ES2569132A1 - Método para la obtención de extractos que comprenden compuestos hidroxicinamicos a partir de residuos vegetales - Google Patents

Método para la obtención de extractos que comprenden compuestos hidroxicinamicos a partir de residuos vegetales Download PDF

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Abstract

Método para la obtención de extractos que comprenden compuestos hidroxicinámicos a partir de residuos vegetales. Un método para obtener un extracto que comprende ácidos hidroxicinámicos, caracterizado porque el método utiliza como materia prima uno o más residuos vegetales de la elaboración de productos alimentarios vegetales, y comprende: a) seleccionar al menos un residuo de al menos una especie vegetal, b) extraer los ácidos hidroxicinámicos presentes en el residuo, c) separar la fase líquida principal que comprende los compuestos extraídos de los sólidos, d) clarificar la fase líquida obtenida en la etapa c), y e) concentrar la fase líquida clarificada. Así como el extracto obtenido por dicho método de obtención, y las formulaciones que comprenden este extracto.

Description

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METODO PARA LA OBTENCION DE EXTRACTOS QUE COMPRENDEN COMPUESTOS HIDROXICINAMICOS A PARTIR DE RESIDUOS VEGETALES
SECTOR DE LA TECNICA
La presente solicitud de patente describe un metodo para la obtencion de extractos que comprenden acidos hidroxicinamicos tal como acido ferulico, cafeico, p-cumarico o clorogenico, a partir de los residuos generados en la valoracion comercial de diferentes especies vegetales, en particular plantas de alto interes economico, dando asl un valor anadido a estos residuos y obteniendo productos con reducidos costes de production.
Adicionalmente, la presente solicitud de patente se refiere a la utilization de los extractos obtenidos, solos o combinados entre si, en aplicaciones alimentarias, cosmeticas o farmaceuticas.
ANTECEDENTES
La revolution industrial y la mejora de procesos lograda a lo largo del siglo XX y hasta el presente, se ha traducido en la industria de la alimentation en una gran mejora de la conservacion de los alimentos y la prolongacion de la vida media de los mismos, garantizando asl una mejor y mayor disponibilidad de los alimentos y, por tanto, una mayor calidad de vida de un gran porcentaje de la poblacion, particularmente del mundo occidental.
Paralelamente en el mundo de la cosmetica y la farmacia, con la potenciacion de la industria y el desarrollo de la slntesis de compuestos a fin de disponer de mayor capacidad de abastecimiento y alcanzar a un numero mayor de poblacion, aquellos productos procedentes de las plantas quedaron en el olvido.
Mediante la purification de los alimentos, tratamientos termicos y la adicion de aditivos obtenidos en su mayorla por via sintetica, se consiguio una mayor conservacion de los alimentos. Sin embargo, la aplicacion de estos procesos tambien tuvo consecuencias negativas, en particular, la perdida de componentes minoritarios cuya funcion biologica se desprecio o minusvaloro, concentrandose la industria alimentaria solo en los macroconstituyentes, es decir, llpidos, protelnas y carbohidratos. Por otra parte, en las
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industrias farmaceutica y cosmetica se desarrollaron, mas que nuevas moleculas, moleculas derivadas de las ya conocidas, modificadas con objeto de potenciar sus efectos. Sin embargo, los compuestos procedentes de fuentes naturales no se consideraron, entre otros factores, porque resultaban caras.
El mundo vegetal se caracteriza por estar permanentemente expuesto al entorno y, por tanto, sometido a la inclemencia del mismo, a la accion y efectos de las radiaciones solares, a las agresiones de los entornos cambiantes, tal como sequias, insolaciones, ataques de patogenos, insectos y predadores, etc. Dada su naturaleza, la huida de los vegetales a otras zonas no es viable, siendo su supervivencia dependiente de la capacidad de disponer o generar elementos protectores que le permitan soportar tales circunstancias. Por ello, practicamente todas las especies vegetales poseen compuestos o familias de compuestos con propiedades protectoras. Estudios recientes han demostrado que estos compuestos, conocidos actualmente con el nombre generico de Fitoqulmicos, aunque no son nutrientes esenciales, tambien son utiles para el ser humano.
La lista de compuestos fitoqulmicos es muy extensa, y entre ellos cabe destacar los siguientes grupos: terpenoides (isoprenoides), compuestos fenolicos, glucosinolatos, betalainas, clorofilas, otros acidos organicos e inhibidores de proteasas. Entre los compuestos fenolicos se pueden encontrar monofenoles naturales, polifenoles o acidos aromaticos.
La presencia de compuestos fitoqulmicos en los alimentos depende del estado de conservacion y del tratamiento al que han sido sometidos dichos alimentos.
Por otro lado, la sociedad actual se caracteriza por haber adquirido habitos dietarios insanos y desequilibrados, siendo esto un factor importante en el desarrollo de enfermedades como la obesidad, diabetes, hipertension, problemas cardiovasculares, ictus, y varios tipos de cancer. Diversos estudios epidemiologicos y bioqulmicos han demostrado que la ingesta regular de alimentos naturales esta asociada con la mejora de estas afecciones o enfermedades, as! con aquellas afecciones ligadas al envejecimiento. La proteccion aportada por frutas y verduras se ha atribuido a la presencia de vitaminas antioxidantes (grupos C, E y provitaminas A), aunque los ultimos estudios senalan como responsables de estas acciones a los compuestos fenolicos, muy presentes en las plantas compuestas. (Garcia-Salas, Patricia et al., “Phenolic-Compound-Extraction Systems for Fruit and Vegetable Samples”, Molecules 2010, 15, 8813-8826)
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Estos compuestos fenolicos estan ampliamente distribuidos en las plantas y contribuyen a la calidad organoleptica y nutritiva de frutas y verduras. En particular, contribuyen a su color, gusto, aroma, olor y son los responsables de su astringencia y amargor. El grado de madurez y la exposicion a la luz de frutas y verduras afectan al contenido de compuestos 5 fenolicos y, por tanto, a la calidad y efectos que estos producen. La qulmica de los compuestos fenolicos es muy compleja debido a su gran capacidad de reaccionar con otros compuestos y consigo mismos, por lo que constituyen un grupo muy complejo y con fuertes acciones sinergicas, de forma que los efectos detectados generalmente se debe al conjunto de los compuestos fenolicos presentes en un producto. Debido a estas caracterlsticas, a 10 estos compuestos fenolicos se les denomina de forma conjunta como “compuestos polifenolicos”.
Bajo el termino polifenol de incluyen mas de 8000 compuestos con una gran diversidad estructural, aunque todos ellos poseen como mlnimo un anillo aromatico con uno o mas 15 grupos hidroxilo. Los polifenoles se pueden dividir en clases diferentes dependiendo de su estructura basica; las principales familias quedan indicadas en la tabla siguiente:
Numero de Carbonos
Estructura basica Clase
Ca
<vJ^OH Fenoles simples
Benzoquinonas
0 O) 1 p
C^co°h Acido Benzoico
Ca-C2
Orr0"- '—/ 0 Acetofenonas
/=\ XOOH
Acido Fenilacetico
Ca-C3
Acido Cinamico
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Fenilpropeno
Cumarinas
Cromonas
C6-C4
O
O
Naftoquinonas
C6-C1-C6
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Xantonas
C6-C2-C6
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Estilbenos
Antraquinonas
C6-C3-C6
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Flavonoides
C6-C4-C6
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Lignanos, Noeolignanos
(C6-Cl)n
Pollmeros heterogeneos compuestos de acidos fenolicos y azucares simples
Taninos Hidrolizables
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(C6-C2)n
Pollmeros aromaticos altamente enlazados entre si
Ligninas
A los compuestos polifenolicos se le han asignado propiedades anticarcinogenicas, antiinflamatorias, antibacterianas, reguladores de las actividades enzimaticas y como potentes antioxidantes.
Entre los acidos polifenolicos cabe destacar dos grupos principales: los derivados del acido benzoico (C6-C1) y los derivados del acido cinamico (C6-C3). Estos compuestos aparecen de forma predominante, respectivamente, como acidos hidroxibenzoicos y acidos hidroxicinamicos, tanto en su forma libre como conjugada.
Los acidos hidroxicinamicos se consideran constituyentes estructurales y funcionales de las paredes celulares de las plantas. Adicionalmente, son ingredientes bioactivos de la dieta. Estudios recientes muestran sus efectos como agentes preventivos o terapeuticos en ciertas enfermedades relacionadas con el estres oxidativo, tal como la arterioesclerosis, las inflamaciones o el cancer, asl como importantes efectos cardioprotectores, anti-obesidad y antidiabeticos. Adicionalmente, los acidos hidroxicinamicos presentan efectos sinergicos muy positivos en muchas de las enfermedades modernas. Por otro lado, diferentes estudios muestran la dependencia entre la capacidad antioxidante de los acidos hidroxicinamicos y la posicion de los grupos hidroxilo en la estructura, en particular, la presencia de grupos hidroxilo en la estructura aromatica de estos compuestos da lugar a una mayor capacidad antioxidante.
La familia de acidos hidroxicinamicos es muy extensa, que se puede dividir en 4 subgrupos principales: agliconas, esteres, formas oligomericas y conjugados con co-enzima A.
A su vez, las aglicones se pueden seleccionar del grupo que consiste en acido cinamico (el precursor de esta familia), acidos monohidroxicinamicos tal como acido p-cumarico, acido o- cumarico y acido m-cumarico; acidos dihidroxicinamicos tal como acido cafeico (3,4-acido dihidroxicinamico), acido umbelico (acido 2,4-dihidroxicinamico), acido 2,3-dihidroxicinamico, acido 2,5-dihidroxicinamico y acido 3,5-dihidroxicinamico; acidos trihidroxicinamicos tal como acido 3,4,5-trihidroxicinamico y acido 3,4,6-trihidroxicinamico; formas O-metiladas tal como acido ferulico,acido 5-hidroxiferulico y acido sinaptico; y otros tal como Plicatin A y Plicatin B.
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Por otro lado, el subgrupo de los esteres se pueden seleccionar del grupo que consiste en esteres tipo glucosido, esteres de acido tartarico, otros esteres de acido cafeico y glucosidos feniletanoides de cafeoil (GPG segun sus siglas en ingles, Caffeoyl phenylethanoid glycoside). A su vez, los esteres tipo glucosido se pueden seleccionar del grupo que consiste en esteres de acido cafeico con ciclitoles y glucosidos. De forma mas especlfica, los esteres de acido cafeico con ciclitoles se pueden seleccionar del grupo que consiste en esteres de acido qulnico tal como acido clorogenico (acido 3-cafeoilquinico), acido criptoclorogenico (acido 4-O-cafeoilquinico), acido neoclorogenico (acido 5-O-cafeoilquinico), cianarina (acido 1,5-dicafeoilquinico), acido 3,4-dicafeoilqulnico y acido 3,5-dicafeoilqulnico; y esteres de acido shiklmico tal como el acido dactillfrico (acido 3-O-cafeoilshiklmico). Por otro lado, los glucosidos se pueden seleccionar del grupo que consisten en glucosido de acido ferulico, glucosido de acido p-cumarico y 1-sinapoil-D-glucosa.
Los esteres de acido tartarico se pueden seleccionar del grupo que consiste en acido caftarico, acido cicorico (acido dicafeoiltartarico), acido coutarico, acido fertarico y acido caftarico conjugado con glutation (producto de reaccion de la uva). Los otros esteres con acido cafeico se pueden seleccionar del grupo que consiste en acido cafeoilmalico, cafeato de etilo, cafeato de metilo, ester fenetilo del acido cafeico (CAPE segun sus siglas en ingles, Caffeic acid phenethyl ester) y acido rosmarlnico (ester de acido lactico con 3,4- dihidroxifenilo).
Los glucosidos feniletanoides de cafeoil (CPG) se pueden seleccionar del grupo que consiste en equinacosido, calceolarioside A, B, C y F, chiritoside A, B y C, cistanoside A, B, C, D, E, F, G y H, conandroside, myconoside, pauoifloside, plantainoside A, plantamajoside, tubulosiede B, verbascoside tal como isoverbascoside y 2'-acetilverbascoside.
Los acidos hidroxicinamicos comprendidos en el subgrupo de las formas oligomericas se pueden seleccionar del grupo que consiste en dlmeros, en particular, acidos diferulicos (DIFA segun sus siglas en ingles, diferulic acids) tal como acido 5,5'-diferulico, acido 8-O-4'- diferulico, acido 8,5'-diferulico, 8,5'-DIFA (DC), 8,5'-DIFA (BF) y acido 8,8'-diferulico; trlmeros, en particular, acidos triferulicos tal como 5-5', acido 8'-O-4"-triferulico; y tetrameros tal como acidos tetraferulicos.
Por ultimo, los conjugados con coenzima A se pueden seleccionar del grupo que consiste en cafeoil-coenzima A, cinamoil-coenzima A y cumaril-coenzyma A.
Entre los acidos hidroxicinamicos mencionados anteriormente, los mas importantes y significativos son los acidos cafeico, clorogenico, ferulico, sinaptico y p-cumarico; sus estructuras quimicas se presentan a continuation. La presencia de estos compuestos y su concentration se usa como indicador action terapeutica o biologica estudiada, aunque los 5 efectos generalmente son debidos a la accion sinergica de estos compuestos y otros derivados hidroxicinamicos que habitualmente estan presentes en menor cantidad.
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OCH3
OH
HO-C H
acido cdfeico
acido ferulico
HOOC-\
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acido clorogenico
acido sinapico
acido p-cumanco
10 Por todas las propiedades senaladas se ha producido un renovado interes en los acidos hidroxicinamicos en aplicaciones dieteticas y nutricionales en el sector de la alimentation funcional, en el sector farmaceutico debido a sus efectos terapeuticos, y en la industria cosmetica por sus propiedades antioxidantes y como protectores de rayos UV.
15 Tal como se ha mencionado anteriormente, los acidos hidroxicinamicos se encuentran muy ampliamente distribuidos en las plantas. Sin embargo su presencia se da en muy bajas proporciones en relacion a la masa total del vegetal, por lo que solo un consumo regular y significativo de productos ricos en estos compuestos permite garantizar una ingesta adecuada para lograr los efectos protectores deseados.
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Muchas de las cosechas ampliamente extendidas para la produccion de alimentos son de especies que poseen, ademas de los elementos nutricionales propios, niveles relativamente elevados de compuestos polifenolicos. La mayor parte de los productos alimentarios de este tipo son sometidos a transformaciones industriales, con la finalidad de mejorar su vida media y facilitar la distribution a un segmento mas amplio de la poblacion.
Los efectos beneficiosos de los compuestos polifenolicos que poseen requieren del consumo regular y significativo de cantidades importantes del producto, puesto que sino no se alcanzan las dosis necesarias para obtener. Por ello es por lo que cada dla es mas frecuente el refuerzo de los productos elaborados con ingredientes selectivos que permiten alcanzar las dosis necesarias con mayor facilidad; alternativamente se incorporan a la dieta otros productos que la complementan con los mismos efectos.
Sin embargo, la obtencion de los compuestos polifenolicos tal como acidos hidroxicinamicos para el enriquecimiento de otras composiciones resulta un proceso caro debido a la baja disponibilidad de materias vegetales aptas para ser extraldas de forma efectiva, asl como el alto precio que tiene el producto cosechado debido a su mayor rentabilidad como alimento base.
La industrialization de la produccion de alimentos de origen vegetal se centra en la manipulacion, conservacion y preparacion de la parte de la planta que es susceptible de ser consumida, por lo que se generan importantes cantidades de residuos que frecuentemente causan problemas medioambientales y cuyo aprovechamiento resulta complicado y poco eficiente. En funcion de la especie considerada, las cantidades de residuos que se generan pueden variar desde el 25% hasta un 85%, (M.T. Torres-Mancera et al. ’’Enzymatic Extraction of hydroxycinnamic acids from Coffee Pulp”, Food Technol. Biotechnol. (2011) 49 (3) 369-373; Gaafar, A. A. et al., Phenolic Compounds from Artichoke (Cynara scolymus L.) Byproducts and their Antimicrobial Activities, Journal of Biology, Agriculture and Healthcare, Vol.3, No.12, 2013, 1-7; Usman A. et al., “Effect of Soxhlet and ultrasound assisted extraction on antioxidant activity of pomegranate peel extract”, International Journal of Food and Nutritional Sciences (IJFNS), Vol.3, Iss.6, Oct-Dec 2014; Sumaya-Martlnez, Ma. T. et al. "Red de Valor del Mango y sus desechos con base en las propiedades Nutricionales y funcionales”. Revista Mexicana de Agronegocios. Quinta Epoca. Ano XVI. Volumen 30. Enero-junio del 2012) siendo por ello volumenes muy importantes.
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En la industrialization de un producto de origen vegetal, los mayores costes corresponden a la valoracion de la materia prima en el campo, pero cada dia son mas importantes los costes asociados con la recoleccion, clasificacion, transporte y manipulation de estos alimentos. En el metodo que se describe en esta solicitud de patente se utiliza como materia prima aquellos materiales residuales generados durante la preparation y manipulation del producto alimentario de origen vegetal. De esta forma, los principales factores de coste son absorbidos por el producto alimentario que va a ser elaborado, es decir, la fruta o verdura cosechada, y los costes asociados con las labores de recoleccion y concentration de la masa vegetal residual, materia prima del metodo de la presente invention, quedan reducidos a los entornos industriales en donde se procesa el alimento.
En el estado de la tecnica se conocen extractos que comprenden derivados polifenolicos obtenidos a partir de material vegetal. Por ejemplo, la solicitud de patente US 2004/0097584 A1 describe la estimulacion de los Linfocitos T a partir de uno o varios extractos de plantas que contienen acido clorogenico o sus derivados funcionales, mencionando como plantas de origen Equinaceas, Ginseng, Cafe verde, Cacao verde, espino blanco, te verde, alcachofa, sauco, arnica, Phoenix spp, Butia Capitata, diente de leon, mezclas de dicotylus y abedul. Sin embargo, en esta solicitud se parte de la planta entera y no se describe ningun proceso extractivo ni de concentration espetifico.
Por otro lado, la solicitud de patente US 2011/0237533 A1 describe la production de un nuevo complejo polifenolico inhibidor de la actividad de la lipasa, asi como su uso en preparaciones alimentarias y farmaceuticas, pero la obtencion de los mismos la hacen mediante la combinacion/reaccion de un compuesto natural rico en flavonoides con otros ricos en derivados del acido cafeico, galico o clorogenico, y/o derivados de la catequina reaccionando con polifenoloxidasa.
En la solicitud WO 98/01143 se establecen nuevos usos de los extractos de alcachofa combinado con otros derivados de la equinacea para el tratamiento de enfermedades o como paliativos de otros tratamientos o coadyuvantes en otros tratamientos agresivos. Sin embargo, en esta solicitud no se especifica la fuente, es decir, que parte de la alcachofa se utiliza como producto de partida, ni el modo de obtencion de los extractos.
La solicitud WO 2008/105023 (EP 2131681 B1) describe un procedimiento para la obtencion de extractos purificados a partir de los residuos de la industrialization de la alcachofa.
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Adicionalmente, en esta solicitud se describe el uso del extracto obtenido tanto en alimentacion como cosmetica y farmacia.
Por otro lado, la solicitud WO 2013/088203 A1 describe la obtencion de un concentrado obtenido a partir de las aguas de lavado generadas con el beneficiado humedo de la cereza del cafe, rico en azucares y con el objetivo de obtener un jarabe azucarado con ciertas propiedades antioxidantes. Esta solicitud de patente se focaliza en los factores de aprovechamiento de residuos como via de reduction del coste medioambiental a traves del reciclado de solidos como abonos.
WO 2014/0830032 A1 establece un proceso para la obtencion de pectina de la cereza del cafe verde mediante extraction y tratamiento enzimatico.
Diversas patentes WO 2006/093114 A1 y WO 2011/155505 A1, de los anos 2006 y 2011 respectivamente tratan de la obtencion de preparaciones de acido clorogenico, sin cafelna, a partir de cafe en grano verde o tostado.
Con la CN 103520228 A publicada en 2014 se trata de utilizar los extractos crudos de mango como base para la preparacion de medicamentos con actividad cardiovascular.
Finalmente la patente CN 16344853 A del ano 2005 trata de establecer el residuo de la production de tabaco como fuente alternativa de obtencion de acido clorogenico mediante su extraccion del material residual y posterior purification para la obtencion del producto purificado mediante tecnicas de ultrasonidos y microondas y disolventes selectivos.
La patente CN 103204765 A, trata de obtener simultaneamente solanesol y acido clorogenico con extraccion hidroalcoholica y posterior filtration con membranas ceramicas, redisoluciones selectivas y el uso de cromatografla en columna.
DESCRIPCION
En un primer aspecto, la presente solicitud de patente se refiere a un metodo para obtener un extracto que comprende acidos hidroxicinamicos, caracterizado porque el metodo utiliza como materia prima uno o mas residuos vegetales de la elaboration de productos alimentarios vegetales, y comprende:
a) seleccionar al menos un residuo de al menos una especie vegetal,
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b) extraer los acidos hidroxicinamicos presentes en el residuo por una tecnica seleccionada del grupo que consiste en lavado, decoccion, maceracion, percolacion y una combination cualquiera de las anteriores,
c) separar la fase llquida principal que comprende los compuestos extraldos de los solidos con un tamano superior a 2 mm,
d) clarificar la fase llquida obtenida en la etapa c), y
e) concentrar la fase llquida clarificada.
El metodo que se describe en la presente invention permite obtener un extracto que comprende acidos hidroxicinamicos. En particular, el metodo de la presente invencion permite obtener un extracto con un enriquecimiento de al menos 5 veces respecto a la concentration de acidos hidroxicinamicos presentes en el residuo utilizado como material de partida, donde la proportion de los diferentes acidos hidroxicinamicos dependera en gran medida de la especie o especies vegetales utilizadas como producto de partida.
As! pues, el metodo de obtencion de un extracto que comprende acidos hidroxicinamicos que se describe en esta solicitud de patente utiliza como materia prima un residuo del procesado o aprovechamiento industrial de productos alimentarios vegetales tal como frutas o vegetales. En particular, las materias primas utilizadas pueden ser las pieles, hojas, tallos, bracteas, pulpa, envoltorios, producto rechazado y en general los restos del procesado de la especie vegetal a considerar. Generalmente la cantidad de compuestos polifenolicos, en particular acidos hidroxicinamicos, de estos materiales de residuo pueden variar respecto al alimento en si, siendo en algunos casos menor, mientras que en otros casos el contenido de estos compuestos puede ser igual o incluso superior en el material de residuo que en la verdura, fruta o tallo de la planta aprovechada como alimento.
La election de la especie vegetal, o de la combinacion de especies, de partida viene condicionada por la actividad que interese en el extracto obtenido. La actividad de los compuestos denominados como acidos hidroxicinamicos y sus derivados es cada dla fuente de nuevos descubrimientos, ya que sus propiedades antioxidantes y su actividad biologica los hacen muy interesantes en multitud de aplicaciones. En particular, en el sector alimentario estos compuestos pueden mejorar las propiedades gustativas de un alimento, por ejemplo, actuando como potenciadores de sabor o enmascaradores de gustos; as! mismo tambien pueden ejercer funciones protectoras, por ejemplo, como antioxidantes, antiradicales libres, etc. Por otro lado, en los sectores de la cosmetica y farmacia los acidos
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hidroxicinamicos son interesantes debido a su capacidad de potenciar el sistema inmunologico, o actuar como anticarcinogenico, cardioprotector, anidiabetico, etc.
Los efectos terapeuticos mencionados anteriormente son consecuencia de la actividad sinergica del conjunto de acidos hidroxicinamicos, y en ocasiones tambien en combination con otros compuestos polifenolicos, que se encuentran en una planta. De hecho, en ocasiones resulta beneficioso obtener una combinacion de extractos de diferentes plantas, debido a que se obtienen mejores resultados al combinar la action de las diferentes moleculas existentes en cada uno de estos extractos. Tal como se ha mencionado anteriormente, se pueden identificar compuestos que actuen como indicadores o marcadores de la concentration o riqueza de compuestos antioxidantes y por tanto de la accion esperada, siendo los acidos hidroxicinamicos mas utilizados para este fin: el acido clorogenico, acido cafeico, acido ferulico y acido p-cumarico. De entre estos, el mas utilizado como marcador es el acido clorogenico, aunque bajo esta denomination generalmente queda recogido el propio acido clorogenico y aquellos otros compuestos con propiedades funcionales analogas (en general esteres del acido qulnico).
Las especies vegetales preferidas para utilizar como materia prima en el metodo de la presente invention son aquellas que presentan acidos hidroxicinamicos entre sus compuestos mayoritarios y, adicionalmente, existe al menos un proceso de industrialization asociado a la explotacion de dicha especie vegetal y, como resultado, se pueden obtener residuos derivados de este proceso de industrializacion concentrados en el punto de transformacion. De esta forma, el metodo que se describe en esta solicitud de patente permite obtener un extracto que comprende acidos hidroxicinamicos a un coste reducido, a la vez que se aumenta la rentabilidad del proceso de industrializacion de la especie vegetal en cuestion y se contribuye a eliminar o reducir el impacto medioambiental de dicho proceso de industrializacion, al revalorizar los residuos obtenidos en dicho proceso.
Estos materiales de residuo pueden ser pieles, hojas, tallos, bracteas, pulpa, envoltorios, producto rechazado y, en general, cualquier residuo vegetal obtenido durante el procesamiento de la especie vegetal.
En consecuencia, las especies vegetales preferidas para utilizar en el metodo de obtencion de un extracto que comprende acidos hidroxicinamicos son la alcachofa (Cynara scolymus), en cuyo procesamiento se genera mas de un 75% de restos de bracteas, hojas receptaculos y tallos; la berenjena (Solanum Melongena) y en general las solanaceas, ya que se puede
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utilizar la piel, hojas y tallos como residuo de partida en el metodo de la invencion; el cafe verde (Coffea arabica) y del Maqui (Aristotelia chilensis), cuyo procesado da lugar a bayas, cerezas, pulpa y mucllagos como residuos aprovechables en el metodo de la presente invencion; el granado (Punica granatum) y el mango (Mangifera indica L.), de los que se puede aprovechar la piel, corteza y pulpa; y el tabaco (Necotiana tabacum), ya que se pueden utilizar las hojas, polvillo, tronquitos y material de rechazo obtenidos en su procesamiento como material de partida en el metodo de la presente invencion. Adicionalmente, tambien pueden utilizarse como materia prima residuos obtenidos en el procesado o aprovechamiento industrial de arandanos, acai, baya de Goyi, acerola, noni, pera, mangostan, berza, coliarabano, bimi (brocolini), ajo negro, yerba mate, apio y las plantas del grupo de la salvia.
Con objeto de garantizar que los residuos vegetales son adecuados para utilizar como materia prima en el metodo de la presente invencion, preferentemente se someten a un analisis de control de calidad previamente a su utilization. Este analisis puede comprender la determination de su actividad en agua, el estado de madurez y conservation del material residual, la presencia de esteres libres de degradation y la contamination.
Los residuos vegetales que constituyen las materias primas del metodo de la invencion preferentemente se someten a un pre-tratamiento previo a la etapa b) para facilitar el proceso extractivo. En particular, estos residuos pueden ser desecados parcialmente para facilitar su manipulation, lo cual se puede hacer por via natural, es decir, secado solar, o artificial por corriente de aire a una temperatura no superior a 75°C, preferentemente inferior a 50 °C. Preferentemente, este proceso de secado tiene lugar hasta que el residuo alcanza una humedad inferior al 70%, preferentemente entre 40-50% aun mas preferentemente inferior al 40%, cantidades expresadas en porcentaje de agua en peso respecto al peso total del residuo.
Adicionalmente, a fin de mejorar la superficie de contacto durante el proceso de extraction y, en consecuencia, mejorar la eficacia de este proceso, el pre-tratamiento puede comprender trocear los residuos vegetales a un tamano de partlcula inferior a 10 cm, preferentemente entre 2-4 cm, mas preferentemente menor de 20 mm e idealmente inferior a 10 mm.
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Para materiales residuales procedentes del despulpado de bayas o cerezas se utilizan preferentemente estos materiales directamente, o bien se realiza su troceado en humedo, es decir, en presencia de agua, con objeto de aumentar la eficacia del proceso de extraction.
La extraccion de los acidos hidroxicinamicos se efectua por lavado, decoction, maceration y/o percolation de los residuos opcionalmente pre-tratados tal como se ha indicado anteriormente. Esta extraccion puede tener lugar con un disolvente puro o con mezcla formada por dos solventes seleccionados del grupo que consiste en agua, metanol, etanol, acetona y acetato de etilo. Preferentemente, se utiliza agua o una mezcla de disolvente y agua en proporciones disolvente:agua que pueden variar del 20:1 al 1:20; preferentemente de 10:1 a 1:10 y mas preferentemente de 5:1 a 1:2. Las soluciones de extraccion pueden ser neutras, acidas o basicas, mediante la adicion de una cantidad entre 0 y 5%, preferentemente entre 0 y 2% de un reactivo seleccionado del grupo que consiste en acido clorhldrico (ClH), acido acetico (AcH), sosa caustica (hidroxido sodico: NaOH), amoniaco (NH3) y hidroxido potasico (KOH), pudiendo incluso usarse carbonato calcico o sodico para ese mismo objetivo, y ajustando el pH final entre 3-10.
La temperatura del proceso de extraccion puede variar entre 15°C y 95 °C, con preferencia entre 20 °C y 65 °C, pudiendo variar los tiempos de contacto entre 15 minutos y 5 horas, preferiblemente entre 1 y 2 horas. Optativamente se pueden utilizar tecnicas de MAE (microondas) o con mayor frecuencia de UAE (ultrasonidos) utilizando frecuencia de ultrasonidos entre 20 y 40 kHz, e intensidad de entre 10-30 W/cm2, opcionalmente con pulsos programados con ciclos de hasta 10-6 seg. y tiempos de contacto inferiores a 1 hora.
Tras el proceso de extraccion, la solution se somete a un proceso de desbastado a fin de separar la fase llquida principal que comprende los compuestos extraldos de los solidos con un tamano superior a 2 mm de, para realizar esta separation se puede utilizar un tamiz vibrante o una centrlfuga de cesta con porosidad igual o mayor a 2 mm.
Los solidos separados en esta etapa c) se pueden someter a una segunda etapa extractiva, preferentemente con las mismas condiciones de la primera realizada en la etapa b) del metodo que se describe en esta solicitud de patente. Una vez finalizadas esta segunda extraccion, se separa la fase llquida segundaria de los solidos con tamano superior a 2 mm, para lo cual tambien se puede emplear un tamiz vibrante o una centrlfuga de cesta con porosidad igual o mayor a 2 mm, y se mezcla la fase llquida secundaria con la fraction principal obtenida anteriormente.
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Los ilquidos obtenidos tras la etapa c) de desbastado se pueden enfriar hasta una temperatura max. de 43 °C, si fuera necesario, y posteriormente se somete a clarification mediante, por ejempio, el uso de centrlfugas de aita eficacia, ultracentrifugacion o filtration con papel o membranas polimericas o no y preferiblemente filtracion de tipo tangencial.
La disolucion asl filtrada se puede concentrar mediante evaporadores a vaclo, bien ebullidores simples o preferentemente sistemas de evaporation a vaclo de pellcula descendente o ascendente, con o sin ayuda de agitation y a temperaturas inferiores a 70°C, preferentemente inferiores a 45°C.
Esta etapa de concentration continua hasta la obtencion de un extracto que comprende acidos hidroxicinamicos, preferentemente como componentes mayoritarios, hasta obtener la concentracion requerida para la aplicacion final del extracto; pudiendo variar preferiblemente desde un 50% en peso de solidos respecto al peso total del extracto concentrado, hasta sequedad. En aquellas materias de partida que comprendan un contenido elevado de azucares la concentracion final del extracto preferentemente se establece de forma que aporte un mlnimo de 66 ° Brix en azucares.
El extracto obtenido por el metodo que se describe en esta solicitud de patente puede utilizarse directamente en forma llquida, o puede secarse hasta formar polvo, por ejemplo utilizando tecnicas de secado spray. De ser asl, se prefiere adicionar maltodextrinas previamente a la etapa de secado para mejorar su textura y estabilidad del polvo obtenido.
En la mayorla de las aplicaciones la calidad obtenida por el metodo de extraction que se describe en esta solicitud de patente es suficiente y permite un amplio espectro de uso. Sin embargo, para algunas aplicaciones particulares, puede requerirse un mayor grado de pureza o concentracion de acidos hidroxicinamicos, en este caso se metodo de la presente invention puede comprender la concentracion a sequedad del extracto en la etapa e), la redisolucion del concentrado obtenido en acetato de etilo, la posterior concentracion de acidos hidroxicinamicos mediante el uso de resinas cromatograficas macroporosas, y la elution con alcohol etllico a una riqueza del 55-65% y previo ajuste del pH a 3-3,5 utilizando acido clorhldrico o acetico, lo que permite una extraccion mas selectiva, filtrado de la disolucion obtenida y cristalizacion de sus componentes dejandolo estatico durante 12 horas. Hasta alcanzar la temperatura ambiente.
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La presente invention tambien se refiere a los extractos que comprenden acidos hidroxicinamicos, preferentemente en una cantidad al menos 5 veces superior a su concentration en el residuo utilizado como material de partida. En particular, este extracto puede comprender como componentes mayoritarios uno o mas acidos hidroxicinamicos seleccionados del grupo que consiste en acido cafeico, acido clorogenico, acido ferulico, acido sinaptico y acido p-cumarico.
Adicionalmente, estos extractos pueden comprender otros principios activos tal como aminoacidos, vitaminas, minerales y compuestos fitoqulmicos escogidos en funcion de la aplicacion final del extracto. Estos principios activos pueden proceder del residuo vegetal utilizado como producto de partida en el metodo de la invencion, o pueden adicionarse posteriormente en alguna de las etapas del metodo que se describe en esta solicitud de patente.
Adicionalmente, la presente invencion tambien se refiere al uso de los extractos obtenidos por el metodo que se describe en esta solicitud de patente en la industria alimentaria, farmaceutica o cosmetica. En particular, pueden utilizarse en el sector alimentario para mejorar las propiedades gustativas de un alimento, por ejemplo, actuando como potenciadores de sabor o enmascaradores de gustos; as! mismo tambien pueden ejercer funciones protectoras del alimento, por ejemplo, como antioxidantes, antiradicales libres, etc. Por otro lado, en los sectores de la cosmetica y farmacia los extractos obtenidos por el metodo de la presente invencion pueden utilizarse para potenciar el sistema inmunologico, o para actuar como anticarcinogenico, cardioprotector o antidiabetico.
La presente invencion tambien se refiere a una formulation, en particular a una formulation alimentaria, cosmetica o farmaceutica, que comprende el extracto obtenido por el metodo que se describe en esta solicitud de patente. Esta formulacion puede comprender adicionalmente otros principios activos tal como, por ejemplo, aminoacidos, vitaminas, minerales y compuestos fitoqulmicos escogidos en funcion de la aplicacion final de la formulacion.
Esta formulacion farmaceutica puede ser un producto disenado para aplicar en medicina ortomolecular, es decir, productos especiales dedicados a la rehabilitation celular, aportando los nutrientes necesario para el organismo. La medicina ortomolecular tuvo su origen con el biologo frances Louis de Brouwer, doctor en medicina y biologo molecular, consultor internacional para la Salud y la Oncologla de la ONU y la UNESCO. Los
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fundamentos ortomoleculares estan basados en los trabajos de cuatro cientificos ejemplares: Alvert Szent Gyorgi, Otto Warburg, Everett Storey y Linus Pauling, que comparten 7 premios Novel.
Asl mismo, la presente solicitud de patente tambien se refiere al extracto obtenido por el procedimiento que se describe, o una formulacion que comprende dicho extracto, para utilizar en medicina. En particular, para utilizar en el tratamiento o prevencion de un enfermedad que requiera potenciar el sistema inmunologico, o para tratar o prevenir un cancer, enfermedad cardiovascular o diabetes.
Estas formulaciones se pueden obtener mediante mezcla y homogenizacion de los diferentes ingredientes que las comprenden en instalaciones adecuadas para ello. En particular en salas blancas que cumplan con las normas GMP, Norma DIN EN ISO 16644-1.
En algunas realizaciones de la presente invencion, la formulacion puede obtenerse mediante un sistema y proceso de fluidos supercrlticos, para obtener una calidad y pureza de los componentes finales que cumplan con necesidades particulares requeridas por determinadas.
La mezcla y homogenizacion de los diferentes ingredientes de la formulacion puede realizarse mediante la aplicacion de ultrasonidos. Preferentemente, durante un intervalo de tiempo de 16 a 60 minutos, a una temperatura entre 14 y 33 °C.
Una vez obtenida se han mezclado y homogenizado todos los ingredientes, generalmente se realizan los controles de calidad que garantizan la calidad del producto. Preferentemente, estos controles incluyen: determinar la interaction entre los componentes de la formulacion (existencia de sinergismo); control de pH, potencial redox y factores ambientales tal como luz, aire, etc; determinar los Indices de TROLOX/DPPH/ORAC/FRAF, descartar la posible interaccion del extracto con el envase que contendra la formulacion.
Ejemplos
Ejemplo 1: Obtencion de un extracto que comprende acidos hidroxicinamicos partir de hojas de alcachofa
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Para la realization de este ejemplo se seleccionaron branquias y hojas basales de la alcachofa como materia prima. La extraction de los acidos hidroxicinamicos se realizo a 75 °C, mediante recirculation de agua. Posteriormente, se separo la fase llquida principal de los solidos con tamano superior a 2 mm y se realizo una segunda etapa extractiva a partir de los solidos separados, a 75°C y mediante recirculacion de agua. Finalizada la extraccion, se separaron los solidos con tamano superior a 2 mm y se junto la fase llquida extralda con la fase llquida principal obtenida tras la primera etapa extractiva.
A continuation, se clarifico la mezcla de fases llquidas extraldas mediante filtrado convencional utilizando un filtro prensa, y se concentro a vaclo hasta obtener una solution 50 % p/p de solidos. Esta etapa de concentration se realizo a una temperatura maxima de 70°C y usando vaclo (menor 50 mbar). De esta forma, se obtuvo un extracto con una riqueza minima de 4,5 % de acido clorogenico.
Para aquellas aplicaciones que requieran un producto seco, el extracto concentrado obtenido en la etapa anterior se puede secar en estufa de bandejas a vacio.
Ejemplo 2: Gel de Bano reparador celular Agua 54,4%
Tensioactivos 40%
Espesantes 3%
Conservador 0,1%
Perfume 0,7%
Principios activos 0,8%
(*) Extracto que comprende acidos hidroxicinamicos 1%
Ejemplo 3: Serum anti-edad energizarte Agua 87,95%
Espesante 1%
Glicerina 3%
Conservador 0,05%
Agua destilada de Azahar 3%
Principios activos 3%
(*) Extracto que comprende acidos hidroxicinamicos 2%
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Ejemplo 4: Bebida de Tomate Zumo de tomate 95,90%
Zumo de limon 1%
Tabasco 0,7%
Sal de apio 0,4%
(*) Extracto que comprende acidos hidroxicinamicos 2%
Ejemplo 5: Cafe soluble con y sin cafeina
Extracto seco de Cafe 98,90% (obtenido por atomizacion o por liofilizacion)
Vitaminas E y B1 (Tiamina) 0,4%
Magnesio 400mg
(*) Extracto que comprende acidos hidroxicinamicos 0,7%
El cafe soluble con cafeina contiene >0,3%, y el cafe soluble sin cafeina (descafeinado) contiene <0,3%, en ambos casos con un maximo del 5% de humedad.
Ejemplo 6: Suplemento alimenticio en capsulas Dos capsulas vegetales aportan:
Vehlculos (celulosa microcristalina-estearato magnesico vegetal)
Capsula vegetal de hidroxipropil metil celulosa Extractos de plantas y principios activos saludables
Base vegetal en polvo (extracto de boldo, extracto de ginko biloba, alga espirulina) 60mg
Antioxidantes de vegetales/ (*) Extracto que comprende acidos hidroxicinamicos 100mg
Mezcla de tocoferoles 21mg
Zinc 7mg
Riboflavina 5mg
Cobre 1000 microgramos
Selenio 50 microgramos
(*) El extracto utilizado en los ejemplos 2 a 6 se obtuvo siguiendo el metodo descrito en el ejemplo 1.

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    REIVINDICACIONES
    1. - Un metodo para obtener un extracto que comprende acidos hidroxicinamicos, caracterizado porque el metodo utiliza como materia prima uno o mas residuos vegetales de la elaboration de productos alimentarios vegetales, y comprende:
    a) seleccionar al menos un residuo de al menos una especie vegetal,
    b) extraer los acidos hidroxicinamicos presentes en el residuo mediante una tecnica seleccionada del grupo que consiste en lavado, decoction, maceration, percolation y una combinacion cualquiera de las anteriores,
    c) separar la fase llquida principal que comprende los compuestos extraldos de los solidos con un tamano superior a 2 mm,
    d) clarificar la fase llquida obtenida en la etapa c), y
    e) concentrar la fase llquida clarificada.
  2. 2. - El metodo para obtener un extracto segun la reivindicacion 1, donde el residuo vegetal utilizado como materia prima procede del procesado o aprovechamiento industrial de productos alimentarios vegetales.
  3. 3. - El metodo para obtener un extracto segun la reivindicacion 2, donde el residuo vegetal utilizado como materia prima se selecciona del grupo que consiste en pieles, hojas, tallos, bracteas, pulpa, envoltorios y producto rechazado.
  4. 4. - El metodo para obtener un extracto segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el residuo vegetal es de una o mas especies seleccionadas del grupo que consiste en alcachofa (Cynara scolymus), berenjena (Solanum melongena), cafe verde (Coffea arabica), Maqui (Aristotelia chilensis), granado (Punica granatum), mango (Mangifera indica L.), tabacco (Nicotiana tabacum) y una combination cualquiera de las anteriores.
  5. 5. - El metodo para obtener un extracto segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende una etapa adicional de pre-tratamiento del residuo vegetal antes de la etapa b) de extraccion.
  6. 6. - El metodo para obtener un extracto segun la reivindicacion 5, donde el pre-tratamiento comprende secar el residuo vegetal hasta una humedad inferior al 70 %.
    5
    10
    15
    20
    25
    30
  7. 7. - El metodo para obtener un extracto segun una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 6, donde el pre-tratamiento comprende trocear el residuo vegetal a un tamano inferior a 10 cm.
  8. 8. - El metodo para obtener un extracto segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde la etapa de extraccion tiene lugar en agua o en una mezcla disolvente/agua, donde el disolvente se selecciona del grupo que consiste en metanol, etanol, acetona y acetato de etilo.
  9. 9. - El metodo para obtener un extracto segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde la etapa de extraccion tiene lugar entre 15°C y 95 °C.
  10. 10. - El metodo para obtener un extracto segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde los solidos separados en la etapa c) se someten a una segunda extraccion en las mismas condiciones de la extraccion realizada en la etapa b), se separa la fase llquida secundaria de los solidos con un tamano superior a 2 mm , y se mezcla esta fase llquida secundaria con la fase llquida principal obtenida anteriormente.
  11. 11. - El metodo para obtener un extracto segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende una etapa adicional f) donde el llquido concentrado de la etapa e) se transforma en polvo mediante una tecnica de secado por spray.
  12. 12. - Extracto que comprende acidos hidroxicinamicos obtenido por el metodo que se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
  13. 13. - Formulacion que comprende el extracto que comprende acidos hidroxicinamicos que se describe en la reivindicacion 12
  14. 14. - Formulacion segun la reivindicacion 13 que adicionalmente comprende uno o mas principios activos seleccionados del grupo que consiste en aminoacidos, vitaminas, minerales y compuestos fitoqulmicos.
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