MX2007000797A

MX2007000797A - Preparacion de 4-cetoluteina y su uso como aditivo alimenticio.

Info

Publication number: MX2007000797A
Application number: MX2007000797A
Authority: MX
Inventors: Gustavo Rodriguez; Alejandro Diaz; George Schloemer
Original assignee: Dsm Ip Assets Bv
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2007-04-09
Also published as: US8337926B2; CN1984569A; WO2006008016A1; KR20070034061A; JP2008506732A; EP1768495A1; CN1984569B; KR101302777B1; US20070254082A1

Abstract

La presente invencion se refiere a un metodo para la preparacion de 4-cetoluteina a partir de luteina. El producto es empleado como un aditivo alimenticio para proporcionar coloracion deseable para yemas de huevos y piel de pollos.

Description

PREPARACIÓN DE 4-CETOLUTEINA Y SU USO COMO ADITIVO ALIMENTICIO CAMPO DE LA INVENCIÓN Se describe la síntesis química de 4-cetoluteína .

El compuesto sintetizado es útil en la coloración de yemas de huevo de pollo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La luteína es comercialmente producida en grandes cantidades a partir de flores caléndula ( Tagetes erecta ) para uso como aditivo alimenticio. Específicamente, se usa ampliamente para el color de yemas de huevo de pollo. Sin embargo, mientras la luteína otorga un color amarillo fuerte a la yema, se desea en muchos mercados, agregar una coloración roja para que la yema de huevo sea de color más naranja. Típicamente, esta coloración roja se obtiene por la adición de extracto de pimiento o cantaxantina al alimento. La adición de esos extractos al alimento incrementa significantemente el costo. Así, existe una necesidad para un producto de luteína el cual pueda impartir la coloración deseada sin la subsecuente adición de otros colorantes. Sin se puede económicamente modificar la misma luteína para producir la coloración rojo naranja deseada, no existe necesidad de agregar extractos costosos para lograr el efecto deseado. Esto, de hecho, es la base de la presente invención. Previamente, se ha demostrado un procedimiento oxidativo suave para la conversión de zeaxantina a astaxantina (documentos US 5,973,211 y US 6,329,557). Se ha demostrado ahora, un procedimiento similar para la conversión de luteína a 4-cetoluteína en buen rendimiento. Las mezclas de 4-cetoluteína y luteína, las cuales se pueden obtener por oxidación parcial o por mezclado subsecuente de luteína con la 4-cetoluteína obtenida, demostraron excelente coloración de yemas de huevo en ensayos . La luteína se obtiene en buena pureza por hidrólisis de los esteres de luteína extraídos de flores de caléndula. Es semi-purificada por varios medios y se vende para formulación en alimento para pollos en donde imparte una coloración amarilla a la yema del huevo y también a la piel. Sin embargo, la crianza de pollos en condiciones naturales en general, consume otros carotenoides, los cuales otorgarán alguna coloración roja a la yema de huevo. Por lo tanto, es deseable estimular esta coloración a través del uso de mezclas de luteína con otros carotenoides los cuales poseen coloración rojiza. La conversión de luteína a 4-cetoluteína se muestra en el siguiente diagrama de reacción: SUMARIO DE LA INVENCIÓN Las modalidades de la invención se dirigen a un método para preparar 4-cetoluteína de Fórmula (I), a partir de luteína, que comprende las etapas de disolver luteína en un solvente orgánico, haciendo reaccionar luteína con un agente antioxidante para producir 4-cetoluteína, y separar 4-cetoluteína de la mezcla de reacción.

(I) Preferiblemente, el solvente orgánico es un solvente orgánico halogenado. Más preferiblemente, el solvente orgánico halogenado es cloroformo. En modalidades preferidas, la relación peso/volumen del solvente orgánico a luteína es entre 5 hasta 40 partes de cada uno.

En modalidades preferidas, se produce el agente antioxidante mezclando una solución acuosa saturada, la cual puede ser sulfito de sodio, sulfito de potasio, sulfito hidrógeno de sodio, sulfito hidrógeno de potasio, bisulfito de sodio o bisulfito de potasio, con una solución saturada de una sal de bromato. Más preferiblemente, el agente de oxidación se produce mezclando una solución acuosa saturada de bisulfito de sodio con una solución saturada de bromato de sodio. En modalidades preferidas, la relación en peso de bisulfito de sodio al bromato de sodio es aproximadamente 1.5:1. En otra modalidad preferida, el agente de oxidación se produce mezclando una solución acuosa saturada de bisulfito de sodio con una solución saturada de bromato de potasio. En otra modalidad preferida, el agente de oxidación se produce mezclando una solución acuosa saturada de bisulfito de sodio con una solución saturada de bromato de calcio. En otra modalidad preferida, se produce el agente de oxidación mezclando una solución acuosa saturada de bisulfito de sodio con una solución saturada de bromato de cerio. En modalidades preferidas, la relación en peso del agente de oxidación a luteína es entre 0.5 hasta 5 partes para cada parte de carotenoide. En modalidades preferidas, el pH del agente de oxidación acuoso es entre 1 a 4. En modalidades preferidas, la temperatura de reacción es entre 2 a 10°C. En modalidades preferidas, la luteína se obtiene por saponificación de un extracto de planta. Preferiblemente, la planta es caléndula. En modalidades preferidas, se prepara la luteína sintéticamente. Modalidades de la invención se dirigen a un método para usar 4-cetoluteína de estructura I, como un aditivo de alimento animal. En modalidades preferidas, el animal es una cascara de huevo de pollo y se agrega 4-cetoluteína al alimento. En modalidades preferidas, se agrega 4-cetoluteína al alimento en una cantidad suficiente para producir una concentración del producto 4-cetoluteína de entre aproximadamente 1 a 80 ppm. Preferiblemente, se agrega 4-cetoluteína al alimento de una cascara de huevo de pollo en una cantidad suficiente para producir una concentración de producto 4-cetoluteína en el alimento de la cascara de huevo de pollo de entre aproximadamente 2-10 ppm. Más preferiblemente, se agrega una cantidad de luteína al alimento en combinación con 4-cetoluteína en una cantidad suficiente para producir una concentración de luteína en el alimento de 2-3 ppm de luteína. Modalidades de la invención se dirigen a un método para usar 4-cetoluteína como un aditivo de alimento animal, en donde se prepara la 4-cetoluteína disolviendo luteína en un solvente orgánico, se hace reaccionar la luteína con un agente de oxidación para producir 4-cetoluteína, y se separa 4-cetoluteína de la mezcla de reacción. Aspectos, características y ventajas adicionales de esta invención llegarán a ser aparentes a partir de la descripción detallada de las modalidades preferidas las cuales son como sigue.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Mientras las modalidades descritas representan la modalidad preferida de la presente invención, se entenderá que las modificaciones podrán ocurrir por aquellos expertos en la técnica sin apartarse del espíritu de la invención. El alcance de la invención es por lo tanto, determinado solamente por las reivindicaciones anexadas. Modalidades preferidas de la invención, se dirigen a un procedimiento de oxidación, para conversión de luteína a 4-cetoluteína. Se ha descubierto que por un simple procedimiento de oxidación, la luteína se puede convertir en buenos rendimientos a 4-cetoluteína la cual, de hecho, posee la coloración rojiza deseable. Este procedimiento de oxidación se puede llevar a cabo en varias formas, de manera tal que únicamente el lado deseado de la molécula es afectado. Condiciones adecuadas son condiciones de halogenación en un medio acuoso/orgánico mezclado o peróxidos. Estos agentes de halogenación pueden ser bromo, NBS o agente similar. Así mismo, se pueden emplear condiciones conocidas par otorgar hidrolización alfa a olefinas. Ejemplos no limitantes para realizar las oxidaciones alílicas o agentes que se pueden emplear en reacciones de oxidación, se han revisado en los libros de mejores referencias por Trost and Larock, "Comprehensive Organic Synthesis," Volumen 7, Pergamon Press, New York, 1991, páginas 83-117 y Richard C. Larock "Comprehensive Organic Transíormations", Wiley-VCH, New York, 1999, páginas 1207-1209, las cuales se incorporan en este documento en su totalidad por referencia. En modalidades preferidas, se usan mezclas de bromatos y bisulfitos como el agente de oxidación. En modalidades preferidas, estas reacciones se lleva a cabo en condiciones de dos fases, empleando un medio acuoso y un medio orgánico inmiscible no reactivo. Los bromatos usados, generalmente son bromatos de sodio o potasio con bisulfito de sodio o potasio o meta-bisulfito. Los bromatos y bisulfitos pueden ya sea ser mezclados durante la reacción o inmediatamente antes de la reacción. En una modalidad más preferida, se prepara una mezcla bromato/bisulfito la cual después se agrega lentamente a una suspensión de luteína en un solvente orgánico. En una modalidad preferida, se hace reaccionar una solución acuosa saturada de bisulfito de sodio con una solución saturada de bromato de sodio en una relación de aproximadamente 1-3:1, preferiblemente aproximadamente 1.0 a 1.5:1 con mezclado moderado. Se puede usar cualquier medio orgánico inmiscible no reactivo como el solvente orgánico, mientras sea un solvente, el cual pueda disolver luteína. En modalidades preferidas, el solvente es cloroformo. Preferiblemente, la reacción se lleva a cabo en cualquier temperatura entre 0°C y 70°C. Más preferiblemente, la reacción se lleva a cabo a temperaturas entre 2 y 10°C. El producto carotenoide se puede separar de la mezcla de reacción por extracción en la fase orgánica. Opcionalmente, la fase orgánica se puede lavar después de la extracción del producto. Los carotenoides se pueden usar como una mezcla de luteína sin reaccionar más 4-cetoluteína . Las 4-cetoluteínas purificadas se pueden combinar con luteína y/o otros carotenoides para proporcionar la coloración deseada. En modalidades preferidas, se agrega la 4-cetoluteína obtenida por el método descrito, al alimento animal para proporcionar la coloración deseada en los productos alimenticios resultantes. En modalidades preferidas, se usan composiciones que incluyen 4-cetoluteína preparadas por el método descrito, como un aditivo alimenticio para pollos para lograr la coloración amarillo-naranja deseada de yemas de huevo y/o piel de pollo. También se puede agregar el producto de 4-cetoluteína directamente a los alimentos para proporcionar la coloración deseable.

Ejemplo En un recipiente adecuado, se sometió a suspensión 1 Kg de extracto de caléndula que contiene 106 gramos de carotenoídes, del cual 90 gramos corresponde a luteína y se agregaron 180 gramos de hidróxido de sodio en 180 ml de agua. La mezcla se calentó a 103°C con agitación por una hora. Después de terminada la saponificación, se agregaron 18 litros de hexano y la mezcla se agitó. La capa de hexano se separó y la capa acuosa se calentó a 50°C bajo 140 mm Hg de presión absoluta. La capa acuosa se trató con 1.4 litros de ácido fosfórico al 25% el cual neutralizó la solución a aproximadamente pH= . El extracto saponificado se separó y la capa salina acuosa se removió. La capa orgánica se mezcló con 12,800 ml de cloroformo y 7.2 gramos de yodo a la temperatura ajustada de 5°C. Entonces, esta mezcla se trató con una solución preparada mezclando 1200 ml de agua, 53.6 gramos de bromato de sodio, 24.3 gramos de carbonato de sodio, 29.2 gramos de metabisulfito de sodio y 48.6 gramos de ácido cítrico, el cual se agregó en el lapso de una hora con agitación continua y se mantuvo a temperatura constante de 5°C. La reacción procedió además por dos horas, al punto en donde más de 98% de luteína se convirtió a 4-cetoluteína como se determina por análisis de CLAR. En este punto, la reacción se apagó agregando 1,400 ml de una solución al 28% de carbonato de sodio. La mezcla se agitó por 10 minutos a 25°C y después, se agregaron 1,400 ml de agua y se mezclaron por otros 5 minutos. La mezcla entonces se dejó sedimentar para una fase de separación. La fase acuosa se separó y se continuó trabajando con la fase orgánica, eliminando el solvente usando un vacío de 640 mm de Hg a 45°C. Una vez que el solvente se eliminó, se incorporaron 200 gramos de Tween-80 a lo concentrado a 40°C, y se emulsificó agregando agua hasta un volumen de 12.7 litros. El producto se obtuvo conteniendo 5.1 gr/kg de carotenoides totales, de los cuales, 57% fueron 4-cetoluteína . El rendimiento de carotenoides totales al material de partida fue de 60% y el rendimiento de 4-cetoluteína de luteína fue de 41%. Se entenderá por aquellos de habilidad en la técnica, que se pueden hacer numerosas y varias modificaciones sin apartarse del espíritu de la presente invención. Por lo tanto, se debe entender claramente, que las formas de la presente invención son solamente ilustrativas y no están propuestas para limitar el alcance de la presente invención.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la presente se considera como novedad, y por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un método para preparar 4-cetoluteína de Fórmula (I) de luteína, caracterizado porque comprende las etapas : (I) disolver luteína en un solvente orgánico; hacer reaccionar la luteína con un agente de oxidación para producir una mezcla de reacción que comprende 4-cetoluteína; y separar 4-cetoluteína de la mezcla de reacción.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el solvente orgánico es un solvente orgánico halogenado.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el solvente orgánico halogenado es cloroformo.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el agente de oxidación se produce mezclando una solución acuosa saturada seleccionada del grupo que consiste de bisulfito de sodio, sulfito de potasio, sulfito hidrógeno de sodio, sulfito hidrógeno de potasio, bisulfito de sodio y bisulfito de potasio, con una solución saturada de una sal de bromato.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el agente de oxidación se produce mezclando una solución acuosa saturada de bisulfito de sodio con una solución saturada de bromato de sodio.

6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la relación en peso de bisulfito de sodio a bromato de sodio es aproximadamente 1.5:1.

7. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el agente de oxidación se produce mezclando una solución acuosa saturada de bisulfito de sodio con una solución saturada de bromato de potasio.

8. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el agente de oxidación se produce mezclando una solución acuosa saturada de bisulfito de sodio con una solución saturada de bromato de calcio.

9. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el agente de oxidación se produce mezclando una solución acuosa saturada de bisulfito de sodio con una solución saturada de bromato de cerio.

10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura de reacción está entre 2 a 10°C.

11. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la relación en peso del agente oxidante a luteína está entre 0.5 a 5 partes para cada parte de carotenoide.

12. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el pH del agente de oxidación acuoso está entre 1 a 4.

13. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la relación peso/volumen del solvente orgánico a luteína está entre 5 a 40 partes para cada uno.

14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la luteína se obtiene por saponificación de un extracto de planta.

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la planta es caléndula.

16. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la luteína se prepara sintéticamente.

17. Un método para usar 4-cetoluteína de estructura 1 como un aditivo de alimento animal, caracterizado porque comprende agregar 4-cetoluteína al alimento animal.

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el animal es una cascara de huevo de pollo.

19. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la 4-cetoluteína se agrega al alimento en una cantidad suficiente para producir una concentración de un producto de 4-cetoluteína de entre aproximadamente 1 a 80 ppm.

20. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la 4-cetoluteína se agrega al alimento en una cantidad suficiente para producir una concentración de producto de 4-cetoluteína en el alimento de la cascara de huevo de pollo de entre aproximadamente 2-10 ppm.

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque comprende agregar una cantidad de luteína al alimento en una cantidad suficiente para producir una concentración de luteína en el alimento de 2-3 ppm de luteína.

22. Un método para preparar un alimento animal enriquecido con pigmento, caracterizado porque comprende: disolver luteína en un solvente orgánico; hacer reaccionar la luteína con un agente oxidante para producir una mezcla de reacción que comprende 4-cetoluteína; separar 4-cetoluteína de la mezcla de reacción; y agregar la 4-cetoluteína a un alimento animal para obtener el alimento animal enriquecido en pigmento.