MXPA01010881A - Despersiones acuosas estables y polvos secos dispersables en agua, estables de xantofilas y produccion y uso de los mismos. - Google Patents

Despersiones acuosas estables y polvos secos dispersables en agua, estables de xantofilas y produccion y uso de los mismos.

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Abstract

La invencion se refiere a la produccion de una dispersion acuosa estable o de un polvo seco dispersable en agua estable de xantofilas seleccionadas dentro de un grupo que consiste de astaxantina, luteina y zeaxantina, mediante a) la disolucion de una o varias de las xantofilas mencionadas arriba en un solvente organico miscible en agua o una mezcla de agua y un solvente organico miscible en agua a una temperatura mayor que 30°C; b) la mezcla de esta solucion con una solucion acuosa de un coloide protector, por lo que los componentes del solvente son convertidos en la fase cuosa y la fase hidrofobica de la xantofila es producida en forma de una fase nanodispersa c) y opcionalmente, la conversion de la dispersion resultante en un polvo seco dispersable en agua mediante la separacion del solvente y del agua y mediante secado, opcionalmente en presencia de un material de revestimiento. La invencion se caracteriza porque el coloide protector utilizado en el paso b) del metodo es caseina o caseinato.

Description

•«% DISPERSIONES ACUOSAS ESTABLES Y POLVOS SECOS DISPERSABLES EN AGUA, ESTABLES DE XANTÓFILAS, Y PRODUCCIÓN Y USO DE LOS MISMOS La invención se refiere a dispersiones acuosas estables y polvos secos que pueden dispersarse en agua estables de xantófilas seleccionadas dentro del grupo que consiste de astaxantina, luteina y zeaxantina y a su preparación y uso. La clase de sustancias de los carotenoides se clasifica en dos grupos principales, los carotenos y las xantófilas. Los carotenos que son hidrocarburos de polieno puros, por ejemplo beta-caroteno o licopeno difieren de las xantófilas que tienen también funcionalidades oxigeno tales como grupos hidroxilo, epoxi y/u oxo. Representantes típicos de estos grupos son astaxantina, luteina y zeaxantina, inter alia. Las xantófilas son ampliamente distribuidos en la naturaleza y ocurren, inter alia, en maiz (zeaxantina), en judia verde (luteina), en pimiento rojo (capsantina) en yemas de huevo (luteina) y en camarones y salmones (astaxantina) , proporcionando a estos alimentos su color característico. Estos polienos que pueden ser preparados industrialmente o bien aislados de sus fuentes naturales, representan materiales colorantes importantes para las industrias de los alimentos para seres humanos y para animales y para el sector farmacéutico y son ingredientes activos que proporcionan una actividad provitamina A como en el caso de la astaxantina. aMfata^ßMb Todas las xantófilas son insolubles en agua, con solamente una baja solubilidad en grasas y aceites. Esta solubilidad limitada, y la gran sensibilidad a la oxidación, impiden el uso directo de los productos sintéticos de particulas 5 relativamente grandes en la coloración de alimentos para seres humanos y animales puesto que se obtienen solamente resultados de coloración insatisfactorios con las substancias en forma cristalina gruesa. Estos efectos perjudiciales para uso práctico de las xantófilas son particularmente evidentes 10 en medio acuoso. Solamente con formulaciones específicamente preparadas en las cuales los ingredientes activos están presentes en forma finamente dispersa, y en caso apropiado, protegidos contra oxidación por coloides protectores es posible obtener 15 rendimientos mejorados de color en la coloración directa de los alimentos para seres humanos. Además, estas comparaciones empleadas en los alimentos para animales resultan en una biodisponibilidad más alta de las xantófilas y por consiguiente indirectamente en mejores propiedades de 20 coloración, por ejemplo en el caso de la pigmentación de pescado o yema de huevo. Se han descrito varios procesos para mejorar los rendimientos de color y para incrementar la capacidad de absorción y biodisponibilidad, y todos estos procesos se enfocan a la 25 reducción del tamaño de los cristalitos de los ingredientes "*• ' • ' ífcrt-?Hp????WBlll-1 activos dentro de un rango de tamaño de particulas menor que 10 micro m. fl) Numerosos métodos inter alia los descritos en Chimia 21, 329 (1967), WO 91/06292 y en WO 94/19411, hacen uso de un molino 5 de coloides para moler los carotenoides y lograr por consiguiente tamaños de particulas de 2 a 10 micro m. Existen también varios procesos combinados de emulsión/secado por rociado, de conformidad con lo descrito con DE-A-12 11 911 o bien en EP-A-0410 236. 10 La patente europea EP-B-O 065 193 divulga la elaboración de preparaciones de beta-caroteno en polvo, finamente divididas mediante la disolución de beta-caroteno en un solvente orgánico volátil, miscible en agua a temperaturas comprendidas entre 50° y 200°, en caso apropiado bajo presión 15 subatmosferica, dentro de un periodo menor que 10 segundos. El beta-caroteno es precipitado a partir de la solución molecularmente dispersa resultante por mezclado rápido inmediato con una solución acuosa por un coloide protector a temperaturas comprendidas entre 0°C y 50°C. esto resulta en 20 un hidrosol de beta-caroteno coloidalmente disperso con un color anaranjado-amarillo. El secado por rociado subsecuente de la dispersión proporciona un polvo seco que fluye libremente el cual se disuelve en agua para formar una dispersión clara de color amarillo-anaranjado. 25 Sin embargo, se observan los siguiente fenómenos con las g^$& ?^ ! dispersiones de xantófilas con ingredientes activos de tamaño de nanoparticulas que se preparan de conformidad con el documento EP-B-O 065 193. Las dispersiones acuosas de ingredientes activos que contienen xantófilas son frecuentemente coloidalmente inestables, especialmente al efectuarse una concentración. La floculación de las particulas de ingredientes activos, algunas de las cuales son sometidas a sedimentación y algunas de las cuales son sometidas a formación de crema, ya no hace posible la conversión de la dispersión en un polvo seco. En el caso de las xantófiias con funcionalidades carbonilo, puede también presentarse reticulación de la gelatina que se emplea como el único coloide protector de tal manera que se forme un gel que ya no puede dispersarse de nuevo y que probablemente no podrá ser convertido en un polvo seco. Por consiguiente no es siempre posible cumplir con los altos requerimientos de formulaciones que contienen xantófilas con relación a efecto de coloración y biodisponibilidad debido a los problemas descritos con el proceso mencionado arriba. Como se describe en el documento WO 98/26008, la capacidad de redispersión de los polvos secos que contienen xantófilas puede ser mejorado mediante la utilización de una mezcla de coloides protectores de bajo peso molecular y de alto peso molecular. Es un objeto de la presente invención proponer un proceso .- para la preparación de una dispersión acuosa estable de xantófilas seleccionadas dentro del grupo que consiste de astaxantina, luteina y zeaxantina, se contempla además proporcionar preparaciones en polvo estables de las 5 xantófilas mencionadas arriba de las cuales se puede lograr un buen efecto de coloración y una alta biodisponibilidad. Hemos encontrado que este objeto se logra a través de un proceso para la preparación de una dispersión acuosa estable o un polvo seco dispersable en agua estable de xantófilas • 10 seleccionadas dentro del grupo que consiste de astaxantina, luteina y zeaxantina, mediante a) la disolución de una o varias de las xantófilas seleccionadas dentro del grupo que consiste de astaxantina, luteina y zeaxantina en un solvente 15 orgánico miscible en agua o una mezcla de agua y un solvente orgánico miscible en agua a temperaturas mayores que 30°C • b) la mezcla de esta solución con una solución acuosa de un coloide protector, el componente de solvente es 20 transferido en la fase acuosa, y la fase hidrofóbica de la xantófila resultando como fase nanodispersa. c) Y en caso apropiado, la conversión de la dispersión que se ha formado en un polvo seco que puede dispersarse en agua mediante la remoción del solvente y el agua y 25 mediante secado, en caso apropiado en presencia de un material de revestimiento, en donde se utiliza caseína o un caseinato como coloide (fl protector en el paso b) . Las preparaciones de conformidad con la presente invención se 5 preparan habitualmente mediante la disolución de por lo menos uno de las xantófilas mencionadas arriba, en caso apropiado junto con un aceite comestible, en un solvente orgánico miscible en agua a temperaturas mayores que 30°C, de preferencia entre 50°C y 240°C, particularmente de 100°C a • 10 200°C, de manera especialmente preferida entre 140°C y 180°C, en caso apropiado bajo presión. Puesto que la exposición a altas temperaturas puede reducir el contenido de isómeros trans-alto deseado, la xantófila o las xantófilas es (son) disuelta (s) lo más rápidamente 15 posible, por ejemplo, dentro de un periodo de segundo, por ejemplo, en 0.1 a 10 segundos, de manera particularmente preferida en menos que 1 segundo. Para una preparación rápida de la solución molecularmente dispersa, la aplicación de presión elevada, por ejemplo dentro de un rango de 20 bar a 20 80 bar, de preferencia de 30 bar a 60 bar, puede ser provechosa. Inmediatamente después, la solución acuosa opcionalmente enfriada de la caseína o caseinato se agrega a la solución molecularmente dispersa obtenida de esta forma, de 25 preferencia de tal manera que se establezca una temperatura de mezclado de aproximadamente 35°C a 80°C. Durante esta etapa, el componente de solvente es transferido l^ a la fase acuoso, y la fase hidrofóbica de la xantófila o de las xantófilas resulta como fase nanodispersa. 5 Para una descripción detallada del proceso y aparato, se hace referencia expresa al documento EP-B-O 065 193. Los coloides protectores utilizados son caseína o caseinato de peso molecular bajo y/o alto o mezclas de estos. Se utiliza de preferencia caseinato de Na con un peso molecular 10 de 10,000 a 100,000, prefiriéndose particularmente un peso molecular de 20,000 a 60,000, por ejemplo el caseinato de Na proporcionado por Lacto Bretagne Associés S.A. : (Francia) con un peso molecular de aproximadamente 38,000. Detalles de la caseina/caseinato que se emplea, se encuentra 15 inter alia en Ullmann's Enciclopedia of Industrial Chemistry, 6th Edition, 1998 Electrónica 1998, capitulo 11.1, Wiley-VCH, Weinheim, Alemania y CD Rompp Chemie - Lección - • Versión 1.0 Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995 y la literatura mencionada alli. 20 Para incrementar la estabilidad mecánica del producto final, es cómodo agregar al coloide un plastificante como por ejemplo azúcares o alcoholes de azúcares, por ejemplo sucrosa, glucosa, lactosa, azúcar invertido, sorbitol, manitol o glicerol. 25 La proporción entre coloide protector y plastificante y la solución de xantófila se selecciona de tal manera que el producto final contenga entre 0.5 y 30% en peso, de preferencia entre 5 y 25% en peso, de manera particularmente preferida entre 10 y 23% en peso de xantófila, entre 10 y 70% 5 en peso de un coloide protector, entre 10 y 70% en peso de un plastificante, todos los datos porcentuales se basan en el peso seco del polvo, y en caso apropiado, pequeñas cantidades de un estabilizador. Las xantófilas que pueden ser empleadas para llevar a cabo la • 10 invención son los compuestos naturales o sintéticos conocidos, astaxantina, luteina y/o zeaxantina. La astaxantina debe ser mencionada como la xantófila empleada de preferencia para el proceso de conformidad con la presente invención. 15 Para incrementar la estabilidad del ingrediente activo contra degradación oxidante, es provechoso utilizar estabilizador tales como alfa-tocoferol, t-butilhidroxitolueno, t- butilhidroxianisol, ácido ascórbico o etoxiquina. Pueden ser agregados ya sea a la fase acuosa o a la fase de solvente, 20 pero de preferencia se disuelven juntos con las xantófilas en la fase de solvente. Puede ser también provechoso en algunas circunstancias adicionalmente disolver en la fase de solvente un aceite fisiológicamente apropiado por ejemplo aceite de ajonjolí, 25 aceite de maiz, aceite de semilla de algodón, aceite de soya ^ nm o aceite de cacahuate y esteres de ácidos grasoso vegetales enlazados a cadena media en una concentración de 0 a 500% en fl peso, de preferencia de 10 a 300% en peso, con preferencia particularmente de 20 a 10% en peso, con base en xantófila o 5 en las xantófilas, que es después precipitado en una forma de particulas extremadamente finas junto con los ingredientes activos y los aditivos mencionados al efectuar la mezcla con la fase acuosa. Es sorprendentemente posible utilizar de conformidad con la Wt 10 invención caseína o caseinato como coloide protector para evitar el uso de emulsificantes adicionales tales como por ejemplo palmitato de ascorbilo. Se encontró también que se obtienen dispersiones de ingredientes activos en forma de nanoparticulas coloidalmente 15 estables y no reticuladores de xantófilas cuyo comportamiento de viscosidad corresponden al comportamiento de viscosidad de fluidos newtonianos. Fluidos de este tipo se distinguen por • su resistencia al flujo, definido por la ecuación de Newton, que es una constante de material a una temperatura dada (T = 20 tensión de deformación, D = gradiente de corte, H viscosidad dinámica) . Una representación gráfica del comportamiento de flujo de fluidos newtonianos proporciona aproximadamente una linea recta a una temperatura dada. Particularmente la viscosidad de la dispersión de 25 ingredientes activos cambia en ±50% en el rango de corto entre 10"2 sec"1 y 10+2 secuencia"1 a 40°C y a 60°C. Las ventajas de este comportamiento de viscosidad aproximadamente newtoniano son, inter alia, que las dispersiones de ingredientes activos pueden ser bombeadas más 5 fácilmente especialmente después de concentración, que en el caso de dispersiones con viscosidad estructural, en secado por rociado, además, las dispersiones de ingrediente activos aproximadamente newtonianos tienen la ventaja que los parámetros de la cabeza de rociado pueden ser optimizados más 10 fácilmente y que esta dispersiones se comportan de manera menos critica en la cabeza de rociado. Se ha observado también que la formación de agregados H de xantófilas se evita en el proceso. La agregación de carotenoides es un fenómeno que ha sido 15 divulgado en la literatura y se describe en numerosas publicaciones (P. Song, T.A. Moore, Photochemistry and Photobiology, 19, 435-441 (1974); A.V. Ruban, P. Horton, A.J. Young, J. Photochem. Photobiol. B: Biol., 21, 229-234 (1993); V.R. Salares, N.M. Young, P.R. Carey, H.J. Bernstein, Journal 20 of Raman Spectroscopy, 6(6), 282-288 (1977)). Los agregados de carotenoides pueden ser producidos, por ejemplo, mezclando una solución de un carotenoide en un solvente orgánico miscible en agua, como por ejemplo isopropanol, etanol, acetona o tetrahidrofurano con agua. 25 Es posible por consiguiente, de conformidad con lo descrito itaiiA aafaHiiMi en la literatura mencionada arriba, producir ya sea agregados H o agregados J seleccionando las proporciones correctas de cantidades de agua y solvente orgánico. Los agregados H se refieren al hecho que las cantidades de 5 polieno están apiladas como una pila de cartas (agregado de pila de cargas) , que pueden caracterizarse en el espectro UV-Vis o la aparición de una nueva banda que muestra un cambio hipsocrónico en comparación de las formas monoméricas, en el rango comprendido entre 320 y 400 nm. Los • 10 agregados J, en contraste, representan ya sea un enlace de cabeza-cola lineal (agregados cabeza-cola) de los polienos, o bien pueden estar arreglados como espina de pescado (agregados de espina de pescado) . Ambos arreglos provocan un desplazamiento batocrómico en la absorción UV de los 15 polienos. Pruebas de alimentación con truchas han mostrado que los agregados H de xantófilas, especialmente los agregados HD • astaxantina, presentan una biodisponibilidad peor que la biodisponibilidad de los agregados J correspondientes, lo que 20 representa una ventaja adicional de las dispersiones y polvos finos preparados a través del proceso de conformidad con la presente invención. Un liquido viscoso de color oscuro se obtiene según la cantidad de caseína o caseinato que se emplea. La remoción 25 del solvente puede efectuarse, por ejemplo por extracción con ^^^Mtefi^-^a^A un solvente no miscible en agua, o bien, según el punto de ebullición de manera conocida per se, por ejemplo, por ^fc destilación, en caso apropiado bajo presión reducida. En este caso se ha comprobado efectivo y posible emplear el azeotropo 5 obtenido al usar isopropanol sin remoción de agua directamente como solvente. Sin embargo, la remoción del solvente se efectúa de preferencia junto con la remoción de agua, por secado por rociado o granulación de rociado. La invención se refiere también a dispersiones acuosas 10 estables y polvos secos estables que pueden ser dispersados en agua de xantófilas seleccionadas dentro del grupo que consiste de astaxantina, luteina y zeaxantina que pueden obtenerse a través del proceso descrito arriba. Un polvo seco estable se obtiene y se envuelve en caseína, caseinato o 15 mezclas de los mismos como coloide protector. Este polvo seco puede ser disuelto de nuevo en agua para obtener una distribución fina uniforme del ingrediente activo en el rango • de tamaño de partícula menor que un micro m. el hidrosol de ingrediente activo obtenido de esta forma es extremadamente 20 estable en pruebas de estabilidad fotoquímica a pesar de la dispersión fina. El ingrediente activo presente tanto en la dispersión de xantófila como en el polvo seco preparado a partir de ellas muestra un contenido amorfo, determinado por diagramas de difracción de rayos X, entre 70 y 100%, de 25 preferencia entre 90 y 100%. Además, el contenido de isómero totalmente trans de las xantófilas es de por lo menos del 50%, de preferencia el 70%. Las preparaciones de conformidad con la invención son especialmente adecuadas para funcionar como material 5 colorante para alimentos para seres humanos y animales y como aditivos como agentes farmacéuticos. Ejemplos de áreas típicas de uso en el sector de los alimentos para los animales son la pigmentación de pescado en la acuacultura y pigmentación de yema de hueva y piel en el caso de la crianza • 10 de las aves. El procedimiento para el proceso de la presente invención se explica con detalles en el siguiente ejemplo. Ejemplo 1 40 g de astaxantina fueron suspendidos en 294 g de 15 isopropano/agua (88/12, peso/peso) a una temperatura de 30°C en un recipiente que puede ser calentado. Esta suspensión fue mezclada a una temperatura de mezclado de 170°C con 536 g de • isopropanol/agua (88/12, peso/peso) con un tiempo de residencia de 0.2 segundos. Inmediatamente después del tiempo 20 de residencia establecido, la solución de astaxantina molecularmente dispersa resultante penetró en otra cámara de mezclado en donde 10.4 kg de la solución acuosa de caseinato de Na que, además de 108 g de caseinato contenia 36 g de sucrosa y habia sido ajustada a un pH 9 fue mezclada a un 25 ángulo de mezclado de 90°C a través de una bomba de alta -•»• -'•**"-- ______________ — - - —mlMiln-lr presión, la astaxantina precipitándose en forma coloidalmente dispersa con un tamaño promedio de particulas de 144 nm a una temperatura de 45°C. la dispersión fue después concentrada y convertida de manera 5 conocida per se en un polvo seco de astaxantina al 22% de flujo libre con un tamaño promedio de particulas de 129 nm. El polvo seco fue disuelto en agua otra vez para formar una dispersión de color rojo claro, la fuerza del color de la redispersión siendo solamente aproximadamente 10% menor que 10 la fuerza del color de la dispersión original. 15 20 25

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES: 1. Un proceso para la preparación de una dispersión acuosa fl estable o un polvo seco estable seco estable que puede ser dispersado en agua de xantófilas seleccionadas 5 dentro del grupo que consiste de astaxantina, luteina, y zeaxantina, mediante a) la disolución de una o varias de las xantófilas seleccionadas dentro del grupo que consiste de astaxantina, luteina, y zeaxantina, en un solvente f 10 orgánico miscible en agua o una mezcla de agua y un solvente orgánico miscible en agua a temperaturas mayores que 30°C, b) la mezcla de esta solución con una solución acuosa de un coloide protector, el componente de solvente 15 siendo transferido a la fase acuosa, y la fase hidrofóbica de la xantófila resultando en una fase nanodispersa, • c) y, en caso apropiado, la conversión de la dispersión que se ha formado en un polvo seco que 20 puede ser dispersado en agua mediante la remoción del solvente y el agua y secando, en caso apropiado, en presencia de un material de revestimiento, en donde se utiliza la caseína o un caseinato como 25 coloide protector en el paso b) . ¡gg¡¡^3j^ggdsg«g^^^^???^???^_______^___^j^^^^^^^^
  2. 2. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde se utiliza un aceite comestible además de la xantófila en el paso a) .
  3. 3. Un proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde no se utiliza ningún emulsificante adicional.
  4. 4. Un proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde se evita la formación de agregados H de las xantófilas.
  5. 5. Un proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde se utiliza astaxantina como xantófila.
  6. 6. Una dispersión acuosa estable de xantófilas seleccionadas dentro del grupo que consiste de astaxantina, luteina y zeaxantina, que puede obtenerse a través de un proceso de conformidad con lo definido en cualesquiera de las reivindicaciones 1 a .
  7. 7. Una dispersión acuosa estable de xantófilas de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 6, en donde la xantófila presente tiene un contenido amorfo comprendido entre 70 y 100%.
  8. 8. Una dispersión acuosa estable de xantófilas de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 6 o 7 en donde la xantófila presente tiene un contenido de isómeros trans de por lo menos el 50%. •^-jJda
  9. 9. Una dispersión acuosa estable de xantófilas de conformidad con lo reclamado en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, que presenta el comportamiento de viscosidad de fluidos newtonianos.
  10. 10.Una dispersión acuosa estable de xantófilas de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 6 a 9, que es una dispersión de astaxantina.
  11. 11.Un polvo seco estable que puede ser dispersado en agua de xantófilas seleccionadas dentro del grupo que consiste de astaxantina, luteina y zeaxantina, que puede ser obtenido a través de un proceso de conformidad con lo definido en cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
  12. 12.Un polvo seco estable que puede ser dispersado en agua de xantófilas de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 11, que es un polvo seco de astaxantina.
  13. 13. El uso de las dispersiones acuosas estables y/o polvos secos estables que pueden ser dispersados en agua de xantófilas definidos en cualesquiera de las reivindicaciones 6 a 12 como aditivos para alimentos para seres humanos, agentes farmacéuticos y/o alimentos para animales.
MXPA01010881A 1999-04-29 2000-04-17 Despersiones acuosas estables y polvos secos dispersables en agua, estables de xantofilas y produccion y uso de los mismos. MXPA01010881A (es)

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