PT1191070E

PT1191070E - Método para a produção de uma preparação corante baseada na raiz da ruiva-dos-tintureiros

Info

Publication number: PT1191070E
Application number: PT01203662T
Authority: PT
Inventors: Goverdina Christina Helena Derksen; Teris Andre Van Beek; Aede De Groot; Anthony Capelle
Original assignee: Rubia Exploitatie Bv
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2007-09-21
Also published as: EP1191070A1; ATE364662T1; DE60128873D1; ES2284585T3; EP1191070B1; US6596036B2; US20020083533A1; DK1191070T3; DE60128873T2; CY1106686T1

Description

ΕΡ 1 191 070/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Método para a produção de uma preparação de corante baseado na raiz da ruiva-dos-tintureiros" 0 presente invento refere-se a um método para a produção de uma preparação de corante de raiz da ruiva-dos-tintureiros. A raiz da ruiva-dos-tintureiros (Rubia tinctorum, também conhecida por garança ou granza) contém vários corantes entre os quais alizarina ou 1,2-di-hidroxiantraquinona. A alizarina ocorre nas raizes carnudas sob a forma do seu glucósido, ácido ruberitrico. As raizes têm sido desde há muito uma fonte principal do corante alizarina até à descoberta em 1868 que este também pode ser sintetizado quimicamente. A síntese química está contudo a tornar-se cada vez mais dispendiosa e é menos desejável de um ponto de vista ambiental.

Consequentemente, a raiz da ruiva-dos-tintureiros foi novamente considerada como uma alternativa útil para a preparação do corante.

As raízes contêm em si apenas pequenas quantidades do corante alizarina. Para a formação de alizarina é necessário hidrolisar o ácido ruberitrico, ou seja, clivar o grupo dissacárido. As raízes contêm adicionalmente outro glucósido, nomeadamente primeverósido de lucidina, que contém o mesmo dissacárido que o ácido ruberitrico. Durante a hidrólise do ácido ruberitrico pode formar-se lucidina a partir de primeverósido de lucidina. A lucidina é contudo um conhecido agente mutagénico. A sua formação deve portanto ser evitada. A hidrólise do ácido ruberitrico em alizarina pode ser efectuada através de diferentes vias, nomeadamente através de um ácido forte (tal como H2S04), de uma base forte (tal como KOH) ou enzimas de hidrólise (denominadas hidrolases).

Os presentes inventores começaram por testar todos estes métodos e chegaram às conclusões seguintes.

Quando se leva a refluxo uma suspensão de raízes da ruiva-dos-tintureiros secas em solução aquosa de H2S04 a 2%, ocorre a formação de alizarina, purpurina e xantopurpurina como 2 ΕΡ 1 191 070/ΡΤ principais componentes de antraquinona juntamente com alguns compostos minoritários não identificados. 0 primeverósido de lucidina desaparece mas desconhece-se o seu destino.

Quando se leva a refluxo uma suspensão aquosa de raízes da ruiva-dos-tintureiros secas em KOH a 2%, forma-se alizarina e uma vasta gama de componentes minoritários predominantemente antraquinonas. Dado que estes componentes não foram todos identificados desconhece-se se estão presentes compostos mutagénicos.

De acordo com a literatura (T.Masawaki, M. Taya, S. Tone (1996) SElective solvent extraction of ruerythric acid from madder roots and subsequent hidrolysis with β-glucosidase, Journal of Fermentation and Bioengineering 81(6): 567-569), a hidrólise de glucósidos de ruiva-dos-tintureiros com β-glucosidases deve levar à formação de alizarina e lucidina. Os presentes inventores repetiram a experiência mas não foram bem sucedidos na obtenção de alizarina e lucidina. A utilização de preparações enzimáticas disponíveis comercialmente contendo actividades de xilenase e glucosidase numa suspensão de ruiva-dos-tintureiros (na qual se inactivaram as enzimas endógenas da ruiva-dos-tintureiros) originou de facto alizarina e lucidina. Mas este método não é adequado quer porque necessitaria de uma etapa adicional para nos livrarmos da lucidina mutagénica. GBA-A-2093868, FR-A-2483226 revelam a preparação de composições de corante por tratamento de extracção de plantas de ruiva-dos-tintureiros, consultar igualmente JP-A-2002-012785 e JP-A-5-331384. US-A-5891433 revela um método adicional de extracção de raiz de ruiva-dos-tintureiros.

Constitui consequentemente o objectivo do presente invento proporcionar um novo método para produzir uma preparação de corante de raiz da ruiva-dos-tintureiros, em que nessa preparação a quantidade do corante alizarina é aumentada mas cujo método não leva à formação do produto secundário mutagénico lucidina na preparação. 3 ΕΡ 1 191 070/ΡΤ

Numa concretização preferível do método de acordo com o presente invento isola-se alizarina a partir da preparação de corante.

Constitui um objectivo adicional do presente invento uma preparação de corante obtenível pelo processo descrito.

Tal é conseguido pelo invento através de um método, incluindo extracção de raiz da ruiva-dos-tintureiros em água a uma temperatura inferior a 75°C, tal como inferior a 70°, de preferência inferior a 65°C, enquanto se fornece oxigénio à mistura reaccional de raiz da ruiva-dos-tintureiros em água. Na investigação que levou ao presente invento estabeleceu-se que a hidrólise do ácido ruberítrico pode ser efectuada por enzimas endógenas da raiz da ruiva-dos-tintureiros. Neste processo enzimático também se forma nordamnacantal a partir do primeverósido de lucidina. Verificou-se que quando não se encontra presente oxigénio suficiente ou quando não se encontra presente qualquer oxigénio se forma lucidina em vez do nordamnacantal inofensivo. Assim, para evitar a formação de lucidina, é indispensável a presença de oxigénio.

Verificou-se que a conversão dos componentes de corante na raiz da ruiva-dos-tintureiros por enzimas endógenas é óptima quando a temperatura se encontra entre 35 e 65°C para um tempo de reacção de cerca de 30 minutos. Para tempos de reacção mais elevados de por exemplo 4 horas a temperatura pode ser ainda menor, podendo ser de 0°C.

Dado que a conversão de primeverósido de lucidina é enzimática é importante manter a temperatura da reacção abaixo de um valor que levaria a desnaturação das enzimas.

Preferentemente a temperatura é mantida abaixo de 65°C. A uma temperatura mais elevada, as enzimas começam a ficar desnaturadas. Apesar da reacção ainda continuar a progredir durante algum tempo, a conversão não é completa e consequentemente não é útil para a preparação do corante.

Verificou-se que a transformação de ácido ruberítrico e primeverósido de lucidina em alizarina e lucidina, respectivamente, pode ser efectuada em água desmineralizada, água ultra-pura e mesmo água da torneira. A gama de pH óptimo 4 ΕΡ 1 191 070/ΡΤ varia com ο tempo de extracção. O pH óptimo para um tempo de reacção de 30 minutos é de cerca de 6. A valores de pH superiores e inferiores a percentagem de conversão decresce rapidamente. Para 4 horas o pH óptimo está compreendido entre 6 e 8. O fornecimento de oxigénio pode ser obtido por simples agitação da mistura reaccional ou pela introdução mais directa de ar ou oxigénio na mistura reaccional. É preferível enriquecer a água a ser utilizada na reacção com oxigénio antes da adição da ruiva-dos-tintureiros. É adicionalmente preferível adicionar também oxigénio durante a adição da ruiva-dos-tintureiros e durante a reacção. A disponibilidade de oxigénio pode ser melhorada pelo aumento da área de contacto da água da reacção com o ar circundante ou com o oxigénio adicionado. A ausência de lucidina no produto final pode ser confirmada através de HPLC. A expressão "raiz da ruiva-dos-tintureiros" tal como utilizada no presente pedido de patente refere-se a qualquer forma da raiz da ruiva-dos-tintureiros tal como raízes frescas, raízes secas, pó de raiz, etc. O presente invento é ilustrado adicionalmente nos exemplos seguintes.

EXEMPLOS EXEMPLO 1

Extracção de alizarina

As raízes da ruiva-dos-tintureiros são secas e moídas. Suspendem-se 2,5 g deste pó em 100 ml de água. A mistura de extracção assim obtida é agitada durante pelo menos 30-45 minutos a 45°C ou pelo menos 30-90 minutos à temperatura ambiente. Dilui-se 10 vezes uma amostra da mistura de extracção e analisa-se por HPLC. Verificou-se que a mistura continha os seguintes constituintes: os ácidos carboxílicos pseudopurpurina (PP) e munjistina (MJ), alizarina (ALI), purpurina (PUR), uma pequena quantidade de rubiadina (RUB) e nordamnacantal (NOR). Assim, o ácido ruberítrico (RZ) é 5 ΕΡ 1 191 070/ΡΤ convertido a alizarina (ALI). O primeverósido de lucidina (LP), contudo, não é convertido a lucidina (LUC) tal como seria de esperar mas a nordamnacantal (NOR). EXEMPLO 2 A hidrólise é enzimática A fim de demonstrar que a hidrólise é uma reacção enzimática, foram efectuadas as seguintes experiências.

1. levar a refluxo pó de ruiva-dos-tintureiros em água a 100°C não leva à formação de ALI e NOR

2. agitar pó de ruiva-dos-tintureiros numa mistura 1:1 de água e etanol a 45°C não leva à formação de ALI e NOR 3. não se formam ALI e NOR quando se agita o pó de ruiva-dos-tintureiros em água alcalina a pH 10 a 45°C.

Estes resultados confirmam que a reacção é enzimática dado que a inactivação de enzimas endógenas através de uma temperatura elevada, de uma quantidade elevada de etanol ou de um pH elevado não origina os produtos finais de reacção de hidrólise. EXEMPLO 3 É necessária uma enzima diferente para a conversão de lucidina De modo a estabelecer se é apenas uma enzima a responsável pela conversão de LP a LUC e desta a NOR ou se a primeira etapa é efectuada por uma hidrolase e a segunda etapa por uma oxidase, efectuaram-se as seguintes experiências.

Experiência 1

Agita-se pó de ruiva-dos-tintureiros em água durante for 1 hora sob atmosfera de azoto num vaso de reacção fechado. Após 1 hora abre-se o vaso e o azoto é substituído por ar. Continua-se a agitar durante 6 horas.

Após análise da mistura reaccional conclui-se que ao fim de 60 minutos todo o LP é convertido a LUC. Após abertura do vaso reaccional, a LUC é convertida a NOR, uma etapa que demora 6 horas. Quando se encontra presente oxigénio não se pode detectar LUC, o que significa que a sua conversão é muito mais rápida do que na presente situação experimental. Assume- 6 ΕΡ 1 191 070/ΡΤ se que a diferença de velocidade de reacção é provocada pelo facto de LUC não ser solúvel em água. Consequentemente, é geralmente dificil para a enzima oxidar a LUC sólida a NOR. Contudo, quando a reacção é efectuada sob oxigénio a LUC não pode cristalizar porque é imediatamente oxidada a NOR. 0 NOR é também insolúvel em água.

Experiência 2 A fim de demonstrar que a conversão de LUC a NOR é enzimática, repetiu-se a experiência anterior mas antes de abrir o vaso reaccional aqueceu-se a mistura reaccional a 100°C para inactivar quaisquer enzimas que possam estar presentes. Após agitação verificou-se que não foi convertida nenhuma LUC a NOR. Assim, a presença de oxigénio não é por si só suficiente para a formação de NOR.

Lisboa,

Claims

ΕΡ 1 191 070/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1. Método para a produção de uma preparação de corante da raiz da ruiva-dos-tintureiros, incluindo extracção de raiz da ruiva-dos-tintureiros em água a uma temperatura inferior a 75°C, tal como inferior a 70°C, de preferência inferior a 65°C, enquanto se fornece oxigénio à mistura reaccional de raiz da ruiva-dos-tintureiros em água, por agitação da mistura reaccional ou introdução directa de ar ou oxigénio na mistura reaccional para obter a preparação de corante.
2. Método tal como reivindicado na reivindicação 1, em que a extracção é efectuada a uma temperatura entre 0 e 65°C.
3. Método tal como reivindicado na reivindicação 1, em que a extracção é efectuada em 4 horas.
4. Método tal como reivindicado na reivindicação 1 ou 2, em que a extracção é efectuada a uma temperatura entre 35 e 65°C.
5. Método tal como reivindicado na reivindicação 4, em que a extracção é efectuada em 30 minutos.
6. Método tal como reivindicado nas reivindicações 1-5, em que a extracção é efectuada a um pH entre 6 e 8.
7. Método tal como reivindicado na reivindicação 6, em que a extracção é efectuada em 4 horas.
8. Método tal como reivindicado nas reivindicações 1-5, em que a extracção é efectuada a um pH de cerca de 6.
9. Método tal como reivindicado na reivindicação 8, em que a extracção é efectuada em 30 minutos.
10. Método tal como reivindicado nas reivindicações 1-9, em que a raiz da ruiva-dos-tintureiros que é extraída está numa forma seca e em pó. ΕΡ 1 191 070/ΡΤ 2/2
11. Método tal como reivindicado nas reivindicações 7-10, em que a extracção é efectuada ao longo de um período de pelo menos 30-45 minutos a uma temperatura de 45°C.
12. Método tal como reivindicado nas reivindicações 1-10, em que a extracção é efectuada ao longo de um período de pelo menos 30-90 minutos à temperatura ambiente.
13. Método tal como reivindicado nas reivindicações 1-12, incluindo adicionalmente a etapa de isolamento de alizarina a partir da preparação de corante.
14. Preparação de corante obtenível por um método tal como reivindicado nas reivindicações 1-12. Lisboa,