ITMI20081200A1 - Procedimento di arricchimento per la preparazione di omega-3 - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale

La presente invenzione descrive un procedimento per la preparazione di acidi grassi della serie omega-3 e/o loro esteri, a partire da miscele di oli naturali o modificate, in particolare è preferito l’olio di pesce, dove il DHA (acido docasaesanoico) e l’EPA (acido eicosapentanoico) possono essere già presenti come esteri. I suddetti composti sono impiegati nell’industria alimentare e farmaceutica.

STATO DELL’ARTE

Con il termine “acidi omega-3” o, più semplicemente “omega-3” si intendono gli acidi grassi poliinsaturi aventi un doppio legame in posizione ω-3; essi hanno normalmente da 18 a 22 atomi di carbonio e da 3 a 6 insaturazioni. Gli omega-3 più comuni sono l’acido α-linolenico (C18:3), l’acido moroctico (C18:4), l’acido eicosatetraenoico (C20:4), l’acido eicosapentaenoico (C20:5; comunemente detto EPA), l’acido eneicosapentaenoico (C21:5), l’acido clupanodonico (C22:5) e l’acido docosaesaenoico (C22:6; comunemente detto DHA).

Gli omega-3 ed i loro esteri, in particolare gli esteri etilici, sono normalmente impiegati nell’industria alimentare ed in quella farmaceutica, in particolare nel trattamento e/o nella prevenzione di malattie e/o eventi cardiovascolari quali ad esempio l’infarto del miocardio.

La miscela comunemente impiegata a tali scopi è definita come esteri etilici di acidi omega-3 90 ed è caratterizzata da (European Pharmacopoeia 5.0): un contenuto minimo di etil esteri di EPA e DHA dell’80%, con un minimo del 40% di etil esteri di EPA ed un minimo del 34% di etil esteri di DHA; un contenuto minimo di etil esteri di acidi omega-3 del 90%.

La preparazione di acidi grassi e/o esteri della serie omega-3 è descritta in diversi documenti brevettuali ed in letteratura. Nella domanda di brevetto WO8703899 viene ad esempio descritto un procedimento di purificazione da olio marino mediante frazionamento per cristallizzazione in presenza di urea, che comprende l’esterificazione o trans-esterificazione iniziale dell’olio marino. Tale processo permette di ottenere un olio di pesce concentrato contenente almeno il 20% di EPA ed almeno il 35% di DHA. Il brevetto statunitense US4377526 ha per oggetto un metodo per purificare l’EPA e i suoi esteri, comprendente il trattamento di una miscela contenente EPA o suoi esteri con urea. In detto metodo, l’urea ed un solvente organico polare vengono messi in contatto con la miscela in modo da formare una soluzione contenente detto acido od estere, da cui vengono precipitati cristalli di urea, che a loro volta vengono rimossi, per arrivare alla distillazione frazionata finale della miscela.

La domanda internazionale WO9421766 è relativa ad un processo per la separazione di DHA o di un suo estere, che comprende la separazione di un lipide che lo contiene da una microalga marina e la separazione di DHA da dalla miscela ottenuta dall’idrolisi del lipidi e sua successiva esterificazione con un alcol inferiore o con un estere ottenuto transesterificando detto lipide. Il prodotto ottenuto viene purificato per dissoluzione in una miscela di urea e solvente, poi il solvente viene evaporato e distillato ed infine il prodotto viene estratto con un solvente dove l’urea è sostanzialmente insolubile, mentre il DHA od il suo estere è solubile.

Processi per l’ottenimento di miscele ricche in acidi grassi omega-3 e/o loro esteri sono inoltre descritte, ad esempio, nelle domande di brevetto EP271747, WO2003089399 e WO0151598.

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE Scopo della presente invenzione è quello di fornire un processo per la preparazione di miscele aventi un elevato contenuto di acidi grassi omega-3 con una tecnica di arricchimento selettiva che utilizza la precipitazione di addotti dell’urea.

Con l’espressione “miscele aventi un elevato contenuto di acidi omega-3” si intendono miscele di acidi grassi e/o loro esteri, aventi un contenuto di esteri degli acidi omega-3, preferibilmente esteri etilici, superiore all’80% in peso; gli esteri sono preferibilmente esteri di alcool C1-C4, aventi da 1 a 3 gruppi idrossilici. In particolare, il processo secondo la presente invenzione è finalizzato alla preparazione di miscele conformi alla Farmacopea Europea, ovvero miscele aventi:

un contenuto minimo di etil esteri di EPA e DHA dell’80%, con un minimo del 40% di etil esteri di EPA ed un minimo del 34% di etil esteri di DHA; un contenuto minimo di etil esteri di acidi omega-3 del 90%. Oppure miscele ricche in EPA con contenuto minimo all’80% ; miscele ricche in DHA con contenuto minimo all’80%.

E’ stato infatti sorprendentemente trovato che utilizzando determinati parametri di temperatura, solventi alcolici, quantità differenti di urea e soprattutto miscele di omega-3 iniziali con precisi contenuti di esteri etilici di EPA/DHA, è possibile isolare miscele di acidi grassi con un contenuto di acidi grassi poliinsaturi pari ad almeno l’80% in peso della miscela ottenuta.

La tecnica prevede l’utilizzo di oli naturali contenenti EPA e DHA e/o loro esteri in diversi rapporti. In particolare si preferisce come olio di partenza olio di pesce.

Oli naturali con contenuti differenti di EPA/DHA e/o loro esteri per quantità e rapporto presentano un diverso contenuto percentuale di oligomeri, gliceridi parziali e omega-3 totali. La cristallizzazione mediante urea in differenti solventi alcolici, che possono essere in miscela tra loro e con diverse percentuali di acqua, a varie temperature, permette un procedimento di arricchimento selettivo di miscele di esteri di omega-3, che presentano un elevato contenuto di EPA/DHA.

La tecnica di arricchimento con urea, ottimizzata secondo i parametri della presente invenzione, permette la riduzione del contenuto di gliceridi parziali e il contemporaneo arricchimento in esteri di omega-3. Le miscele ottenute sono arricchite in modo differente in esteri di EPA oppure in esteri di DHA, a seconda del contenuto iniziale di detti acidi e/o esteri della serie omega-3 partendo anche da miscele ricche in EPA oppure in DHA che per arricchimento con UREA permettono di ottenere miscele ricche di EPA/DHA all’80% minimo contenuto.

L’ottimizzazione quindi di parametri quali la temperatura di cristallizzazione, la scelta delle quantità iniziali di EPA e DHA, dei loro esteri e del rapporto DHA/EPA, la presenza di altri acidi grassi omega-3, la natura del solvente alcoolico, la scelta del rapporto in peso urea acidi grassi omega-3 contenuti negli oli naturali, il contenuto di oligomeri e dei gliceridi parziali permette di ottenere miscele di omega-3 con un contenuto EPA /DHA e/o loro esteri ed altri omega- 3 così come indicato dalla farmacopea europea superiore al 95% con una percentuale in oligomeri inferiore all’1%.

L’oggetto della presente invenzione è quindi un processo per la preparazione di una miscela farmaceutica di acido 5,8,11,14,17-eicosapentanoico (EPA) e di acido 4,7,10,13,16,19-docosaesenoico (DHA) mediante l’impiego di urea, per ottenere un arricchimento selettivo in percentuali diverse DHA e EPA e/o loro esteri, in modo da fornire una miscela costituita da EPA /DHA come esteri etilici, in una quantità che costituisce almeno l’80% in peso della miscela totale.

L’olio di partenza è olio di pesce, con differenti contenuti di quantità e rapporti di esteri di EPA e DHA.

A seconda del fatto che l’olio di pesce di partenza venga prima arricchito selettivamente in esteri di EPA e DHA tramite il procedimento con l’urea e poi miscelato con una miscela ricca in DHA on EPA, oppure che l’olio di pesce di partenza venga prima miscelato con una miscela ricca in DHA o in EPA e poi arricchito selettivamente tramite il processo con urea, si possono individuare due modalità per condurre il processo oggetto della presente invenzione.

A) Prima modalità: aggiunta finale della miscela ricca in DHA o EPA Il processo della presente invenzione, condotto secondo la prima modalità, prevede i seguenti passaggi:

a) dissoluzione di urea in metanolo, ad una temperatura compresa tra i 40 ed i 70° C.

b) miscelazione con olio di pesce comprendente esteri di EPA e DHA, con determinati rapporti in peso e di esteri, con formazione di complessi di inclusione tra urea ed esteri di acidi grassi, senza transesterificazione o saponificazione. Detti complessi saranno preferibilmente complessi tra urea ed esteri di acidi grassi saturi.

c) raffreddamento graduale a 10-25° C, preferibilmente a 15° C, in un tempo compreso tra l e 8 ore.

d) filtrazione.

e) recupero del filtrato e sua evaporazione sotto vuoto ad una temperatura compresa tra i 30 ed i 45° C, fino a residuo.

f) lavaggio con acqua demi preriscaldata a 35-40° C.

g) separazione, eliminazione della fase acquosa ed evaporazione dell’olio residuo sotto vuoto a 80° C per 2 ore.

h) miscelazione dell’olio così ottenuto con altro olio di pesce ricco in DHA.

B) Seconda modalità: aggiunta iniziale della miscela ricca in DHA o EPA Il processo della presente invenzione, condotto in conformità con la seconda modalità, prevede i seguenti passaggi:

a) dissoluzione di urea in metanolo ad una temperatura compresa tra i 40 ed i 70° C.

b) miscelazione con olio di pesce e con olio di pesce ricco in DHA, con formazione di complessi di inclusione tra urea ed esteri di acidi grassi, senza transesterificazione o saponificazione.

c) raffreddamento a 10-25° C, durante la notte.

d) Filtrazione.

e) recupero del filtrato e sua evaporazione sotto vuoto a 40° C fino a residuo.

f) lavaggio con acqua demi preriscaldata a 60° C.

g) separazione, eliminazione della fase acquosa ed evaporazione dell’olio residuo sotto vuoto a 90° C per 2 ore.

h) ottenimento del prodotto finale.

In entrambi i metodi sopra descritti, la miscela di partenza contenente EPA e DHA sotto forma di esteri viene trattata con diversi alcol a differenti temperature, con differenti quantità di urea. Queste variabili dipendono dal rapporto EPA/DHA del prodotto di partenza e dalla qualità di Omega-3 che si vuole ottenere. La reazione è condotta fino a raggiungimento dell’opportuno rapporto di EPA e di DHA.

Il solvente di reazione è un alcol da solo o in miscela con solventi organici miscibili, eventualmente in presenza di acqua, ad una temperatura che varia tra i 40° C e la temperatura di riflusso in distillazione dell’alcool che dipende dalla temperatura di distillazione dell’alcool stesso, preferibilmente tra 40° C e 65°C. Il raffreddamento graduale in fase di cristallizzazione è fondamentale per ottenere miscele arricchite in DHA/EPA. Il tempo di raffreddamento, che deve essere graduale, è compreso tra 1 e 24 ore, preferibilmente tra 1 e 8 ore, fino al raggiungimento di una temperatura preferibilmente compresa nell’intervallo tra 10-25° C, preferibilmente a 15° C.

La miscela di partenza è composta da miscele naturali di trigliceridi oppure miscele naturali di trigliceridi con un contenuto di DHA e EPA, parzialmente o totalmente esterificati.

Il prodotto viene preferibilmente isolato dall’ambiente di reazione mediante separazione oppure distillazione. In alternativa il prodotto può essere purificato su resine o gel di silice o attraverso tecniche cromatografiche specifiche.

Questo procedimento è molto vantaggioso in quanto permette di modulare selettivamente il contenuto di DHA e EPA e di ottenere miscele ricche di acidi grassi poliinsaturi omega-3 con un contenuto pari o superiore al 90% in peso.

La tecnica prevede l’utilizzo di un numero limitato di stadi di purificazione consentendo così di ottenere un processo migliorato in termini di rese e qualità del prodotto ottenuto.

Gli esempi che seguono hanno scopo puramente illustrativo e non intendono limitare in alcun modo l’invenzione.

Esempio 1

Si caricano in un reattore 100 g di urea e 2 litri di alcol portando a dissoluzione. Si caricano quindi 140 g di olio di pesce e, al termine del gocciolamento, si porta gradualmente, in circa 4 ore, ad una temperatura di circa 15° C. Si carica quindi su filtro, e dopo spremitura dello stesso si evapora il filtrato a 40° C fino a residuo. Si evapora l’olio residuo e si ottengono 98 g di olio arricchito in esteri di EPA e DHA.

Esempio 2

In un reattore si caricano 100 g di urea e 600 ml di alcol. Si porta la miscela a 68-70° C, fino a completa solubilizzazione. Dopo dieci minuti si caricano 100 g di olio di pesce. Si lascia raffreddare a temperatura ambiente per la notte, quindi si filtra e si spreme bene. Si evapora a 40° C fino a residuo. Si ottengono 102 g di olio arricchito in esteri di EPA e DHA.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Processo per aumentare il contenuto di esteri di acidi omega-3 in una miscela di acidi grassi e/o loro esteri, tramite la precipitazione selettiva con urea, caratterizzato dal fatto di comprendere un passaggio di raffreddamento graduale fino a 10-25° C della miscela trattata con urea ed un passaggio di miscelazione con una miscela ricca in DHA o in EPA.
2. 2. Processo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti esteri sono esteri di alcool C1-C4, aventi da 1 a 3 gruppi idrossilici.
3. 3. Processo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti esteri sono esteri etilici e/o trigliceridi.
4. 4. Processo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta miscela è un olio naturale oppure una miscela di olii naturali.
5. 5. Processo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto olio naturale è scelto tra olii di pesce, di alghe, di funghi, di microorganismi e/o vegetali.
6. 6. Processo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta miscela contiene tra il 40 ed il 70% in peso di esteri di EPA ed DHA.
7. 7. Processo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il rapporto EPA/DHA in detta miscela è compreso tra 3 e 0.5, preferibilmente tra 1.5 e 0.9.
8. 8. Processo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il raffreddamento graduale avviene in un tempo compreso tra 1 e 24 ore, preferibilmente tra 1 e 8 ore.
9. 9. Processo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il raffreddamento graduale avviene in 4 ore.
10. 10. Processo secondo la rivendicazione 1, dove la temperatura finale di raffreddamento è 15° C.
11. 11. Processo secondo la rivendicazione 1, comprendente i seguenti passaggi: a) dissoluzione di urea in metanolo, ad una temperatura compresa tra i 40 ed i 70° C; b) miscelazione con olio di pesce comprendente esteri di EPA e DHA; c) raffreddamento graduale fino a 10-25° C; d) miscelazione con olio di pesce ricco in DHA o in EPA.
12. 12. Processo secondo la rivendicazione 11, dove il raffreddamento graduale dello passaggio c) avviene in un tempo compreso tra 1 e 8 ore.
13. 13. Processo secondo le rivendicazioni 11 e 12, ulteriormente comprendente i seguenti passaggi tra i passaggi c) e d): - filtrazione; e/o - recupero del filtrato e sua evaporazione sotto vuoto ad una temperatura compresa tra i 30 ed i 45° C; e/o - lavaggio con acqua demi preriscaldata a 35-40° C; e/o - separazione, eliminazione della fase acquosa ed evaporazione dell’olio residuo sotto vuoto a 80° C per 2 ore.
14. 14. Processo secondo la rivendicazione 1, comprendente i seguenti passaggi: a) dissoluzione di urea in metanolo ad una temperatura compresa tra i 40 ed i 70° C; b) miscelazione con olio di pesce e con olio di pesce ricco in DHA o in EPA; c) raffreddamento graduale fino a 10-25° C.
15. 15. Processo secondo la rivendicazione 14, dove il raffreddamento graduale del passaggio c) avviene in un tempo compreso tra 6 e 12 ore.
16. 16. Processo secondo le rivendicazioni 14 e 15, ulteriormente comprendente i seguenti passaggi dopo il passaggio c): - filtrazione; e/o - recupero del filtrato e sua evaporazione sotto vuoto a 40° C fino a residuo; e/o - lavaggio con acqua demi preriscaldata a 35-40° C; e/o - separazione, eliminazione della fase acquosa ed evaporazione dell’olio residuo sotto vuoto a 90° C per 2 ore.