ES2612923T3

ES2612923T3 - Antioxidante protector

Info

Publication number: ES2612923T3
Application number: ES08831981.9T
Authority: ES
Inventors: Guro Elise Fredheim; Kristin Sandersen Gretland; Tom Stylo; Rune Buvarp; Bente Seljebakken Klausen; Bernt O. Myrvold; Nils-Olof Nilvebrant; Sidsel Iversby
Original assignee: Borregaard AS
Current assignee: Borregaard AS
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2017-05-19
Anticipated expiration: 2028-09-18
Also published as: BRPI0816436A2; PT2209388T; PL2209388T3; WO2009038477A1; EP2209388A4; EP2209388A1; DK2209388T3; EP2209388B1

Abstract

El uso de lignosulfonato como un estabilizador para antioxidantes orgánicos en materiales orgánicos y/o materiales biológicos en el que la mezcla de antioxidantes incluye un ácido.

Description

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DESCRIPCION

Antioxidante protector

La presente invencion se relaciona con el uso de lignosulfonatos como estabilizadores para antioxidantes organicos. Espedficamente, la invencion se relaciona con el uso de lignosulfonatos como estabilizadores para antioxidantes organicos en materiales organicos y/o materiales biologicos en el que la mezcla antioxidante incluye un acido. En razon a que muchos antioxidantes no estan aprobados para el consumo en grandes cantidades, la presente invencion ofrece una oportunidad para reducir la cantidad agregada de antioxidante debido al efecto sinergico con los lignosulfonatos. Uno de dichos ejemplos es la adicion de etoxiquina que se puede agregar en cantidades reducidas para proporcionar un efecto antioxidante igual que si se agrega junto con lignosulfonato.

De acuerdo con un aspecto de la presente invencion se ha encontrado sorprendentemente que una mezcla de lignosulfonato y etoxiquina, acido rosmarmico u otro antioxidante funcionan mejor que los antioxidantes puros solos. El antioxidante seleccionado parece ser mas estable en el disolvente cuando estan presentes los lignosulfonatos. Adicionalmente los lignosulfonatos mejoran el tiempo de vida de los antioxidantes cuando se agregan a materiales organicos o materiales biologicos. De esta manera la presente invencion tambien relaciona las realizaciones de una composicion que incluyen un antioxidante en combinacion con lignosulfonatos o ligninas sulfonatadas que se van a utilizar como una sustancia antioxidante mejorada para materiales organicos o materiales biologicos y el uso de lignosulfonatos como un aditivo y mejorador para la accion antioxidante de los antioxidantes.

ANTECEDENTES:

La materia organica tiene una fuerte tendencia a reaccionar con el oxfgeno y oxidarse. Esto es cierto para la mayona de materiales organicos comunes, por ejemplo, plasticos, pesticidas, cosmeticos, elastomeros, fibras, combustibles, lubricantes, ensilajes, piensos y alimentos. La oxidacion de materiales organicos tiene lugar mediante una serie de procesos: autooxidacion, biooxidacion, combustion, fotooxidacion. Antioxidantes, inhibidores (de oxidacion) o secuestrantes de oxidacion son compuestos organicos o inorganicos que se agregan a materiales biologicos u organicos oxidables para retardar dicha oxidacion, y en general prologar el tiempo de vida de los sustratos.

Los antioxidantes se clasifican como radicales que capturan (ruptura de cadenas) o reducen peroxidos, que describen los mecanismos mediante los cuales funcionan. Los antioxidantes que capturan radicales funcionan mediante reaccion con la propagacion de radicales libres de oxfgeno en oxidacion. El antioxidante asf compite con el sustrato organico como una fuente de hidrogeno para radicales peroxi en la secuencia de oxidacion. El nuevo compuesto formado debe ser estable y funcionar como un terminador de cadena. Antioxidantes que descomponen el peroxido reducen los productos peroxfdicos e hidroperoxfdicos de oxidacion para la mayona de compuestos inocuos, usualmente alcoholes o eteres.

ANTIOXIDANTES EN ALIMENTOS Y PIENSOS

Los antioxidantes retardan la oxidacion atmosferica y sus efectos de degradacion, extendiendo de esta manera la vida util de los alimentos y piensos. Ejemplos de degradacion oxidativa de alimentos incluyen productos que contienen grasas y aceites en los que la oxidacion producina sabores y olores rancios, alguno de los cuales incluso pueden ser perjudiciales. Los antioxidantes tambien se utilizan para secuestrar oxfgeno y evitar la decoloracion de frutos y vegetales cortados o magullados. Los antioxidantes de alimentos son efectivos en concentraciones muy bajas y no solo retardan la rancidez, sino que tambien protegen el valor nutritivo de los alimentos al minimizar la descomposicion de las vitaminas y esencialmente de los acidos grasos. En la Tabla 1 se enumeran ejemplos de antioxidantes naturales y sinteticos.

Tablal. Antioxidantes alimenticios y sus procesos de fabricacion [1]

Compuesto Antioxidante: Fabricado mediante

Antioxidantes solubles en aceite

Hidroxianisol Butilado (BHA): Smtesis

Hidroxitolueno Butilado (BHT): Smtesis

Tert-butil-Hidroxiquinona (TBHQ): Smtesis

Propilo Galato (PG): Smtesis

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Compuesto Antioxidante: Fabricado mediante

Tocoferoles: Extraccion/ Smtesis

Acido Tiodipropionico: Smtesis

Tiodipropionato de dilaurilo: Smtesis

Palmitato de ascorbilo: Smtesis

Etoxiquina: Smtesis

Antioxidantes solubles en agua

Acido Ascorbico: Fermentacion

Ascorbato de Sodio: Fermentacion

Acido Eritorbico: Fermentacion

Eritorbato de Sodio: Fermentacion

Enzimas oxidasa/catalasa glucosa: Fermentacion

goma de guayacan: Extraccion

Sulfitos: Smtesis

Extracto de romero: Extraccion

La mayona de antioxidantes comunmente utilizados que estabilizan los alimentos incluyen hidroxianisol butilado (BHA), hidroxitolueno butilado (BHT), propil galato (PG) y tert-butilhidroquinona (TBHQ). En Europa, tambien se utilizan otros esteres de galato, tal como octil galato y dodecil galato. Tanto el BHA y BHT son solubles en grasa, efectivos en proteger la grasa animal de la oxidacion, y se agregan frecuentemente durante el proceso de fusion de grasas. Se ha cuestionado el uso de BHT y BHA como aditivos alimenticios directos como resultado del aumento de la incidencia del cancer en estudios en animales. El propil galato tambien es efectivo, pero tiene limitada solubilidad en grasa, y se torna negro azul en presencia de hierro. El TBHQ es mas efectivo contra la oxidacion en aceites vegetales poliinsaturados, y se utiliza frecuentemente en aceite de soya. [1]

Los antioxidantes naturales mas frecuentemente utilizados son el acido ascorbico (vitamina C), su estereoisomero acido eritorbico las sales de sodio del mismo (ascorbato de sodio, eritorbato de sodio), en adicion a los delta y gamma tocoferoles mezclados. Los tocoferoles no son tan efectivos en grasas y aceites vegetales como lo son en las grasas animales. El acido cftrico y acido tartarico tambien son antioxidantes naturales (y sinergistas antioxidantes), pero se agregan predominantemente a los alimentos como acidulantes [1].

Adicionalmente, se recomiendan diversos extractos de plantas como antioxidantes naturales, que incluyen extractos de romero (Rosmarinus Officinalis), y la goma de guayacan, una secrecion resinosa de un arbol de hoja perenne tropical, Guaiacum officinalis. Esta resina contiene compuestos fenolicos complejos relacionados qmmicamente con guayacan, acido guaiaretico, y acido guaiaconico. Como otros compuestos fenolicos, la goma guayacan es mas efectiva en las grasas animales que en los aceites vegetales [1].

La actividad de los antioxidantes en un sistema alimenticio no solo depende de la reactividad qmmica del antioxidante (por ejemplo, secuestro de radicales libres, estructura 3D y quelacion), sino tambien factores tales como ubicacion ffsica, interaccion con otros componentes alimenticios y condiciones medioambientales (por ejemplo, pH). Uno de los principales factores que afectan la actividad de los antioxidantes que secuestran radicales libres en los alimentos es su comportamiento de particiones en los lfpidos y el agua. Por ejemplo, Los antioxidantes hidrofilos frecuentemente son menos efectivos en emulsiones aceite en agua que los antioxidantes lipofilos, mientras que los antioxidantes lipofilos son menos efectivos en los aceites a granel que los antioxidantes hidrofilos [2]. Se ha comprobado que las ligninas macromoleculares modificadas tienen partes hidrofilas y lipofilas.

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ESTABILIZACION DE COMBUSTIBLES, LUBRICANTES Y POLIMEROS

Los combustibles de hidrocarburos, gasolina, combustible para aviones, aceite combustible, todos estan sujetos a autooxidacion. Los principales antioxidantes fenolicos para combustibles son BHT, 2,4-dimetil-6-tert-butilfenol y 2,6- ditert-butilfenol. La N,N'-di-sec-butil-p-fenilendiamina ha sido de gran importancia entre los antioxidantes ammicos. La cantidad agregada de antioxidante esta en una relacion de 0.5-1.0 kg por 1000 barriles de combustible (1 barril de US = 159 1). [3]

Los antioxidantes minimizan el deterioro de los lubricantes al retardar el aumento de viscosidad, corrosion metalica y formacion de acidos, lodos, resinas y lacas. Los polfmeros organicos comerciales, que incluyen termoplasticos, elastomeros, fibras sinteticas, y adhesivos, todos son susceptibles a degradacion oxidativa durante el procesamiento y uso final. Para los lubricantes, elastomeros y termoplasticos, se utilizan antioxidantes fenolicos obstaculizados tales como BHT.

composiciOn QUIMICA DE LOS ANTIOXIDANTES

En las figuras 1 a 6 adelante, se enumeran estructuras moleculares de algunos antioxidantes comunes. La captura de los radicales intermedios en moleculas como BTA y BHT (Tabla 1) tiene una propiedad que tambien se incorpora en las ligninas. La estructura de las ligninas contiene grupos funcionales fenolicos y no fenolicos junto con sustituyentes que protegen las posiciones reactivas, como en las moleculas mencionadas anteriormente. La estructura tridimensional de los lignosulfonatos las hace adecuadas para estabilizar radicales. Los grupos de acido sulfonico introducidos en lignosulfonatos convierten las macromoleculas de lignina lipofilas originalmente en antioxidantes solubles en agua. La autooxidacion en mezclas que contienen material hidrofilo e hidrofobo, se encuentran en interface mas propensa para la actividad. Las propiedades lipofilas e hidrofilas combinadas hacen que los lignosulfonatos sean especialmente utiles en las areas de interface. Las ligninas tambien poseen propiedades de absorcion de luz.

ETOXIQUINA

Existen diversos productos de oxidacion de etoxiquina formada. Solo uno de ellos se muestra en la figura 7. La etoxiquina es particularmente efectiva en la proteccion de ensilaje de pescado y tambien se puede utilizar para proteger otros tipos de ensilaje. La molecula es soluble en agua y aceite. Sin embargo, la etoxiquina no es muy estable. Es inestable en acido, hacia agentes de oxidacion y hacia la luz. De acuerdo con un aspecto de la presente invencion se ha encontrado sorprendentemente que el lignosulfonato contribuye a una de estabilidad de la etoxiquina.

Acido rosmarinico

El acido rosmarmico, C18H16O8, es un acido carboxflico antioxidante de polifenol natural encontrado en muchas hierbas lamiaceae utilizadas comunmente como hierbas culinarias tal como romero, oregano, salvia, tomillo y menta. Qmmicamente, el acido rosmarmico es un dfmero de acido cafeico. Es un polvo de color rojo y naranja que es ligeramente soluble en agua, pero tambien es muy soluble en la mayona de disolventes organicos. [4]

BHT

El hidroxitolueno butilado (BHT) es un compuesto organico lipofilo (soluble en grasas) que se utiliza principalmente como un aditivo alimenticio antioxidante (numero E E321) asf como en productos cosmeticos, farmaceuticos, combustibles de aviones, caucho, productos de petroleo, y fluido embalsamador. Las especies se comportan como un analogo sintetico de vitamina E, que actua principalmente como un agente terminador que suprime la oxidacion, un proceso mediante el cual los compuestos organicos (usualmente) insaturados son atacados por el oxfgeno atmosferico. El BHT detiene esta reaccion autocatalttica al convertir los radicales peroxi en hidroperoxidos. [5]

ENSILAJE

En la industria pesquera y en la pesca, asf como en la preparacion de productos pisdcolas, existen cantidades importantes producidas de material de residuos. El residuo de pescado se somete a autodegradacion de enzimas liberadas durante los procesos de preparacion. Adicionalmente el aditivo de conservacion ayuda a preservar los residuos que constituyen un ensilaje de materia prima estable valiosa. Como aditivo de concentracion se utilizan frecuentemente diferentes tipos de acidos, normalmente acido formico. Bajo las condiciones correctas es decir temperatura por encima de 5°C, y pH entre 3.5 y 4.5, la masa de pescado empezara a descomponerse. El bajo valor de pH evitara que crezcan bacterias, al mismo tiempo que la masa de pescado experimental autolisis (descomposicion), y se obtiene una masa flotante facil de manipular. El proceso de autolisis es mas rapido a temperaturas de aproximadamente 40°C lo mismo es cierto para otros materiales biologicos, por ejemplo, mataderos, industrias alimenticias y de piensos.

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Subproductos de pescadenas y mataderos se destinan al consumo como aplicaciones de mayor calidad. Con la ayuda de la biotecnologfa uno puede esperar una gran cantidad de subproductos valiosos nuevos a partir de la cna de peces y de animales. Por ejemplo:

• Aceite de tngado de bacalao y aceites omega 3 de alta calidad

• Gelatina de piel de pescado, cabezas y huesos, uso tecnologico en la industria farmaceutica y alimenticia.

• Lfpidos que contienen fosforo (fosfoKpidos) de lecha utilizados para nutricion infantil, asf como nutricion intravenosa.

• ADN de lecha, utilizado en la industria farmaceutica y cosmetica.

• Sustancias organicas a partir de entranas de peces y animales (enzimas) para procesos industriales.

• Salsa de pescado fermentado como mejorador del sabor.

Tambien el ensilaje de materiales de desperdicios animales (por ejemplo de mataderos) o materiales de desperdicio de la industria alimenticia (exceso de materiales de produccion) se pueden tratar de forma similar con el ensilaje de pescado indicado anteriormente. Aunque la composicion de diferentes tipos de materiales puede diferir (diferentes relaciones de grasa, aceite, protema, sacaridos, tejidos conjuntivos, etc.) el proceso para producir ensilaje a partir de estos tipos de materiales sera igual (ver adelante). Como materia prima para ensilaje de pescado asf como ensilaje de animales se pueden utilizar casi todos los tipos de desperdicios de la industria pesquera y/o animal.

ADITIVO DE ENSILAJE

Uno de los acidos preferidos para tratar materia prima de pescado asf como la materia prima animal para producir el ensilaje es el acido formico. El acido formico da menor sabor residual al ensilaje, asf como es un acidulante efectivo. En la Tabla 2 se enumeran algunas propiedades ffsicas y qrnmicas para los acidos organicos.

Tabla 2. Propiedades ffsicas y qrnmicas de los acidos organicos. [6]

Acido: Formula Pm [g/mol] Densidad [g/ml] pKa

Formico: HCOOH 46.03 1.220 3.75

Acetico: CH3COOH 60.05 1.049 4.76

Propionico: CH3CH2COOH 74.08 0.993 4.88

Lactico: CH3CH(OH)COOH 90.08 1.206 3.83

Tambien se prefiere que los antioxidantes se utilicen cuando se produce ensilaje de pescado y/o animal. Los lfpidos marinos de pescado contienen altos niveles de acidos grasos poliinsaturados de cadena larga (PUFA) como el acido eicosapentaenoico (EPA) y el acido docosahexaenoico (DHA). Los PUFA se oxidan facilmente mediante oxfgeno molecular. Esta oxidacion significa una corrosion de los compuestos insaturados, lo que resulta como rancidez de las grasas y una calidad reducida del producto despues del procesamiento. La harina de pescado y el aceite de pescado contienen concentraciones relativamente altas de PUFA y por lo tanto son especialmente propensos a la oxidacion [7]. Los metodos mas comunes para analizar la oxidacion primaria de lfpidos son el valor de peroxido o dienos conjugados, y el valor de anisida como una serie para productos de oxidacion secundarios.

Para evitar la oxidacion especialmente de la harina de pescado y del aceite, asf como de la carne y los productos de desperdicio de la industria carnica y/o alimenticia, la industria utiliza actualmente antioxidantes sinteticos como: etoxiquina (E324), BHA (hidroxil anisol butilado, E 320) y BHT (hidroxil tolueno butilado, E321). Los antioxidantes previenen la oxidacion de los acidos grasos mediante reaccion preferencialmente con oxfgeno. Los antioxidantes sinteticos son los mas utilizados comunmente en los sistemas alimentarios debido a su estabilidad qrnmica, bajo costo y disponibilidad.

TECNICA ANTERIOR:

En la bibliograffa se han reportado el efecto antioxidante de la lignina en alimentos, polipropileno, plasticos y caucho, estireno y aceites de araquis [7-12].

Solo hay una patente sobre una formulacion de ensilaje de pescado de acido carboxflico en combinacion con antioxidantes, es decir, la Patente No. 309796 B1 otorgado a Kemira y los inventores K. Aasb0, H. Breivik. Esta patente se refiere a por lo menos un antioxidante entre: 2,6-di-tert-butil-4-metilfenol (BHT), 3-tert-butil-4-hidroxianisol

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(BHA), tert-butilhidroquinon (TBHQ), tocoferol y galatos, combinado con por lo menos un acido carboxflico de cadena corta, o por lo menos una sal del mismo.

Una combinacion de acido formico y antioxidante es el Kder del mercado de Noruega como medio de conservacion en ensilaje de pescado. Se agrega acido formico para ajustar el pH a 3.7-4 y reduce el crecimiento de bacterias en el ensilaje. Se agrega antioxidante para reducir el proceso de rancidez del aceite de pescado. El antioxidante utilizado frecuentemente es etoxiquina visto en la figura 4 (1,2-dihidro-6-etoxi-2,2,4-trimetilquinolema (CAS-Nr 91-53-2). La etoxiquina, una amina dclica, es soluble en acidos a un bajo pH (<3) en razon a que el grupo amino se protona y se forma una sal hidrofila. Un aumento en el pH, 4-5, da la desprotonacion y la etoxiquina es soluble en aceite. La etoxiquina es particularmente efectiva en la proteccion del ensilaje de pescado, aunque se puede utilizar en otras areas de aplicacion como, por ejemplo, el ensilaje de mataderos como se menciono, la molecula es soluble en aceite y en agua, sin embargo, la etoxiquina no es muy estable, es inestable en acido, hacia agentes de oxidacion y hacia la luz. De esta manera, en un aspecto la presente invencion se relaciona con estabilizacion de etoxiquina mientras que proporciona simultaneamente un efecto mejorado y sinergico para sus propiedades secuestrantes al utilizar lignosulfonatos.

El documento US 4228159 describe sulfonatos de lignina utilizados para recubrir oligoelementos. Los minerales recubiertos se mezclan luego con vitamina A. La vitamina se protege asf de esta manera del efecto perjudicial de los minerales.

DESCRIPCION GENERAL DE LA INVENCION:

La invencion se refiere al uso de lignosulfonatos como un estabilizador para antioxidantes organicos en materiales organicos y/o materiales biologicos en el que la mezcla de antioxidantes incluye un acido. En la bibliograffa se ha reportado el efecto antioxidante de la lignina en alimentos, polipropileno, plasticos y caucho, estireno y aceites de araquis [6-11]. De acuerdo con la presente invencion, se encontro sorprendentemente que los lignosulfonatos tambien ejercen un efecto sinergico en combinacion con antioxidantes, etoxiquina, acido rosmarmico, etc.

Para evaluar y verificar el efecto del lignosulfonato como antioxidante se han probado diversas muestras lignosulfonicas en diferentes cribados antioxidantes [13, 14]. Las muestras probadas dieron buen puntaje antioxidante, y los resultados se muestran en la Tabla 3 adelante.

Tabla3. Muestras probadas por efecto antioxidante [14].

Muestra: Prueba de Peroxinitrito ( = Efecto antioxidante total) Prueba de radical de Hidroxilo (=para Muestras solubles/hidrofilas agua) Prueba de oxidantes Halogenados (= para Muestras lipofilas solubles en aceite)

Lignosulfonato de sodio: 18750 3300

Lignosulfonato oxidado desulfonatado.: 82300 9100

Lignosulfonato de sodio, fraccion de bajo peso molecular *: 23600 4100

Lignosulfonato de sodio, Fraccion de medio peso molecular*: 24900 7600

Lignosulfonato de sodio, Fraccion de alto peso molecular*: 95700 1300

Etoxiquina: 118000 5640

Tocoferoles mezclados: 3200 670

BHT: 550 220

* Muestras fraccionadas con un determinado peso molecular promedio.

Nota: Los numeros en las columnas se corrigen para determinar contenido de material seco.

Se investigaron cinco tipos de lignosulfonatos; lignosulfonato de sodio, un lignosulfonato oxidado desulfonado y tres fracciones de un lignosulfonato de sodio; peso molecular alto, medio y bajo como se puede ver a partir de la Tabla 3 anterior, es evidente que todos ellos muestran un buen efecto antioxidante. El lignosulfonato oxidado desulfonado tiene el mejor efecto antioxidante en comparacion con las muestras de lignosulfonato de sodio. Adicionalmente, la fraccion de alto peso molecular del lignosulfonato tiene superior capacidad antioxidante que la fraccion de bajo peso molecular. Como una comparacion el antioxidante sintetico etoxiquina, tuvo la mas alta calificacion en la prueba. El

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antioxidante BHT tuvo la mas baja calificacion en la prueba mostrando que los lignosulfonatos poseen buenas propiedades antioxidantes. En toda la tabla anterior se muestra que los lignosulfonatos en general poseen capacidad antioxidante.

La presente invencion proporciona una opcion para reducir la cantidad de antioxidantes agregados en el ensilaje de pescado y/o en el ensilaje de animales y/o alimentos. En razon a que muchos antioxidantes no estan aprobados para consumo en grandes cantidades por ejemplo etoxiquina. La presente invencion ofrece una oportunidad para reducir la cantidad agregada de antioxidante debido al efecto sinergico con lignosulfonatos. Uno de dichos ejemplos es la adicion de etoxiquina que se puede agregar en cantidades reducidas para proporcionar un efecto antioxidante igual que si se agrega junto con lignosulfonato. En comparacion, la toxicidad del lignosulfonato casi no existe. (LD50> 10 g/kg). [16]

Tambien se ha encontrado sorprendentemente que una mezcla de lignosulfonato y etoxiquina funciona mejor como un antioxidante que solo etoxiquina, o que un efecto aditivo de lignosulfonato y etoxiquina (sinergismo). La etoxiquina es mas estable en una solucion cuando tambien se presentan lignosulfonatos. El lignosulfonato tiene solubilidad limitada en una fase aceitosa. Sin desear estar limitado por la teona, el lignosulfonato puede actuar asf como un agente protector en una fase acuosa. Si el lignosulfonato se oxida primero, entonces se protegera la etoxiquina. Cabe entender que la concentracion de lignosulfonato es mucho mayor que la concentracion de etoxiquina. Incluso asf, si los lignosulfonatos son mucho menos efectivos en la base de peso por peso, el efecto total puede ser mayor. El lignosulfonato (y la adicion de sulfato de sodio como parte de la solucion de lignosulfonato) tambien puede sacar la sal de etoxiquina y forzarla mas en la fase oleosa. Los lignosulfonatos tienen un fuerte color oscuro y absorben fuertemente la parte ultravioleta del espectro. El color oscuro puede asf proteger la etoxiquina de la degradacion debido al efecto de la luz. La etoxiquina parece tener un maximo en la adsorcion de UV a 280 nm (al igual que los lignosulfonatos).

Diferentes aspectos de la presente invencion (entre otros) se pueden resumir mediante los siguientes elementos:

• Una composicion para convertir material animal tal como material alimenticio pescado y/o carne en ensilaje, dicha composicion comprende lignosulfonato y un acido organico junto con un antioxidante adicional o una composicion para convertir material alimenticio pescado y/o carne en ensilaje, dicha composicion comprende lignosulfonato y un acido organico seleccionado de uno o mas de los grupos que consisten de acido formico, acido acetico, acido lactico, acido propionico y acido butmco.

• Una composicion para convertir material animal tal como material alimenticio pescado y/o carne en ensilaje, dicha composicion comprende lignosulfonato y un acido organico con un antioxidante adicional o una composicion para convertir material alimenticio y/o pescado y/o carne en ensilaje, dicha composicion, donde el lignosulfonato es del tipo lignosulfonatos de calcio, sodio, magnesio y amonio.

• Una composicion para convertir material alimenticio tal como material alimenticio y/o pescado y/o carne en ensilaje, dicha composicion comprende lignosulfonato y un acido organico junto con un antioxidante adicional o una composicion para convertir material alimenticio y/o pescado y/o carne en ensilaje, dicha composicion, en donde el lignosulfonato es del tipo lignosulfonatos de sodio, en el promedio de peso molecular que varia Pm = 25-40 kDa.

La composicion del producto de ensilaje como un ejemplo comprendena 10-90 % de acido organico, 0.2-3.0% de etoxiquina y 5-50% de lignosulfonato (dependiendo del contenido de materia seca de la solucion de lignosulfonato utilizada). Otros ejemplos de soluciones comprenden etoxiquina, lignosulfonato y acido de acuerdo con la presente invencion e incluyen: Acido en el rango de 40-90%, mas preferido de 50-80%; etoxiquina en el rango de 0.2-1.5%, mas preferido 0.2-1.5%; y lignosulfonato en el rango de 5-30% (todos los porcentajes se denominan p/p en funcion del contenido de materia seca de la solucion de lignosulfonato utilizada).

Para ilustrar la presente invencion se han proporcionado las siguientes figuras:

Figura 1- Estructura de BHT (2,6-di-tert-butil-4-metilfenol).

Figura 2 - Estructura de BHA (3-tert-butil-4-hidroxianisol).

Figura 3 - Estructura de tocoferoles (acido 7-Oxabiciclo[4.1.0]heptano-3-carboxilico, ester 1,4-butanodiilo, homopolfmero (9CI)).

Figura 4 - Estructura de acido rosmarmico

Figura 5 - Estructura de etoxiquina

Figura 6 - Estructura de acido galico

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Figura 7 - Producto de oxidacion de etoxiquina

Figura 8 - Auto oxidacion de acido rosmarmico con oxfgeno a temperatura elevada sin y en la presencia de dos lignosulfonatos diferentes.

Figura 9 - Valores de peroxido con una funcion del tiempo. Composicion de productos: EQ: % de etoxiquina NAac: % LS, FA: % de acido formico (85%).

EJEMPLOS:

Ejemplo 1

Se ha realizado un estudio de estabilidad de etoxiquina en acido formico comparado con etoxiquina en solucion de acido formico/lignosulfonato.

Experimental

Se ha presentado un metodo de analisis para la determinacion de etoxiquina reportado por He y Ackman [15]. Se realizaron analisis en un sistema de cromatograffa liquida Agilent 1100 equipado con una columna de HPLC Macherey-Nagel, CC 125/3 Nucleodur C18 Pyramid columna 3 pm y un detector UV se mide la absorbancia en 280 nm. La temperatura de columna fue de 27°C y el flujo de la fase movil fue 1 ml/min. Las soluciones que se investigaron contienen 50:49:1 de acido formico:lignosulfonato de sodio:EQ (%p/p) y se comparo con un control 50:49:1 de acido formico:agua:EQ (%p/p), no fue tenido en cuenta porque el acido formico fue de 85%, la muestra EQ fue de 75% y la solucion de lignosulfonato fue del 35% de materia seca.

Se preparo 100 g de cada muestra y se dividio en dos muestras que se almacenaron respectivamente en un vaso y un recipiente metalico. Esto se hizo para observar el efecto de la luz sobre las muestras.

Se realizo analisis de la cantidad de etoxiquina en las muestras durante 10 semanas.

Resultados

En la tabla 4 se muestran los resultados del estudio de estabilidad de etoxiquina.

Despues de 2 semanas de almacenamiento 94% de la etoxiquina agregada permanece en la muestra que contiene lignosulfonato mientras que en la muestra que no contiene lignosulfonato permanece solo 70%. Despues de 10 semanas de almacenamiento permanece 70% de etoxiquina agregada en la muestra que contiene lignosulfonato, mientras queda 1% de la muestra sin lignosulfonato.

Tabla 4. Etoxiquina (%) en muestras luego de almacenamiento

: EQ/Acido formico/lignosulfonato EQ/Acido formico/Agua Milli-Q

Tiempo [semanas]: Contenedor de vidrio Contenedor de Metal Contenedor de vidrio Contenedor de Metal

Comienzo: 100 100 100 100

1: 94 95 86 84

2: 87 94 72 70

4: 79 88 52 42

6: 71 82 35 22

8: 61 74 21
8

10: 52 70 10 1

Ejemplo 2

El ensayo en el ejemplo 1 se repite con un grupo de nuevas muestras, muestra 1: 0.35 g de etoxiquina, 80.00 g de acido formico (85%) y 19.65 g de solucion de lignosulfonato, muestra 2: 0.35 g de etoxiquina, 80.00 g de acido formico (85%) y 19.65 g de agua MQ. Las muestras se almacenaron en recipiente de vidrio y de metal durante 5

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semanas. Se realizo analisis de la cantidad de etoxiquina en las muestras cada semana de acuerdo con el procedimiento descrito anteriormente.

Resultados

En la Tabla 5 se muestran los resultados del estudio de estabilidad de etoxiquina.

Tabla 5. Etoxiquina (%) en muestras luego de almacenamiento

: EQ/Acido formico/lignosulfonato EQ/Acido formico/Agua Milli-Q

Comienzo: 100 100 100 100

1: 84 85 80 69

3: 71 77 37 15

4: 61 72 20 2

5: 50 66 9 0

Despues de 5 semanas de almacenamiento no se encontro etoxiquina en la muestra almacenada en un recipiente metalico, mientras que solo quedan 9% de la muestra almacenada en el recipiente de vidrio cuando no se agrega lignosulfonato. En las muestras donde se agrega lignosulfonato 66 y 50% respectivamente de etoxiquina aun esta disponible despues de 5 semanas de almacenamiento. La adicion de lignosulfonato aumenta significativamente la estabilidad de la etoxiquina

Ejemplo 3

Se muestra el efecto combinado del lignosulfonato en adicion en experimento de auto oxidacion utilizando dos lignosulfonatos diferentes y acido rosmarmico como un representante para un antioxidante diferente. El acido rosmarmico antioxidante se degrado completamente en una atmosfera de oxfgeno a 65°C durante un periodo de cuatro dfas con saturacion intermitente con oxfgeno dos veces al dfa. En paralelo la misma concentracion de antioxidante, acido rosmarmico al 1% se complemento con lignosulfonato. Las ligninas ensayadas fueron lignosulfonato de sodio (LSI) y lignosulfonato de calcio (LS2), ambos agregados en las mismas cantidades en funcion del contenido seco (17%). Las muestras se extraen diariamente y la cantidad restante de antioxidantes se cuantifico cromatograficamente. El HPLC de fase inversa con deteccion UV en 280 nm fue el metodo de eleccion para monitorizar el efecto positivo de LS.

Resultados

Se obtuvo un ahorro de casi la mitad del antioxidante reactivo y mas costoso cuando se utilizo el lignosulfonato mas eficiente probado (Tabla 6, figura 8).

Tabla 6. Autooxidacion de acido rosmarmico.

: Referencia sin LS Efecto combinado con LS

: Acido Rosmarmico LS 1 LS 2

Dfa 0: 100 100 100

Dfa 1: 72 68 79

Dfa 2: 45 54 71

Dfa 3: 11 40 58

Dfa 4: 2 33 48

Ejemplo 4

Se han realizado ensayos de laboratorio que preparan ensilaje de pescado a partir de salmon picado con adicion de acido formico y etoxiquina, con y sin lignosulfonato. Se compara una mezcla de 0.65 (%p/p) de etoxiquina, 19.4

5

10

15

20

25

30

35

40

45

(%p/p) de lignosulfonato y 80 (%p/p) de acido formico con un producto competidor que contiene 0.5-1.0 (%p/p) de etoxiquina en una solucion de acido formico al 85%. Se ha aislado aceite de pescado con respecto a los valores de peroxido.

Experimental

El dfa 1 se pico en piezas y se molio salmon fresco en un procesador de alimentos. Se coloco 1500 g de pescado picado en botellas plasticas y se agrego 45g %p/p de muestra el primer d^a. Las botellas se agitaron para conseguir una buena mezcla con el pescado. El dfa dos se agrego mas acido para lograr un pH entre 3.3 y 3.4. Las muestras de ensilaje se colocaron en un bano de agua durante el experimento completo con el fin de retener una temperatura estable de 23 grados.

El dfa 1 (0) 4, 7 y 14 se transfirio 100 g de pescado en ensilaje de cada botella a tubos de centrifuga y se centrifugaron a 3000 rpm durante 15 minutos. Se separo el aceite de pescado del ensilaje y se congelo (-20°C). Se analizo la fase oleosa para determinar los valores de peroxido.

Resultados

La figura 9 muestra valores de peroxido para aceite de pescado extrafdo de ensilaje de pescado preparado con un aditivo de etoxiquina/acido formico en comparacion con un aditivo de etoxiquina/lignosulfonato/acido formico. El ensilaje conservado con aditivo que contiene lignosulfonato contiene menos productos de oxidacion primarios, es decir tiene menores numeros de peroxido.

Ejemplo 5

Se realizo un ensaye de ensilaje con salmon noruego en colaboracion con un gran productor noruego de subproductos marinos. El desempeno de un producto contiene 0.35 (%p/p) de etoxiquina (EQ), 19.6 (%p/p) de lignosulfonato (LS) y 80 (%p/p) de acido formico fue comparado con acido formico en funcion del competidor que contiene 1% (%p/p) de etoxiquina. La calidad de los productos producidos partir de ensilaje de pescado fue conservado y analizado con metodos estandar.

Se utilizo una dosificacion de 2.5% durante la produccion de 280 toneladas de ensilaje. Esta dosificacion dio un pH de 3.6 en el ensilaje. Normalmente el pH en el ensilaje se ajusto por debajo de 4.

Resultados

En la Tabla 7 se muestran los resultados del analisis de ensilaje de pescado estabilizado con un producto de etoxiquina, lignosulfonato, acido formico (0.35% etoxiquina, 19.6% lignosulfonato y 80% acido formico) comparado con ensilaje estabilizado con acido formico basado en competidor que contiene 1% de etoxiquina.

Valores de pH, total de nitrogeno volatil (TVN), contenido de materia seca, de protema, grasa, todas estuvieron en el mismo rango que el competidor. Para valores de peroxido, valores anisida, aminas biogenicas y analisis en flora microbiana, el producto de etoxiquina, lignosulfonato, acido formico dio resultados superiores.

Tabla 7. Ensayo de ensilaje a gran escala

Muestra: Ensilaje de pescado con EQ/LS/Acido formico Ensilaje de pescado con producto de competidor, acido formico/EQ

Materia prima:

Grasa (%): 11.5

Protema N*6.25 (%): 11.6 13.3

Materia seca (%): 34.5 33.6

pH: 3.4 3.4

Fase de grasa:

TVN (% de muestra): <0.01 0.08

Numeros de peroxido meqv/kg): 5.5 63

Numeros de anisida: 42 125

Aminas biogenicas:

5

10

15

20

25

30

35

40

Cadaverina (mg/kg): <1 185

Histamina (mg/kg): <1 <100

Putrescina (mg/kg): 37 105

Microbiologfa:

Perfermgenos de Clostridium (numeros/g(mL)):: <10 Moho (numeros/g(mL))

Moho (numeros/g(mL)): <100*

Levadura (numeros/g(mL)): <100*

* < 100 significa por debajo del lfmite de deteccion.

Ademas de las propiedades sinergicas de los lignosulfonatos en antioxidantes de acuerdo con la presente invencion, la adicion de lignosulfonatos al ensilaje de pescado acidificado no tiene ningun efecto perjudicial con respecto al crecimiento microbiano en el ensilaje, como se evidencia por los resultados mostrados en la Tabla 7 anterior en la que todos los valores para la flora microbiana, moho o levadura estan por debajo del lfmite de deteccion (menos de 100/g (ml)).

La presente invencion tambien se refiere a un equipo para la preservacion de materiales organicos o biologicos que incluyen una composicion que comprende lignosulfonatos y/o ligninas modificadas y un acido como se describio anteriormente en un recipiente separado, y en el que el equipo adicional comprende el antioxidante adicional en un recipiente separado. Tal equipo tambien incluira instrucciones de uso y opcionalmente instrucciones para almacenamiento en el equipo. Para mejorar la vida util del segundo antioxidante (a pesar de los lignosulfonatos y/o lignina modificada) se puede almacenar en un recipiente sellado (opcionalmente bajo una atmosfera inerte tal como N2 o CO2) o en un recipiente evacuado. El recipiente para almacenar el antioxidante tambien incluye un material impenetrable a la luz para proteger el antioxidante de la fotodegradacion. El acido en el recipiente incluye el lignosulfonato y/o la lignina modificada que puede ser un acido inorganico tal como acido clorfndrico, fosforoso, sulfurico y/o un acido organico tal como acido formico, acido acetico, acido lactico, acido propionico, acido butmco. El antioxidante en el segundo recipiente del equipo de acuerdo con la presente invencion puede ser etoxiquina, acido rosmarmico, BHT, tocoferoles, vitamina C, catequinas, galatos, y especialmente preferida etoxiquina, o el antioxidante adicional puede ser una sustancia inorganica, por ejemplo sulfitos o yoduro. El lignosulfonato y/o lignina modificada incluidos en el primer recipiente en el equipo de acuerdo con la invencion puede como por ejemplo ser seleccionado del grupo de lignosulfonatos de calcio, sodio, magnesio o amoniaco, mas preferido lignosulfonato de sodio o calcio. En una realizacion especial el lignosulfonato incluido en el equipo de acuerdo con la presente invencion es del tipo de lignosulfonato de sodio, en un peso molecular promedio que vana Pm = 25-40 kDa.

Ademas de los efectos sinergicos descubiertos anteriormente de los lignosulfonatos y/o ligninas modificadas, dichos compuestos tambien poseen las propiedades de ser anticorrosivos protegiendo por lo tanto los componentes metalicos del equipo utilizado para mezclar y/o procesar el ensilaje o material biologico [17].

REFERENCIAS

[1] Somogyi, L.P. (2004) Food, additives; Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology.

[2] Decker, E.A., Warner, K., Richards, M.P.,Shahidi, F. (2005) Measuring Antioxidant Effectiveness in Food. J. Agri. Food Chem. 53(10), 4303-4310.

[3] Klemchuk, P. (2000) Antioxidants; Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, Inc.

[4] Rosma Clifford, M.N. (1999) Chlorogenic acids and other cinnamates. Nature, occurrence and dietary burden. J. Sci. Food. Agric. (79) 362-37.

[5] Burton, G. W.; Ingold, K. U. (1981) "Autoxidation of biological molecules. 1. Antioxidant activity of vitamin E and related chain-breaking phenolic antioxidants in vitro", Journal of the American Chemical Society, volume 103, pp 6472-6477.

[6] Foegeding PM and Busta FF (1991) Chemical food preservatives. In Disinfection, Sterilisation and Preservation, pp 802-932 [SS Block, editor]. Philadelphia, PA: Lea and Febiger.

[7] Murata, Kiyoshi, Kondo and Yoshikazu (2003) Extraction of lignins using cellulase complex enzyme and their uses as antioxidant. Jpn. Kokai Tokkyo Koho, patent JP2003169690.

[8] Pouteau C, Dole P, Cathala B, Averous L and Boquillon N (2003) Antioxidant properties of lignin in polypropylene. Polymer Degradation and Stability 81 (1), 9-18.

[9] Reinosa O, Can B T and Richard J L (1998) Lignin yield and antioxidant activity obtained at different pH. Sociedad Chilena de Quimica 43 (4) 367-373.

5 [10] Barclay L R C, Xi F and Norris J Q (1997) Antioxidant properties of phenolic lignin model compounds. Journal of

wood chemistry and technology 17, 73-90.

[11] Furlan L T, Rodriges M and De Paoli M A (1985) Sugarcane bagasse lignin as stabilizer for rubbers. Polymer Degradation and Stability 13 (4), 337-350.

[12] Guttman T and Odzeniak D (1994) Antioxidant properties of lignin and its fractions. Thermochimica Acts 231, 10 161-168.

[13] Gundersen SA (2006) Screening of antioxidant properties of LS. Internal report Borregaard LignoTech.

[14] Knight Scientific report (2007) Determination of total antioxidant capacity of samples from Borregaard and derived ABEL-RAC mg scores.

[15] He, P. and Ackman, R. G., (2000) J. Sci. Food Agric., 80:10-16.

15 [16] LD50-values; Norwegian School of Verterinary Medicine, (1976).

[17] Evju, H. (1999) Growth enhancers, patent WO 00/27220.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

REIVINDICACIONES

1. El uso de lignosulfonato como un estabilizador para antioxidantes organicos en materiales organicos y/o materiales biologicos en el que la mezcla de antioxidantes incluye un acido.
2. El uso de acuerdo con la reivindicacion 1 del lignosulfonato como un mejorador sinergico para el antioxidante.
3. El uso de acuerdo con la reivindicacion 1-2 en el que el antioxidante es etoxiquina, acido rosmarmico, BHT, tocoferoles, vitamina C, catequinas, galatos, preferiblemente etoxiquina.
4. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3 en la conversion de material biologico en ensilaje.
5. El uso de acuerdo con la reivindicacion 4, en el que el material es material de pescado y/o material de carne y/o material alimenticio y/o material de pienso preferiblemente material de pescado mas preferiblemente material de desperdicio de pescado.
6. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el acido es un acido organico.
7. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el acido es un acido inorganico.
8. El uso de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que el acido organico es acido formico, acido acetico, acido lactico, acido propionico, acido butmco.
9. El uso de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que el acido inorganico es acido clorlmdrico, acido fosforoso, acido sulfurico.
10. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el lignosulfonato se selecciona de lignosulfonatos de calcio, sodio, magnesio o amomaco.
11. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el lignosulfonato es lignosulfonato de sodio o calcio.
12. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el lignosulfonato es lignosulfonato de sodio de peso molecular promedio que vana Pm = 25-40 kDa.
13. Composicion para convertir material organico o biologico en ensilaje, caracterizado porque la composicion comprende lignosulfonato y un segundo antioxidante en el que la composicion comprende adicionalmente un acido inorganico, o un acido organico seleccionado de uno o mas del grupo que consiste de acido formico, acido acetico, acido lactico, acido propionico, acido butmco.
14. Composicion de acuerdo con la reivindicacion 13, en la que el segundo antioxidante se selecciona de uno o mas de los antioxidantes incluidos en el grupo que consiste de etoxiquina, acido rosmarmico, BHT, tocoferoles, vitamina C, catequinas, galatos, preferiblemente etoxiquina.
15. Composicion de acuerdo con la reivindicacion 13, en la que el acido inorganico es uno o mas acidos seleccionados del grupo que consiste de acido clorlmdrico, acido fosforoso, acido sulfurico.
16. Composicion de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-14 en la que el lignosulfonato se selecciona de uno o mas del grupo que consiste de lignosulfonatos de calcio, sodio, magnesio o amomaco.
17. Composicion de acuerdo con la reivindicacion 13-14, en la que el lignosulfonato es lignosulfonato de sodio o calcio.
18. Composicion de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-14 en la que el lignosulfonato es del tipo lignosulfonato de sodio, con peso molecular promedio que vana Pm = 25-40 kDa.
19. Composicion de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-18 en la que la composicion contiene 10-90 (p/p) % de acido, 0.2-3.0 (p/p) % de etoxiquina y 5-50 (p/p) % de lignosulfonato.
20. Composicion de acuerdo con la reivindicacion 19, en la que la composicion contiene 40-90 (p/p%) de acido, 0.21.5 (p/p%) de etoxiquina y 5-30 (p/p%) de lignosulfonato.
21. Composicion de acuerdo con las reivindicaciones 19 o 20, en la que la composicion contiene 50-80 (p/p%) de acido, 0.3-1.0 (p/p%) de etoxiquina y 5-30 (p/p%) de lignosulfonato.
22. Equipo para conservacion de materiales organicos o biologicos que incluyen una composicion que comprende lignosulfonatos y un acido en un recipiente separado con el antioxidante adicional en un recipiente separado en el que el antioxidante adicional puede ser etoxiquina, acido rosmarmico, BHT, tocoferoles, vitamina C, catequinas, galatos, preferiblemente etoxiquina

5
23. Equipo de acuerdo con la reivindicacion 22 en el que el acido es un acido inorganico por ejemplo tal como acido clorhndrico, fosforoso, sulfurico.
24. Equipo de acuerdo con la reivindicacion 22 en el que el acido es un acido organico como por ejemplo acido 10 formico, acetico, lactico, propionico, butmco.
25. Equipo de acuerdo con la reivindicacion 22 en el que el lignosulfonato es lignosulfonatos de calcio, sodio, magnesio o amoniaco.

15 26. Equipo de acuerdo con la reivindicacion 22 en el que el lignosulfonato es lignosulfonato de sodio o calcio.
27. Equipo de acuerdo con la reivindicacion 22 en el que el lignosulfonato es del tipo lignosulfonato de sodio en peso molecular promedio que vana Pm = 25-40 kDa.

20 28. Uso de lignosulfonato para estabilizar etoxiquina en una solucion.