas de girasol que contienen un aceite con las
características del aceite de la invención. Se trata de semillas
que dan lugar a plantas que tras su germinación contienen en sus
semillas, al ser autofecundadas, un aceite con las características
del aceite del a invención, con independencia de las condiciones de
cultivo de las plantas. En una realización particular las semillas
de la invención proceden de la línea de girasol
IAS-1265, depositada con fecha 20 de Marzo de 2007
en el banco de semillas de NCIMB Ltd., Aberdeen, Escocia, con el
número de acceso NCIMB- 41477. Las semillas objeto de la presente
invención pueden ser utilizadas para la obtención del aceite de la
invención.
Asimismo las plantas de girasol (Helianthus
annuus L.) que al ser autofecundadas producen semillas que
contienen el aceite de la invención también constituyen otro objeto
de la presente invención.
Cuarenta y ocho semillas de cada una de las
líneas de girasol NP-40, con alto contenido en
ácido palmítico en el aceite (superior al 15% del total de ácidos
grasos), desarrollada mediante mutagénesis química, y
BSD-2-423, con alto contenido en
ácido oleico en el aceite (superior al 85% del total de ácidos
grasos), se tomaron al azar y se analizó la composición o perfil de
ácidos en el aceite de cada una de las semillas individuales.
Debido a que el análisis de las semillas no puede ser destructivo,
pues tras el análisis las semillas deben poder germinarse, éste se
realizó mediante el procedimiento de la media semilla. Éste
consiste en cortar un pequeño trozo de la semilla distal al
embrión, de forma que el corte no afecta a la capacidad germinativa
de la semilla. La porción cortada es entonces analizada para su
perfil de ácidos grasos mediante cromatografía gaseosa de los
ésteres metílicos de los ácidos grasos (R. Garcés y M. Mancha,
One-step lipid extraction and fatty acid methyl
esters preparation from fresh plant tissues. Analytical
Biochemistry, 211:139-143, 1993), y el resto de
la semilla, que contiene el embrión, es guardada en condiciones
óptimas para proceder a su germinación en función de los resultados
analíticos.
Una vez confirmado el perfil de ácidos grasos de
cada una de las semillas, éstas se germinaron y las
correspondientes plantas se cultivaron en invernadero y se
realizaron cruzamientos controlados entre plantas de
NP-40 y plantas de
BSD-2-423. Éstos consisten en
eliminar los estambres u órganos masculinos de las flores a primera
hora de la mañana, antes de que las anteras se abran para liberar
el polen, en las plantas que se van a emplear como parentales
femeninos, seguido de la polinización artificial empleando polen de
las plantas que se van a emplear como parentales masculinos. En
este ejemplo, las plantas de
BSD-2-423 se emplearon como
parental femenino y las plantas de NP-40 se
emplearon como parental masculino, aunque igual resultado se
obtiene empleando los parentales en el sentido inverso.
Las semillas híbridas resultantes de los
cruzamientos, denominadas semillas F_{1}, se analizaron para su
perfil de ácidos grasos mediante el procedimiento de la media
semilla explicado anteriormente. El contenido medio en ácido
palmitico en las semillas F_{1} fue de 7.3% del total de ácidos
grasos en el aceite, frente a 30.0% en las semillas de las plantas
de NP-40 y 3.5% en las semillas de las plantas de
BSD-2-423. El contenido medio en
ácido oleico de las semillas F_{1} fue de 69.8% del total de
ácidos grasos en el aceite, comparado con 8.0% en las semillas de
NP-40 y 89.6% en las semillas de
BSD-2-423.
Se germinaron 150 semillas F_{1} y las
correspondientes plantas se autofecundaron para obtener las
semillas F_{2}, que fueron analizadas para perfil de ácidos
grasos. Se analizaron 2.348 semillas F_{2}, observándose
segregación para los contenidos en ácido palmítico y en ácido
oleico. El contenido en ácido palmítico en las semillas F_{2}
varió entre el 3.1% y el 37.8% del total de ácidos grasos en el
aceite. El contenido en ácido oleico en semillas F_{2} mostró un
rango de variación entre el 6.9% y el 92.2% del total de ácidos
grasos en el aceite. De las 2.348 semillas analizadas, 104 de ellas
mostraron una combinación de alto contenido en ácido palmítico,
superior a 15% del total de ácidos grasos, y alto contenido en
ácido oleico, superior a 45% del total de ácidos grasos en el
aceite. De estas 104 semillas, aquella con mayor contenido en ácido
palmítico presentó un contenido de ácido palmítico de 34% y un
contenido de ácido oleico de 55% del total de ácidos grasos,
mientras que aquella con mayor contenido en ácido oleico presentó
un contenido de ácido palmítico de 18% y un contenido de ácido
oleico de 73% del total de ácidos grasos.
Las semillas F_{2} seleccionadas se sembraron
y la estabilidad genética de los caracteres combinados se confirmó
mediante el análisis de las semillas F_{3} de cada una de las
plantas F_{2}. El análisis de un total de 3.744 semillas F_{3}
dio como resultado una composición en ácidos grasos del aceite de
las semillas constituida por un contenido medio de 27.7% \pm 3.4%
(media \pm desviación estándar) de ácido palmítico, 7.2% \pm
1.7% de ácido palmitoleico, 1.4% \pm 0.3% de ácido esteárico,
59.8% \pm 4.9% de ácido oleico, y 3.9% \pm 1.0% de ácido
linoleico.
Se tomaron cuarenta y ocho semillas F_{3}
obtenidas en la etapa anterior, que combinaban un alto contenido en
ácido palmítico (mayor de 15%) y un alto contenido en ácido oleico
(mayor de 45%), y 48 semillas de la línea T2100, con alto contenido
de gamma-tocoferol (mayor de 85%), y se analizó
para cada semilla tanto la composición o perfil de ácidos en el
aceite como la composición o perfil de tocoferoles de cada una de
las semillas individuales. Este análisis se realizó mediante el
procedimiento de la media semilla, descrito anteriormente. La
porción cortada de la semilla se dividió en dos mitades y en una
mitad se analizó el perfil de ácidos grasos mediante cromatografía
gaseosa de los ésteres metílicos de los ácidos grasos (R. Garcés y
M. Mancha, 1993, obra citada) y en la otra mitad se analizó el
perfil de tocoferoles mediante cromatografía líquida de alta
eficiencia - HPLC (F. Goffman y col., Quantitative determination of
tocopherols in single seeds of rapeseed, Brassica napus L.,
Fett/Lipid 101:142-145, 1999).
Una vez confirmado el perfil de ácidos grasos y
de tocoferoles de cada una de las semillas, éstas se germinaron y
las correspondientes plantas se cultivaron en invernadero y se
realizaron cruzamientos controlados entre plantas procedentes de
semillas F_{3} y plantas de T2100, de modo similar a como se
describió en el apartado 5.1. Las semillas F_{1} se analizaron
para sus perfiles de ácidos grasos y tocoferoles. El contenido
medio en ácido palmítico en las semillas F_{1} fue de 6.8% del
total de ácidos grasos en el aceite, frente a 28.9% en las semillas
de las plantas de NP-40 y 3.2% en las semillas de
las plantas de T2100. El contenido en ácido oleico de las semillas
F_{1} fue de 72.6.8% del total de ácidos grasos en el aceite,
comparado con 90.3% en las semillas de
BSD-2-423 y 12.1% en las semillas
de T2100. El contenido en gamma-tocoferol de las
semillas F_{1} fue de 1.2% del total de tocoferoles, comparado
con 0.0% en las semillas de NP-40 y
BSD-2-423 empleadas como control, y
99.2% en las semillas de T2100.
Se germinaron 100 semillas F_{1} y las
correspondientes plantas se autofecundaron para obtener las
semillas F_{2}, que fueron analizadas para perfil de ácidos
grasos. Se analizaron 8.952 semillas F_{2}, observándose
segregación para los contenidos en ácido palmítico, en ácido
oleico, y en gamma-tocoferol. El contenido en ácido
palmítico en las semillas F_{2} varió entre el 2.2% y el 37.6%
del total de ácidos grasos en el aceite. El contenido en ácido
oleico en semillas F_{2} mostró un rango de variación entre el
5.8% y el 94.2% del total de ácidos grasos en el aceite. El
contenido en gamma-tocoferol mostró una variación
entre el 0.0% y el 99.6% del total de tocoferoles en la semillas De
las 8.952 semillas analizadas, 51 de ellas mostraron una
combinación de alto contenido en ácido palmítico, superior a 15%
del total de ácidos grasos, alto contenido en ácido oleico,
superior a 45% del total de ácidos grasos en el aceite, y alto
contenido en gamma-tocoferol, superior a 85% del
total de tocoferoles en la semilla.
Las semillas F_{2} seleccionadas se sembraron
y la estabilidad genética de los caracteres combinados se confirmó
mediante el análisis de las semillas F_{3} de cada una de las
plantas F_{2}. El análisis de un total de 3.204 semillas F_{3}
dio como resultado una composición en ácidos grasos del aceite de
las semillas constituida por un contenido medio de 28.9% \pm 3.3%
(media \pm desviación estándar) de ácido palmítico, 7.3% \pm
1.1% de ácido palmitoleico, 1.6% \pm 0.5% de ácido esteárico,
52.5% \pm 3.9% de ácido oleico, y 4.2% \pm 0.7% de ácido
linoleico, y una composición de la fracción de tocoferoles formada
por 2.8% \pm 1.3% de alfa-tocoferol, 96.6% \pm
1.8% de gamma-tocoferol, y 0.6% \pm 0.2% de
delta-tocoferol.
Un lote de 150 g de semillas F_{3} se empleó
para extracción de aceite empleando éter de petróleo (punto
ebullición 40-60ºC) y un sistema extractor Soxhlet,
siguiendo el procedimiento de la Asociación Española de
Normalización (Catálogo de normas UNE. Madrid, 1991). El aceite fue
analizado para composición en ácidos grasos y en tocoferoles, dando
como resultado una composición en ácidos grasos constituida por
29.2% de ácido palmítico, 7.5% de ácido palmitoleico, 1.7% de ácido
esteárico, 52.4% de ácido oleico, y 4.2% de ácido linoleico, y una
composición de la fracción de tocoferoles formada por 2.4% de alfa-
tocoferol, 96.4% de gamma-tocoferol, y 1.2% de
delta- tocoferol.
Se midió el indice de estabilidad oxidativa
(OSI) tras calentamiento a 110ºC durante 10 horas, siguiendo el
protocolo estándar de la American Oil Chemists' Society (Official
Methods and Reccomended Practices of the American Oil Chemists'
Society, 4ª edición, AOCS, Champaign, IL, EE.UU., 1994) en los
siguientes tipos de aceite de girasol:
Aceite 1: Aceite de girasol estándar
(perfil estándar de ácidos grasos y de tocoferoles)
Aceite 2: Aceite con alto contenido en
ácido oleico y perfil estándar de tocoferoles
Aceite 3: Aceite con alto contenido en
ácido palmítico, alto contenido en ácido oleico, y perfil estándar
de tocoferoles
Aceite 4: Aceite objeto de la presente
invención, con alto contenido en ácido palmítico, alto contenido en
ácido oleico, y perfil modificado de tocoferoles (alto contenido
en gamma-tocoferol).
La composición en ácidos grasos y tocoferoles de
los cuatro tipos de aceite de girasol, así como el OSI tras
calentamiento a 110ºC durante 10 horas se muestra en la Tabla
2:
Para estudiar el efecto sinérgico de la
modificación del perfil de tocoferoles sobre perfiles ya
modificados de ácidos grasos en el aceite, se procedió a someter a
los aceites 3 y 4 descritos en el apartado a), a una elevada
temperatura (180ºC) durante un periodo prolongado de tiempo (25 h),
y se midieron los siguientes parámetros directamente relacionados
con la degradación termooxidativa del aceite:
- Contenido total en tocoferoles, expresados
como mg totales de tocoferoles por kg de aceite, medidos según el
método estándar de la International Union of Pure and Applied
Chemistry (IUPAC, Standard methods for the analysis oils, fats and
derivatives. 1st supplement to 7th edition. Pergamon Press, Oxford,
Reino Unido, 1992).
- Formación de compuestos polares, expresados
como % del peso total del aceite, medidos según el método descrito
por M.C. Dobarganes y col. (High-performance size
exclusion chromatography of polar compounds in heated and
non-heated fats, Fat Science and Technology
90: 308-311, 1988).
- Formación de polímeros, expresados como % del
peso total del aceite, medidos según según el método estándar de
la International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC, 1992,
obra citada).
Los resultados se muestran en la Tabla 3.
Claims (29)
1. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad con un contenido en ácidos grasos saturados (ácido
palmítico y ácido esteárico) entre el 15% y el 45% del total de
ácidos grasos presentes en el aceite, un contenido en ácido oleico
entre el 45% y el 75% del total de ácidos grasos presentes en el
aceite, y un contenido en la suma de
gamma-tocoferol y delta-tocoferol
superior al 85% del total de tocoferoles presentes en el
aceite.
2. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según la reivindicación 1, caracterizado
porque el contenido en alfa-tocoferol es inferior al
15% del total de tocoferoles presentes en el aceite.
3. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según la reivindicación 1, caracterizado
porque el contenido en ácido esteárico es superior al 15% del total
de ácidos grasos presentes en el aceite.
4. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según la reivindicación 1, caracterizado
porque el contenido en ácido esteárico es superior al 25% del total
de ácidos grasos presentes en el aceite.
5. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según la reivindicación 1, caracterizado
porque el contenido en ácido esteárico es superior al 35% del total
de ácidos grasos presentes en el aceite.
6. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según la reivindicación 1, caracterizado
porque el contenido en ácido palmítico es superior al 15% del total
de ácidos grasos presentes en el aceite.
7. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad, según la reivindicación 1, caracterizado
porque el contenido en ácido palmítico es superior al 25% del total
de ácidos grasos presentes en el aceite.
8. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según la reivindicación 1, caracterizado
porque el contenido en ácido palmítico es superior al 35% del total
de ácidos grasos presentes en el aceite.
9. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según la reivindicación 1, caracterizado
porque el contenido en gamma-tocoferol es superior
al 85% del total de tocoferoles presentes en el aceite.
10. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según la reivindicación 1, caracterizado
porque el contenido en gamma-tocoferol es superior
al 95% del total de tocoferoles presentes en el aceite.
11. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según la reivindicación 1, caracterizado
porque el contenido en delta-tocoferol es superior
al 25% del total de tocoferoles presentes en el aceite.
12. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según la reivindicación 1, caracterizado
porque el contenido en delta-tocoferol es superior
al 55% del total de tocoferoles presentes en el aceite.
13. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según la reivindicación 1, caracterizado
porque el contenido en delta-tocoferol es superior
al 75% del total de tocoferoles presentes en el aceite.
14. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según la reivindicación 1, caracterizado
porque el contenido en ácido palmitoleico es superior al 5% del
total de ácidos grasos presentes en el aceite.
15. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según la reivindicación 1, caracterizado
porque el contenido en ácido palmitoleico es superior al 10% del
total de ácidos grasos presentes en el aceite.
16. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según la reivindicación 1, caracterizado
porque el contenido en ácido linoleico es inferior al 10% del total
de ácidos grasos presentes en el aceite, preferentemente inferior
al 5% del total de ácidos grasos presentes en el aceite.
17. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16
caracterizado porque el contenido total en tocoferoles es
superior a 500 mg por kg de aceite, preferentemente superior a 750
mg por kg de aceite y más preferentemente superior a 1250 mg por kg
de aceite.
18. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17,
caracterizado porque el indice de estabilidad oxidativa
medido en un aparato Rancimat modelo 743 (Metrohm AG, Herisau,
Suiza) tras un periodo de inducción de 10 horas a una temperatura
de 110ºC sobre el aceite sin refinar es superior a 35 horas,
preferentemente superior a 50 horas y más preferentemente superior
a 75 horas.
19. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17,
en el que el índice de estabilidad oxidativa medido en un aparato
Rancimat modelo 743 (Metrohm AG, Herisau, Suiza) tras un período de
inducción de 10 horas a una temperatura de 110ºC sobre el aceite
sin refinar es superior a 100 horas, preferentemente superior a 120
horas.
20. Aceite de semilla de girasol con elevada
termoestabilidad según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19
caracterizado porque es obtenible a partir de la extracción
de semillas de girasol de la línea de semillas
IAS-1265, depositada el 20 de marzo de 2007 en el
NCIMB (National Collection of Industrial, Marine and Food
Bacteria) Ltd., Aberdeen, Escocia, con número de acceso
NCIMB-41477.
21. Mezclas de aceites que contienen un aceite
de semilla de girasol según cualquiera de las reivindicaciones 1 a
20.
22. Harina obtenida como el residuo del proceso
de extracción de un aceite de semilla de girasol según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 20..
23. Semillas de girasol caracterizadas
porque contienen un aceite con las características de ácidos
grasos y tocoferoles descritas en las reivindicaciones 1 a 20.
24. Semillas de girasol según la reivindicación
23, caracterizadas porque las plantas a las que dan lugar
tras su germinación contienen en sus semillas, al ser
autofecundadas, un aceite con las características de ácidos grasos y
tocoferoles descritas en las reivindicaciones 1 a 20, con
independencia de las condiciones de cultivo de las plantas.
25. Semillas de girasol según la reivindicación
23 caracterizadas porque la línea de la que proceden es la
línea de girasol es IAS-1265, depositada con fecha
20 de Marzo de 2007 en el banco de semillas de NCIMB Ltd.,
Aberdeen, Escocia, con el número de acceso
NCIMB-41477.
26. Plantas de girasol (Helianthus annuus
L.) que al ser autofecundadas producen semillas que contienen un
aceite con las características de ácidos grasos y tocoferoles
descritas en las reivindicaciones 1 a 20.
27. Utilización de semillas de girasol según las
reivindicaciones 23 a 25 para la obtención de aceite descrito en
las reivindicaciones 1 a 20.
28. Utilización de aceite de girasol según las
reivindicaciones 1 a 20 para la alimentación humana y animal.
29. Utilización de aceite de girasol según las
reivindicaciones 1 a 20 para la elaboración de biolubricantes y
biocombustibles.
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