WO2003103645A1 - Fractionated extraction of natural source carotenoids with a high lycopene content, using supercritical fluids - Google Patents

Fractionated extraction of natural source carotenoids with a high lycopene content, using supercritical fluids Download PDF

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WO2003103645A1
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María Salud GÓMEZ PRIETO
María Luisa RUIZ DEL CASTILLO
José Guillermo SANTA-MARÍA BLANCO
Gracia Patricia Blanch Manzano
Marta Herraiz Carasa
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Definitions

  • the process described here consists of a single stage in which the extraction and fractionation of the carotenoids is carried out, originating a fraction formed practically by all-trans lycopene (more stable than the cis-lycopene isomers) and another fraction constituted by the rest of the carotenoids, both fractions being free from the aroma components.
  • These two carotenoid fractions are useful for the food, cosmetic and pharmaceutical industries, as well as for the manufacture of functional foods or nutraceuticals.
  • the temperature can be varied from 5 to 10 degrees centigrade, increasing or decreasing it, depending on the initial composition of carotenoids in the material of Starting, this variation of the pressure and temperature supposes a decrease of the density of the supercritical carbon dioxide propitiating the precipitation of part of the lipid compounds contained in the supercritical fluid coming from the extraction cell, originating two fractions: a solid red color strongly intense, formed by all-trans-lycopene crystals in a percentage higher than 85%, preferably above or 90% and another fraction formed by the supercritical fluid loaded with the rest of the pigments, other more soluble lipids and aroma components.
  • lycopene The percentage of lycopene extracted depends on the tomato variety. In general, except for the skin of the Daniela variety, there are good percentages of lycopene recovery. Lycopene appears predominantly in the first SI separator in the form of crystals smaller than 10 ⁇ m in size.

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Abstract

The invention relates to a method of obtaining all-trans lycopene crystals smaller than 10 ?m and with a purity greater than 85 %. The inventive method can be used in the food, cosmetic and pharmaceutical industries as well as in the production of nutraceuticals and functional foods. Said environmentally-friendly method involves the use of supercritical fluids for the extraction and fractionation of tomato carotenoids.

Description

EXTRACCIÓN FRACCIONADA DE CAROTENOIDES DE FUENTES NATURALES CON ALTO CONTENIDO EN LICOPENO MEDIANTE FLUIDOS SUPERCRÍTICOSFRACTIONAL EXTRACTION OF CAROTENOIDS FROM NATURAL SOURCES WITH HIGH CONTENT IN LYCOPENE BY SUPERCRITICAL FLUIDS
SECTOR DE LA TÉCNICASECTOR OF THE TECHNIQUE
El invento está relacionado con la obtención de carotenoides de fuentes naturales, principalmente licopeno con alta pureza, mediante fluidos supercríticos, útiles para las industrias: farmacéuticas, cosméticas y de alimentos. También está relacionado con el aprovechamiento de subproductos y excedentes de la Industria Agroalimentaria relacionada con el tomate.The invention is related to the production of carotenoids from natural sources, mainly lycopene with high purity, by means of supercritical fluids, useful for the pharmaceutical, cosmetic and food industries. It is also related to the use of by-products and surpluses from the Agrifood Industry related to tomatoes.
ESTADO DE LA TÉCNICASTATE OF THE ART
Los carotenoides han sido ampliamente estudiados tanto como colorantes naturales como por su carácter antioxidante y sus efectos beneficiosos para la salud humana. El licopeno está presente en el ser humano en el suero y en los tejidos, asociado a las membranas celulares y formando agregados en los tejidos adiposos. Actúa como antioxidante, previniendo enfermedades propiciadas por radicales libres como las cardiovasculares, las patologías tumorales y otros trastornos relacionados con procesos de envejecimiento y/o degenerativos. Además, parece reducir las neoplasias inducidas químicamente. Las evidencias acumuladas sobre su actividad biológica justifican que el licopeno sea considerado como un micro nutriente y recomendada su ingesta diaria. Todo esto ha sido la causa del creciente interés por el licopeno de los consumidores y de la industria, conduciendo a un aumento de su utilización en preparados cosméticos, formulas farmacéuticas y fabricación de alimentos funcionales o preparados alimentarios utilizados como complemento de la dieta. Las patentes FR2770974, GB2274235, WO9948386 y WO0207768 describen la utilización del licopeno en productos dietéticos. En US6261598 y WO0126486 se utiliza mezclado con otros antioxidantes y en WO0137781 forma parte de una dispersión acuosa estable de aplicación en alimentos. Las patentes FR2799368 y 2811569, JP2000229827, O0066078 y 9747278, describen la participación del licopeno en productos cosméticos con efectos protectores frente a los rayos UN. En la industria farmacéutica las patentes US2002001633 y 6350776, WO0126668 describen preparados de licopeno con efectos preventivos frente a distintos tipos de cáncer. También forma parte de productos anti hiper-colesterolémicos (EP0759294, US6262109 y WO9938518), anti radicales libres (WO0007581 y US2002012714), diuréticos (JP10158182) y prevención de enfermedades hepáticas (WO0078325).Carotenoids have been widely studied both as natural dyes and for their antioxidant nature and their beneficial effects for human health. Lycopene is present in humans in serum and tissues, associated with cell membranes and forming aggregates in adipose tissues. It acts as an antioxidant, preventing diseases caused by free radicals such as cardiovascular, tumor pathologies and other disorders related to aging and / or degenerative processes. In addition, it seems to reduce chemically induced neoplasms. The accumulated evidence on their biological activity justifies that lycopene is considered a micro nutrient and recommended daily intake. All this has been the cause of the growing interest in the lycopene of consumers and industry, leading to an increase in its use in cosmetic preparations, pharmaceutical formulas and the manufacture of functional foods or food preparations used as a complement to the diet. The patents FR2770974, GB2274235, WO9948386 and WO0207768 describe the use of lycopene in dietetic products. In US6261598 and WO0126486 it is used mixed with other antioxidants and in WO0137781 it is part of a stable aqueous dispersion for application in foods. The patents FR2799368 and 2811569, JP2000229827, O0066078 and 9747278, describe the participation of lycopene in cosmetic products with protective effects against UN rays. In the pharmaceutical industry the patents US2002001633 and 6350776, WO0126668 describe lycopene preparations with preventive effects against different types of cancer. It also forms part of anti-hypercholesterolemic products (EP0759294, US6262109 and WO9938518), anti-free radicals (WO0007581 and US2002012714), diuretics (JP10158182) and prevention of liver diseases (WO0078325).
El licopeno se encuentra en cantidades apreciables en frutas y verduras, fundamentahnente en tomate (30 a 100 ppm) y sandía. Sin embargo, en los productos naturales su concentración es pequeña y está acompañado por otros compuestos por lo que es necesario extraerlo y purificarlo para que pueda ser utilizado en la industria de alimentos, cosmética y farmacéutica. También puede ser obtenido por síntesis química (US6040475; DE10009459; EP1072589). Sin embargo, actualmente no están bien considerados los aditivos sintéticos en la industria de alimentos, siendo rechazados por los consumidores, hecho que se está extendiendo a la industria cosmética y farmacéutica. Por otra parte, la extracción a partir del tomate y sus derivados incide en el aprovechamiento de subproductos y excedentes agroalimentarios lo que supone beneficios tanto para los sectores productores como para el medio ambiente.Lycopene is found in appreciable amounts in fruits and vegetables, mainly in tomato (30 to 100 ppm) and watermelon. However, in natural products its concentration is small and it is accompanied by other compounds, so it is necessary to extract and purify it so that it can be used in the food, cosmetic and pharmaceutical industries. It can also be obtained by chemical synthesis (US6040475; DE10009459; EP1072589). However, synthetic additives in the food industry are currently not well considered, being rejected by consumers, a fact that is spreading to the cosmetic and pharmaceutical industry. On the other hand, extraction from tomato and its derivatives affects the use of by-products and agrifood surpluses, which means benefits for both the producing sectors and the environment.
La producción a gran escala de licopeno se basa en su extracción, aislamiento y purificación a partir de fuentes naturales, siendo primordial obtenerlo en forma cristalina con tamaño inferior a 10 μm. La mayoría de los procesos utilizan disolventes orgánicos, siendo generalmente necesaria una purificación y posterior recristalización del licopeno (WO9516363, CN1298904, RU2039775). La desventaja de estos métodos es que los cristales suelen retener restos del disolvente y requieren lavados adicionales con más disolventes, finalmente deben ser secados generalmente a elevadas temperaturas que favorecen la isomerización del licopeno. Esta isomerización no es deseable ya que, es conocido, que los isómeros cis-licopeno son más inestables que el todo- trans, isómero natural del licopeno. Además, las etapas de lavado para purificar los cristales de licopeno originan cantidades apreciables de aguas de lavado que son un problema medioambiental. Para evitar el uso de disolventes tóxicos se han descrito procesos basados en la obtención directa de los cristales de licopeno mediante saponificación (US5858700) en presencia o no de sales de calcio que actúa como antisolvente (US 5245095), o extracción con etanol a alta temperatura (US5871574, EP 1103579). Estos procesos también generan cantidades apreciables de aguas residuales y requieren elevadas temperaturas y elevados tiempos de reacción. Por otra parte, todos estos procesos son poco o nada selectivos por lo que para obtener licopeno relativamente puro (>50%) es necesario una purificación del extracto mediante procedimientos como los cromatográficos (JP2138996, US3369974, CN1316468), cristalización (US4439629) o precipitación (WO9613178).The large scale production of lycopene is based on its extraction, isolation and purification from natural sources, being essential to obtain it in crystalline form with size less than 10 μm. Most processes use organic solvents, purification and subsequent recrystallization of lycopene being generally necessary (WO9516363, CN1298904, RU2039775). The disadvantage of these methods is that the crystals usually retain residues of the solvent and require additional washes with more solvents, finally they must be dried generally at elevated temperatures that favor the isomerization of lycopene. This isomerization is not desirable since it is known that the cis-lycopene isomers are more unstable than the all-trans, natural isomer of lycopene. In addition, the washing steps for purifying the lycopene crystals cause appreciable amounts of wash water which is an environmental problem. To avoid the use of toxic solvents, processes have been described based on the direct obtaining of lycopene crystals by saponification (US5858700) in the presence or absence of calcium salts that act as anti-solvent (US 5245095), or extraction with ethanol at high temperature (US5871574, EP 1103579). These processes also generate appreciable amounts of wastewater and require high temperatures and high reaction times. On the other hand, all these processes are little or not selective so to obtain relatively pure lycopene (> 50%) it is necessary to purify the extract by means of procedures such as chromatographic (JP2138996, US3369974, CN1316468), crystallization (US4439629) or precipitation (WO9613178).
La tecnología de los fluidos supercríticos, utilizando como disolvente un gas en condiciones supercríticas, proporciona una extracción selectiva, permite una fácil separación de los solutos sin residuos del disolvente, evita la acumulación de aguas residuales, se realiza el proceso a temperaturas moderadas, en ausencia de luz y en medio reductor sin la presencia de aire y se obtiene el licopeno en forma de polvo. Esta técnica ha sido utilizada en la extracción y purificación de carotenoides procedentes de matrices naturales (EP0719866, US5264212, JP 07304977, US5789647, JP63112659).The technology of supercritical fluids, using a gas as a solvent under supercritical conditions, provides a selective extraction, allows easy separation of solutes without residues of the solvent, prevents the accumulation of wastewater, the process is carried out at moderate temperatures, in absence of light and in reducing medium without the presence of air and the lycopene is obtained in powder form. This technique has been used in the extraction and purification of carotenoids from natural matrices (EP0719866, US5264212, JP 07304977, US5789647, JP63112659).
La patente WO9832449 utiliza dióxido de carbono supercrítico (CO2-SC) mezclado con disolventes orgánicos (50%) para aumentar el rendimiento de la extracción. La patentePatent WO9832449 uses supercritical carbon dioxide (CO 2 -SC) mixed with organic solvents (50%) to increase the extraction yield. The patent
EP0818225 utiliza el CO2-SC para purificar el licopeno partiendo de la oleorresina del tomate previamente extraída con disolventes orgánicos. Las patentes WO0179355 y JP7147929 describen la extracción de licopeno con CO2-SC en presencia de un aceite vegetal.EP0818225 uses CO 2 -SC to purify lycopene starting from the oleoresin of the tomato previously extracted with organic solvents. The patents WO0179355 and JP7147929 describe the extraction of lycopene with CO 2 -SC in the presence of a vegetable oil.
En el presente invento utilizamos esta tecnología, como disolvente dióxido de carbono supercrítico (CO2-SC), como fuente natural se utiliza tomate y especies similares, partiendo del fruto entero o de partes de él, procedentes de los excedentes y subproductos de la industria agroalimentaria. Las patentes JP7147929 y WO0179355 describen procedimientos para obtener licopeno a partir de tomate utilizando dióxido de carbono supercrítico. Ambas patentes utilizan tomate entero o alguna de sus partes en forma de polvo seco. La diferencia más notable entre estas dos patentes y el procedimiento descrito en el presente invento es que en ninguna de dichas patentes se realiza una extracción f accionada, el licopeno se obtiene junto con el resto de carotenoides del tomate. Además, ambas patentes parten del tomate en polvo previamente dispersado en un aceite vegetal. La patente US4400398 utiliza un proceso de extracción fraccionada con el que separan los carotenoides del pimiento, fundamentalmente xantofilas, de los componentes del aroma, pero no fracciona los carotenoides entre sí. En el caso del licopeno no se ha encontrado descrito ningún procedimiento que mediante la extracción fraccionada con fluidos supercríticos consiga separar el licopeno del resto de los carotenoides.In the present invention we use this technology, as solvent supercritical carbon dioxide (CO 2 -SC), as a natural source tomato and similar species are used, starting from the whole fruit or parts of it, coming from the surplus and by-products of the industry agrifood. Patents JP7147929 and WO0179355 describe processes for obtaining lycopene from tomato using supercritical carbon dioxide. Both patents use whole tomato or some of its parts in the form of dry powder. The most notable difference between these two patents and the process described in the present invention is that in none of these patents is an activated extraction performed, lycopene is obtained together with the rest of carotenoids of the tomato. In addition, both patents start from tomato powder previously dispersed in a vegetable oil. Patent US4400398 uses a fractional extraction process with which the carotenoids of the pepper, mainly xanthophylls, are separated from the components of the aroma, but it does not fractionate the carotenoids from each other. In the case of lycopene, no procedure has been described that, by means of fractional extraction with supercritical fluids, manages to separate the lycopene from the rest of the carotenoids.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Breve descripción de la invención El presente invento proporciona un método para extraer carotenoides de fuentes naturales con un alto contenido en licopeno como el tomate, sandía y especies similares, así como de algas y biomasa procedente de la fermentación de microorganismos modificados genéticamente para producir alto contenido de licopeno. Previamente a la extracción el material de partida es secado y molido para obtener un polvo. Este polvo con un bajo contenido en humedad, es sometido a la extracción con un fluido en condiciones supercríticas, preferentemente dióxido de carbono a presión mayor que su presión crítica y a temperatura por encima de su temperatura crítica. Simultáneamente, conforme se obtiene el extracto, éste es dividido en tres fracciones mediante un simple cambio de la presión y/o de la temperatura. La primera fracción está constituida por todo trans-licopeno prácticamente puro. La segunda fracción está constituida por una mezcla de carotenoides en la que están presentes los isómeros cis del licopeno, siendo mayoritarios β-caroteno, fitoeno y fitoflueno. La tercera fracción está constituida por los componentes del aroma. Las dos fracciones de carotenoides se obtienen directamente en forma de cristales de pequeño tamaño en recipientes adecuados llamados celdas separadoras. Una vez terminado el proceso, los cristales son recuperados de las citadas celdas separadoras. La fracción con los componentes del aroma, siempre que sea de interés, puede ser recogida en una trampa fría o retenida en un adsorbente. Descripción detallada del inventoDESCRIPTION OF THE INVENTION BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for extracting carotenoids from natural sources with a high lycopene content such as tomato, watermelon and similar species, as well as from algae and biomass from the fermentation of genetically modified microorganisms. to produce high lycopene content. Prior to extraction the starting material is dried and ground to obtain a powder. This powder with a low moisture content is subjected to extraction with a fluid under supercritical conditions, preferably carbon dioxide under pressure greater than its critical pressure and at temperature above its critical temperature. Simultaneously, as the extract is obtained, it is divided into three fractions by a simple change in pressure and / or temperature. The first fraction is made up of virtually pure trans-lycopene. The second fraction is constituted by a mixture of carotenoids in which the cis isomers of lycopene are present, with β-carotene, phytoene and phytofluene predominating. The third fraction is constituted by the aroma components. The two carotenoid fractions are obtained directly in the form of small crystals in suitable containers called separating cells. Once the process is finished, the crystals are recovered from the aforementioned separating cells. The fraction with the components of the aroma, whenever it is of interest, can be collected in a cold trap or retained in an adsorbent. Detailed description of the invention
El presente invento está relacionado con la extracción y fraccionamiento de carotenoides contenidos en una fuente natural, preferentemente con alto contenido en licopeno como el tomate.The present invention relates to the extraction and fractionation of carotenoids contained in a natural source, preferably with a high lycopene content such as tomato.
De acuerdo con el invento se puede partir de tomate entero, o alguna de sus partes como piel y pulpa, o sus mezclas, procedentes de excedentes y subproductos de la industria agroalimentaria.According to the invention, it can be made from whole tomato, or some of its parts such as skin and pulp, or their mixtures, from surplus and by-products of the agri-food industry.
El presente invento pretende obtener cristales todo-trans licopeno con un tamaño inferior a 10 μm y una pureza superior al 85% que pueda ser utilizado en las industrias de alimentos, cosméticas y farmacéuticas, así como en la fabricación de alimentos funcionales o nutracéuticos, mediante un procedimiento respetuoso con el medioambiente. Para ello se ha utilizado la tecnología de los fluidos supercríticos, evitándose el empleo de disolventes orgánicos, así como la necesidad de etapas posteriores de cristalización y/o purificación, las cuales generan cantidades importantes de aguas residuales. El proceso aquí descrito consta de una única etapa en la que se realiza la extracción y el fraccionamiento de los carotenoides, originándose una fracción formada prácticamente por todo-trans licopeno (más estable que los isómeros cis- licopeno) y otra fracción constituida por el resto de los carotenoides, encontrándose ambas fracciones libres de los componentes del aroma. Estas dos fracciones de carotenoides son de utilidad para las industrias de alimentos, cosméticas y farmacéuticas, así como para la fabricación de alimentos funcionales o nutracéuticos. Una de las fracciones está constituida por todo-trans licopeno con una pureza superior al 85%, preferiblemente superior al 90% y la otra fracción esta constituida por una mezcla de carotenos, siendo mayoritarios β-caroteno, fitoeno o fitoflueno, dependiendo de la fuente natural de la que se parte. Estas dos fracciones están libres de los componentes del aroma los cuales son recogidos en una tercera fracción mediante una trampa fría o utilizando un adsorbente.The present invention aims to obtain all-trans lycopene crystals with a size of less than 10 μm and a purity greater than 85% that can be used in the food, cosmetic and pharmaceutical industries, as well as in the manufacture of functional or nutraceutical foods, by means of a procedure that respects the environment. To this end, the technology of supercritical fluids has been used, avoiding the use of organic solvents, as well as the need for subsequent stages of crystallization and / or purification, which generate significant quantities of wastewater. The process described here consists of a single stage in which the extraction and fractionation of the carotenoids is carried out, originating a fraction formed practically by all-trans lycopene (more stable than the cis-lycopene isomers) and another fraction constituted by the rest of the carotenoids, both fractions being free from the aroma components. These two carotenoid fractions are useful for the food, cosmetic and pharmaceutical industries, as well as for the manufacture of functional foods or nutraceuticals. One of the fractions consists of all-trans-lycopene with a purity greater than 85%, preferably greater than 90%, and the other fraction is constituted by a mixture of carotenes, with β-carotene, phytoene or phyto-fluene predominating, depending on the source natural from which it is split. These two fractions are free of aroma components which are collected in a third fraction by a cold trap or by using an adsorbent.
Antes de ser sometidos a la extracción según el método descrito en el presente invento, los tomates o sus partes han de convertirse en polvo para garantizar la rotura de las paredes celulares con el fin de facilitar la extracción de los pigmentos. Para ello se puede aplicar uno de los procedimientos tradicionales en los que se utiliza el estrujado mecánico, el cocimiento, el congelado-descongelado, el tratamiento con enzimas, la precipitación con alcoholes, la centrifugación, el homogenizado y procesos de secado como secado en estufa, atomizado y liofilizado. De acuerdo con el presente invento es preferible evitar los tratamientos térmicos y la adición de disolventes orgánicos, por ello, cuando se parte de tomate entero es preferible utilizar el estrujado mecánico de los tomates previamente troceados y eliminados los lóculos, seguido de una centrifugación y secado de la fracción sólida obtenida mediante liofilización. Cuando se parte de pulpa de tomate se homogeniza y se seca preferiblemente mediante liofilización. A partir de la piel del tomate simplemente se seca, preferiblemente mediante liofilización. Cuando se parte de mezclas de pulpa y piel de tomate, se tritura y homogeniza la mezcla obteniéndose una papilla que es posteriormente liofilizada. A continuación el material liofilizado es finamente molido y homogenizado; el contenido en humedad del polvo obtenido es menor del 10% en peso. De acuerdo con el presente invento, cuando se parte de otras fuentes naturales como sandía, algas o biomasa procedentes de la fermentación de microorganismos, se procede de la misma manera, llegando igualmente a un producto en forma de polvo seco.Before being subjected to the extraction according to the method described in the present invention, the tomatoes or their parts have to be turned into powder to guarantee the breaking of the cell walls in order to facilitate the extraction of pigments. For this, one of the traditional procedures in which mechanical crushing, cooking, freeze-thawing, enzyme treatment, alcohol precipitation, centrifugation, homogenization and drying processes such as oven drying can be applied. , atomized and lyophilized. According to the present invention it is preferable to avoid thermal treatments and the addition of organic solvents, therefore, when part of whole tomato is preferable to use the mechanical crushing of previously chopped tomatoes and removed the locules, followed by a centrifugation and drying of the solid fraction obtained by lyophilization. When part of tomato pulp is homogenized and dried preferably by lyophilization. From the tomato skin it is simply dried, preferably by lyophilization. When starting from mixtures of pulp and tomato skin, the mixture is crushed and homogenized obtaining a porridge that is subsequently lyophilized. Then the lyophilized material is finely ground and homogenized; the moisture content of the powder obtained is less than 10% by weight. According to the present invention, when starting from other natural sources such as watermelon, algae or biomass from the fermentation of microorganisms, proceeds in the same way, also reaching a product in the form of dry powder.
Para describir con detalle el proceso de extracción y fraccionamiento se va a hacer uso del diagrama de la Figura 1. De acuerdo con el invento aquí descrito, el proceso de extracción y fraccionamiento se realiza en una sola etapa comenzando con la introducción de la fuente natural con alto contenido en licopeno en forma de polvo seco en la celda de extracción 7 (Fig. 1); a continuación se hace pasar el gas comprimido del recipiente 1 (Fig. 1), preferiblemente dióxido de carbono (CO2), a través de la tubería 2 (Fig.l) hasta el compresor 3 (Fig. 1) el cual comprime el dióxido de carbono hasta la presión de extracción comprendida entre 25 y 40 MPa (presión regulada por la válvula 9 Fig.l), preferiblemente entre 30 y 35 MPa. El dióxido de carbono (CO2) a alta presión es introducido en el intercambiador de calor 5 (Fig. 1) a través de la tubería 4 (Fig. 1) con el fin de calentar el gas comprimido hasta la temperatura de extracción comprendida entre 35 y 70 grados centígrados, preferiblemente entre 40 y 65 grados centígrados, poniendo el gas comprimido, en condiciones supercríticas. A continuación el dióxido de carbono en condiciones supercríticas [también llamado dióxido de carbono supercrítico (CO2-SC)] es introducido en la celda de extracción 7 (Fig. 1) a través de la tubería 6 (Fig. 1) de forma que el fluido supercrítico se pone en contacto con las células previamente rotas del material en forma de polvo que se encuentra en la celda de extracción 7 (Fig. 1) y extrae los componentes lipidíeos presentes en dicho material. El fluido supercrítico, preferiblemente dióxido de carbono supercrítico, cargado con los compuestos extraídos sale de la celda de extracción a través de la tubería 8 (Fig. 1) y llega a la válvula 9 (Fig. 1) [la cual regula la presión en la celda de extracción 7 Fig. 1]. Cuando el fluido supercrítico cargado con los compuestos lipidíeos extraídos atraviesa la válvula 9 (Fig. 1) es introducido a través de la tubería 10 (Fig. 1) en la primera celda separadora 11 (Fig. 1). De acuerdo con el presente invento, en esta primera celda separadora 11 (Fig. 1) se disminuye la presión del fluido supercrítico cargado con los componentes lipidíeos extraídos hasta un valor comprendido en el intervalo de 10 a 20 MPa [presión regulada por la válvula 13 (Fig. 1)], preferiblemente entre 12 y 18 MPa, opcionalmente, junto con la disminución de la presión se puede variar la temperatura de 5 a 10 grados centígrados, aumentándola o disminuyéndola, dependiendo de la composición inicial de carotenoides en el material de partida, esta variación de la presión y temperatura supone una disminución de la densidad del dióxido de carbono supercrítico propiciando la precipitación de parte de los compuestos lipidíeos contenidos en el fluido supercrítico procedente de la celda de extracción, originándose dos fracciones: una sólida de color rojo fuertemente intenso formada por cristales de todo-trans-licopeno en un porcentaje superior al 85%, preferiblemente superior al 90% y otra fracción formada por el fluido supercrítico cargado con el resto de los pigmentos, otros lípidos más solubles y componentes del aroma. Ocasionalmente, dependiendo del tipo del material de partida, los cristales de licopeno de color rojo intenso con tamaño de partícula inferior a 10 μm se obtienen dispersos en un líquido incoloro de aspecto aceitoso. La fracción formada por el fluido supercrítico cargado con el resto de los componentes extraídos, no precipitados en la primera celda de extracción 11 (Fig. 1), es conducida a través de la tubería 12 (Fig. 1), la válvula 13 (Fig. 1), la cual regula la presión en la celda separadora 11 (Fig. 1) y el conducto 14 (Fig. 1) hasta la segunda celda separadora 15 (Fig. 1) en la que se disminuye la presión hasta un valor comprendido entre 1,5 y 10 MPa, preferiblemente subcrítica, entre 4 y 6 MPa y opcionalmente, a la vez que se disminuye la presión se puede variar la temperatura aumentándola o disminuyéndola, dependiendo del valor de la presión. A presiones altas podría aumentarse ligeramente la temperatura, preferiblemente de 2 a 6 grados centígrados; a presiones bajas no variar la temperatura, o en todo caso disminuirla ligeramente, preferiblemente a valores próximos a la temperatura ambiente. Las variaciones de presión y temperatura provocan la separación o precipitación de los pigmentos presentes en el fluido supercrítico, junto con otros componentes lipidíeos de baja volatilidad. Se originan dos fracciones una líquida de aspecto aceitoso de color rojo-naranja que se deposita en el fondo de la celda separadora 15 (Fig. 1) y otra fracción formada por el fluido, gas en condiciones subcríticas que lleva en suspensión los compuestos más volátiles. La fracción con aspecto aceitoso depositada en la celda separadora 15 (Fig. 1) presenta una composición que depende de la fuente natural de partida. En el caso del tomate esta fracción aceitosa depositada en la celda separadora 15 (Fig. 1) de color rojo-naranja, está formada por carotenoides, esteróles y ácidos grasos libres, siendo mayoritarios β-caroteno y fitoeno o fitoflueno, también están presentes los isómeros cis del licopeno y en menor concentración compuestos como la luteína, tocoferoles y andrina que actúa como antidepresivo. El gas con los compuestos más volátiles en suspensión sale de la celda separadora 15 (Fig. 1) y a través del conducto 16 (Fig. 1) pasa por la válvula 17 (Fig. 1) la cual controla la presión en la citada celda separadora 15 (Fig. 1). A partir de la válvula 17 (Fig. 1) el gas se encuentra en condiciones normales y los solutos en suspensión se pueden recuperar con una trampa fría 19 (Fig. 1) o con un adsorbente de los utilizados tradicionalmente.To describe in detail the extraction and fractionation process, the diagram of Figure 1 will be used. According to the invention described herein, the extraction and fractionation process is carried out in a single stage beginning with the introduction of the natural source with high content of lycopene in the form of a dry powder in the extraction cell 7 (Fig. 1); then the compressed gas from the container 1 (Fig. 1), preferably carbon dioxide (CO 2 ), is passed through the pipe 2 (Fig. 1) to the compressor 3 (Fig. 1) which compresses the carbon dioxide up to the extraction pressure between 25 and 40 MPa (pressure regulated by the valve 9 Fig. 1), preferably between 30 and 35 MPa. The carbon dioxide (CO 2 ) at high pressure is introduced into the heat exchanger 5 (Fig. 1) through the pipe 4 (Fig. 1) in order to heat the compressed gas to the extraction temperature between 35 and 70 degrees centigrade, preferably between 40 and 65 degrees centigrade, putting the compressed gas, in supercritical conditions. Then carbon dioxide under supercritical conditions [also called supercritical carbon dioxide (CO 2 -SC)] is introduced into the extraction cell 7 (Fig. 1) through the pipe 6 (Fig. 1) so that the fluid The supercritical material is brought into contact with the previously broken cells of the material in powder form found in the extraction cell 7 (Fig. 1) and extracts the lipid components present in said material. The supercritical fluid, preferably supercritical carbon dioxide, loaded with the extracted compounds leaves the extraction cell through line 8 (Fig. 1) and reaches valve 9 (Fig. 1) [which regulates the pressure in the extraction cell 7 Fig. 1]. When the supercritical fluid loaded with the extracted lipid compounds passes through the valve 9 (Fig. 1) it is introduced through the pipe 10 (Fig. 1) into the first separator cell 11 (Fig. 1). According to the present invention, in this first separator cell 11 (Fig. 1) the pressure of the supercritical fluid charged with the extracted lipid components is decreased to a value in the range of 10 to 20 MPa [pressure regulated by the valve 13 (Fig. 1)], preferably between 12 and 18 MPa, optionally, together with the pressure drop, the temperature can be varied from 5 to 10 degrees centigrade, increasing or decreasing it, depending on the initial composition of carotenoids in the material of Starting, this variation of the pressure and temperature supposes a decrease of the density of the supercritical carbon dioxide propitiating the precipitation of part of the lipid compounds contained in the supercritical fluid coming from the extraction cell, originating two fractions: a solid red color strongly intense, formed by all-trans-lycopene crystals in a percentage higher than 85%, preferably above or 90% and another fraction formed by the supercritical fluid loaded with the rest of the pigments, other more soluble lipids and aroma components. Occasionally, depending on the type of starting material, lycopene crystals of intense red color with a particle size of less than 10 μm are obtained dispersed in a colorless liquid with an oily appearance. The fraction formed by the supercritical fluid charged with the rest of the extracted components, not precipitated in the first extraction cell 11 (Fig. 1), is conducted through the pipe 12 (Fig. 1), the valve 13 (Fig. 1), which regulates the pressure in the separator cell 11 (Fig. 1) and the conduit 14 (Fig. 1) to the second separator cell 15 (Fig. 1) in which the pressure is decreased to a value comprised between 1.5 and 10 MPa, preferably subcritical, between 4 and 6 MPa and optionally, at the same time that the pressure is lowered, the temperature can be varied by increasing or decreasing it, depending on the value of the pressure. At high pressures the temperature could be slightly increased, preferably from 2 to 6 degrees centigrade; at low pressures do not vary the temperature, or in any case reduce it slightly, preferably to values close to the ambient temperature. The variations of pressure and temperature cause the separation or precipitation of the pigments present in the supercritical fluid, together with other lipid components of low volatility. Two fractions originate a red-orange oily-looking liquid that is deposited at the bottom of the separating cell 15 (Fig. 1) and another fraction formed by the fluid, gas under subcritical conditions that carries in suspension the most volatile compounds . The oily-looking fraction deposited in the separator cell 15 (Fig. 1) has a composition that depends on the natural source of the starting material. In the case of tomatoes, this oily fraction deposited in the separating cell 15 (Fig. 1) of red-orange color, is formed by carotenoids, sterols and free fatty acids, with β-carotene and phytoene or phytofluene predominating. cis isomers of lycopene and in lower concentration compounds such as lutein, tocopherols and andrin which acts as an antidepressant. The gas with the most volatile compounds in suspension leaves the separating cell 15 (Fig. 1) and through the conduit 16 (Fig. 1) passes through the valve 17 (Fig. 1) which controls the pressure in said separating cell 15 (Fig. 1). From valve 17 (Fig. 1) the gas is in normal conditions and the solutes in suspension can be recovered with a cold trap 19 (Fig. 1) or with an adsorbent of those traditionally used.
El tiempo del proceso depende del material de partida y de su contenido inicial en carotenoides. De acuerdo con el invento que aquí se describe el tiempo de extracción y fraccionamiento esta comprendido en el intervalo de 1 hora a 24 horas, preferiblemente entre 3 y 9 horas y más preferiblemente entre 4 y 6 horas.The time of the process depends on the starting material and its initial content in carotenoids. According to the invention described herein the extraction and fractionation time is comprised in the range of 1 hour to 24 hours, preferably between 3 and 9 hours and more preferably between 4 and 6 hours.
Los rendimientos de la extracción (porcentaje de licopeno extraído) están comprendidos entre el 50% y el 100%, dependiendo del material de partida. En los casos en los que sea preciso aumentar el rendimiento de extracción se pueden adicionar un modificador o co-solvente al fluido supercrítico, preferiblemente agua, en una cantidad comprendida en el intervalo 0,1% y 10% en peso, preferiblemente entre 0,1% y 1%. La fracción SI está constituida por cristales de carotenoides dispersos en un líquido formado fundamentalmente por triglicéridos. La proporción en la que se encuentran los carotenoides es superior al 80%, aunque depende del material de partida, preferiblemente superior al 90%. El todo-trans-licopeno es prácticamente el único carotenoide presente en esta fracción, por encima del 95%, preferentemente por encima del 99%. La fracción S2 esta constituida por carotenoides y otros componentes lipidíeos disueltos o dispersos en un aceite formado por triglicéridos y ácidos grasos libres. Este aceite supone menos del 45% en peso de la fracción S2. Los carotenoides suponen más del 60% de los compuestos liposolubles, preferiblemente por encima del 75%, siendo mayoritarios β-caroteno, fitoeno, fitoflueno y licopeno. El resto de la fracción liposoluble la componen fundamentalmente tocoferoles, esteróles y amirina, siendo mayoritario α-tocoferol. Es de destacar que la amirina es un antidepresivo presente en esta fracción S2 en proporciones comprendidas entre 0,1 % y 5%, dependiendo del material de partida, de la variedad de tomate, del grado de madurez, etc.The yields of the extraction (percentage of extracted lycopene) are between 50% and 100%, depending on the starting material. In cases where it is necessary to increase the extraction performance, a modifier or co-solvent to the supercritical fluid, preferably water, in an amount comprised in the range 0.1% and 10% by weight, preferably between 0.1% and 1%. The SI fraction consists of crystals of carotenoids dispersed in a liquid formed mainly by triglycerides. The proportion in which the carotenoids are found is greater than 80%, although it depends on the starting material, preferably greater than 90%. The all-trans-lycopene is practically the only carotenoid present in this fraction, above 95%, preferably above 99%. The S2 fraction is constituted by carotenoids and other lipid components dissolved or dispersed in an oil formed by triglycerides and free fatty acids. This oil accounts for less than 45% by weight of the S2 fraction. Carotenoids account for more than 60% of fat-soluble compounds, preferably above 75%, with β-carotene, phytoene, phytofluene and lycopene predominating. The rest of the fat-soluble fraction is composed mainly of tocopherols, sterols and amirin, with α-tocopherol being the majority. It is noteworthy that amirin is an antidepressant present in this S2 fraction in proportions between 0.1% and 5%, depending on the starting material, the tomato variety, the degree of maturity, etc.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASDESCRIPTION OF THE FIGURES
Figura 1. Representa el esquema del equipo utilizado. Este equipo consta fundamentalmente de las siguientes partes: un recipiente (1) en el que se encuentra el gas comprimido; de un compresor (3) que comprime el gas hasta una presión superior a su presión crítica; de un intercambiador de calor (5) que calienta el gas a una temperatura superior a su temperatura crítica; de una cámara o celda de extracción con control térmico (7) en la que se deposita la fuente natural a extraer; de dos cámaras o celdas separadoras con control térmico (11 y 15) en las que se recuperan los solutos o parte de los solutos extraídos por el fluido supercrítico; de tres válvulas (9, 13 y 17) que regulan la presión en la celda de extracción y en las dos celdas separadoras y de un sistema que permite adicionar al fluido supercrítico un disolvente polar que actúa como modificador de la polaridad. Este sistema está formado a su vez por un recipiente (20) donde se encuentra el disolvente polar y por una bomba (21) que permite adicionarlo al fluido supercrítico. Además consta de un recipiente (19) donde se recuperan los componentes del aroma bien mediante una trampa fría, bien mediante un adsorbente.Figure 1. Represents the scheme of the equipment used. This equipment consists mainly of the following parts: a container (1) in which the compressed gas is located; of a compressor (3) that compresses the gas to a pressure greater than its critical pressure; of a heat exchanger (5) that heats the gas to a temperature above its critical temperature; of a chamber or extraction cell with thermal control (7) in which the natural source to be extracted is deposited; of two chambers or separating cells with thermal control (11 and 15) in which the solutes or part of the solutes extracted by the supercritical fluid are recovered; of three valves (9, 13 and 17) that regulate the pressure in the extraction cell and in the two separating cells and of a system that allows adding a polar solvent that acts as a polarity modifier to the supercritical fluid. This system is formed in turn by a container (20) where the polar solvent is located and by a pump (21) that allows it to be added to the supercritical fluid. It also consists of a container (19) where the aroma components are recovered either by means of a cold trap or by means of an adsorbent.
Figura 2. Cromatograma de la fracción SI del primer separador. Análisis HPLC. 1 todo trans- β-caroteno, 2 y 3 cis- licopeno, 4 todo-trans-licopeno.Figure 2. Chromatogram of the SI fraction of the first separator. HPLC analysis. 1 all trans- β-carotene, 2 and 3 cis-lycopene, 4 all-trans-lycopene.
Figura 3. Cromatograma de la fracción SI del primer separador. Análisis HPLC-Masas. 1 y 2 derivados oxigenados del licopeno, 3- licopeno.Figure 3. Chromatogram of the SI fraction of the first separator. HPLC-Masses Analysis. 1 and 2 oxygenated derivatives of lycopene, 3- lycopene.
Figura 4 Cromatograma de la fracción S2 del segundo separador. Análisis HPLC. 1 luteína, 2 α-tocoferol, 3 cis-fitoeno, 4 y 7 cis-fitoflueno, 5 todo trans-fitoeno, 6 todo trans-fitoflueno, ζ-caroteno, 9 todo trans-β-caroteno, 10-13 cis- licopeno, 14 todo trans- licopeno.Figure 4 Chromatogram of fraction S2 of the second separator. HPLC analysis. 1 lutein, 2 α-tocopherol, 3 cis-phytoene, 4 and 7 cis-phytofluene, 5 all trans-phytoene, 6 all trans-phytofluene, ζ-carotene, 9 all trans-β-carotene, 10-13 cis-lycopene , 14 all transicopene.
Figura 5 Cromatograma de la fracción S2 del segundo separador. Análisis HPLC- Masas. 1 γ-tocoferol, 2 β-tocoferol, 3 α-tocoferol, 4 stigmasterol, 5 β-amirina, 6 fagarsterol, 7 α-amirina, 8 fitoeno, 9 fitoflueno, 10 isómero fitoeno, 11 β-caroteno, 12 licopeno.Figure 5 Chromatogram of fraction S2 of the second separator. HPLC Analysis - Masses. 1 γ-tocopherol, 2 β-tocopherol, 3 α-tocopherol, 4 stigmasterol, 5 β-amyrin, 6 fagarsterol, 7 α-amyrin, 8 phytoene, 9 phytofluene, 10 phytoene isomer, 11 β-carotene, 12 lycopene.
EJEMPLO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN Ejemplo 1EXAMPLE OF EMBODIMENT OF THE INVENTION Example 1
El procedimiento se aplica a cuatro variedades de tomate Daniela, Rambo, Pera y Pitenza. El contenido en licopeno se determinó por espectrofotometría según el método descrito por Hakala y Heinonen (Hakala S.H. and Heinonen I.M., 1994."Chromatographic Purification of Natural Lycopene" J. Agrie. Food Chem., 42,1314-1316). La Tabla 1 muestra los contenidos en licopeno de cada uno de los tomates utilizados. Excepto para el tomate de la variedad Pera el licopeno se encuentra mayoritariamente en la piel Tabla 1. Contenido en licopeno de las variedades de tomate. (% en peso de muestra)The procedure is applied to four tomato varieties Daniela, Rambo, Pera and Pitenza. The lycopene content was determined by spectrophotometry according to the method described by Hakala and Heinonen (Hakala SH and Heinonen IM, 1994. "Chromatographic Purification of Natural Lycopene" J. Agrie, Food Chem., 42, 1314-1316). Table 1 shows the lycopene contents of each of the tomatoes used. Except for the tomato of the Pera variety, the lycopene is found mostly in the skin Table 1. Lycopene content of tomato varieties. (% by weight of sample)
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Figure imgf000012_0001
Se parte de 55 g de materia prima (tomate entero, piel o pulpa) liofilizada, se introducen en la celda de extracción (Fig. 1 (7)) y se extraen' a 35 MPa y 40° C. En la primera celda separadora (Fig. 1 (11)) se recoge la fracción SI a 15MPa y 50° C. En la segunda celda separadora (Fig. 1 (15)) se recoge la fracción S2 a 6MPa y 25° C. El tiempo de proceso fue de 6 h. La Tabla 2 se muestran los porcentajes de licopeno extraídos y los que quedan sin extraer en el residuo.Starting from 55 g of raw material (whole tomato, skin or pulp) lyophilized, they are introduced into the extraction cell (Fig. 1 (7)) and extracted at 35 MPa and 40 ° C. In the first separating cell (Fig. 1 (11)) the SI fraction is collected at 15MPa and 50 ° C. In the second separating cell (Fig. 1 (15)) the fraction S2 is collected at 6MPa and 25 ° C. The processing time was from 6 h. Table 2 shows the percentages of extracted lycopene and those that are not extracted in the waste.
Tabla 2. Porcentaje de licopeno extraído y residualTable 2. Percentage of extracted and residual lycopene
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El porcentaje de licopeno extraído depende de la variedad de tomate. En general, excepto para la piel de la variedad Daniela, se tienen buenos porcentajes de recuperación de licopeno. El licopeno aparece mayoritariamente en el primer separador SI en forma de cristales de tamaño inferior a lOμm.The percentage of lycopene extracted depends on the tomato variety. In general, except for the skin of the Daniela variety, there are good percentages of lycopene recovery. Lycopene appears predominantly in the first SI separator in the form of crystals smaller than 10 μm in size.
Ejemplo 2Example 2
Se parte de 55 g de piel de tomate liofilizada. La extracción se realiza a 35 MPa y 40° C. En el primer separador (11 Fig. 1) la presión se fija en 15 MPa y la temperatura a 50° C. Se obtiene un sólido cristalino de color rojo intenso y una pequeña cantidad de un líquido incoloro de aspecto aceitoso(Sl). En el segundo separador (15 Fig.l) la presión se fija en 6 MPa y la temperatura a temperatura ambiente se obtiene un líquido de color rojo-naranja intenso de aspecto aceitoso (S2).It starts with 55 g of lyophilized tomato skin. The extraction is carried out at 35 MPa and 40 ° C. In the first separator (11 Fig. 1) the pressure is set at 15 MPa and the temperature at 50 ° C. A crystalline solid of intense red color and a small amount is obtained of a colorless liquid with an oily appearance (Sl). In the second separator (15 Fig.l) the pressure it is fixed at 6 MPa and the temperature at room temperature produces an intense red-orange liquid with an oily appearance (S2).
Estas fracciones se han analizado por HPLC en fase inversa utilizando una columna C3o con un gradiente lineal según el método de Gómez-Prieto y col. (Gómez-Prieto M.S.; Caja M.M.; Santa-María G. 2002 "Solubility in supercritical carbón dioxide of the predominant carotenes of tomato skin" J. Am. Oil Chem. Soc. en prensa). La cuantificación se ha realizado a 472 nm, 450 nm, 347 nm y 285 nm. Se ha utilizado el acoplamiento HPLC-Masas para la determinación de los compuestos lipidíeos presentes en las fracciones SI y S2. Para la determinación de triglicéridos y ácidos grasos libres se ha utilizado el método GC de Ruiz del Castillo y col. (Ruiz del Castillo M.L.; Dobson G.; Brennan R.; Gordon S. 2002 "Genotypic variation in fatty acid contení of blackcurrant seeds" J. Agrie. Food Chem., 50(2), 332-335).These fractions were analyzed by reverse phase HPLC using a C 3 column or with a linear gradient according to the method of Gómez-Prieto et al. (Gómez-Prieto MS; Caja MM; Santa-María G. 2002 "Solubility in supercritical carbon dioxide of the predominant carotenes of tomato skin" J. Am. Oil Chem. Soc. In press). The quantification was carried out at 472 nm, 450 nm, 347 nm and 285 nm. The HPLC-Masses coupling was used for the determination of the lipid compounds present in the SI and S2 fractions. For the determination of triglycerides and free fatty acids, the GC method of Ruiz del Castillo et al. (Ruiz del Castillo ML; Dobson G .; Brennan R., Gordon S. 2002 "Genotypic variation in fatty acid content of blackcurrant seeds" J. Agrie, Food Chem., 50 (2), 332-335).
La fracción SI obtenida en el primer separador esta formada por cristales de color rojo de tamaño inferior a lOμm y por un líquido incoloro. La figura 2 muestra los cromatogramas del análisis HPLC de los pigmentos de la fracción SI. Como se puede apreciar el mayoritario es el todo trans-licopeno (pico 4) y pequeñas cantidades de isómeros cis-licopeno y β-caroteno. El todo-trans-licopeno supone el 91,4% del total de carotenoides. El análisis GC de los componentes lipidíeos, otros distintos a los carotenoides, de la fracción SI revela que son mayoritarios los triglicéridos (78%), el resto son esteróles y esteres de ácidos grasos. El análisis HPLC-Masas (figura 3) revela que solamente está presente el licopeno, no se han encontrado picos con espectros de masas correspondientes a triglicéridos o esteróles, probablemente debido a que están en muy pequeña concentración. En la figura 3 aparecen dos picos (1 y 2) correspondientes a derivados oxigenados del licopeno. Sin embargo, estos compuestos no aparecen o están en cantidades traza en el análisis cuantitativo (figura 2), es posible que dichos compuestos se hayan originado en la manipulación de la muestra. En resumen, la fracción SI esta formada mayoritariamente por carotenos (97,8% en peso), 1,6% en peso triglicéridos y el resto esteres de esteróles y otros compuestos lipidíeos. En la fracción SI se obtienen cristales de todo trans-licopeno de tamaño inferior a 10 μm, con una pureza del 91,4%. La fracción S2 obtenida en el segundo separador está formada por un líquido con aspecto oleaginoso de color rojo-naranja debido a los carotenoides que contiene. La figura 4 muestra los cromatogramas del análisis HPLC de los pigmentos de la fracción S2. Como se puede apreciar esta fracción esta formada por una mezcla de carotenoides, siendo mayoritarios el todo-frans-fitoeno (pico 5) y todo-trans-β-caroteno (pico 9). En esta fracción es apreciable la cantidad de isómeros cis del licopeno (picos 10-13). La relación todo-trans-licopeno/ isómeros cis-licopeno pasa de 10,8 para la fracción SI a 1,4 para la fracción S2. Es de destacar la presencia de luteína (pico 1) y de α-tocoferol (pico 2) en concentraciones apreciables. El análisis HPLC-Masas de la fracción S2 (figura 5) confirma la presencia de todos los compuestos indicados en la figura 4. Además muestra la presencia de γ- y β-tocoferol (picos 1 y 2), esteróles como stigmasterol (pico 4) y fagarsterol (pico 6) y cantidades apreciables de α- y β-amirina (picos 5 y 7) que presentan propiedades antidepresivas. El análisis GC de la fracción S2 revela que los triglicéridos y ácidos grasos libres y esterificados suponen el 45% en peso de esta fracción. En resumen, la fracción S2 está formada fundamentalmente por una mezcla de carotenoides, tocoferoles y amirina dispersos en un aceite formado por triglicéridos y ácidos grasos libres, siendo mayoritario el ácido esteárico. The SI fraction obtained in the first separator is formed by red crystals of less than 10 μm in size and a colorless liquid. Figure 2 shows the chromatograms of the HPLC analysis of the pigments of the SI fraction. As can be seen, the majority is the all trans-lycopene (peak 4) and small amounts of cis-lycopene and β-carotene isomers. The all-trans-lycopene accounts for 91.4% of the total carotenoids. The GC analysis of the lipid components, other than the carotenoids, of the SI fraction reveals that triglycerides are the majority (78%), the rest are sterols and esters of fatty acids. The HPLC-Masses analysis (figure 3) reveals that only lycopene is present, no peaks with mass spectra corresponding to triglycerides or sterols have been found, probably because they are in very small concentration. Figure 2 shows two peaks (1 and 2) corresponding to oxygenated derivatives of lycopene. However, these compounds do not appear or are in trace amounts in the quantitative analysis (figure 2), it is possible that said compounds originated in the manipulation of the sample. In summary, the SI fraction is formed mainly by carotenes (97.8% by weight), 1.6% by weight triglycerides and the rest esters of sterols and other lipid compounds. In the SI fraction, crystals of all trans-lycopene of less than 10 μm in size are obtained, with a purity of 91.4%. The fraction S2 obtained in the second separator is formed by a liquid with an orange-red color due to the carotenoids it contains. Figure 4 shows the chromatograms of the HPLC analysis of the pigments of the S2 fraction. As you can see, this fraction is formed by a mixture of carotenoids, with the majority being frans-phytoene (peak 5) and all-trans-β-carotene (peak 9). In this fraction, the amount of cis isomers of lycopene is appreciable (peaks 10-13). The ratio of all-trans-lycopene / cis-lycopene isomers goes from 10.8 for the SI fraction to 1.4 for the S2 fraction. Of note is the presence of lutein (peak 1) and α-tocopherol (peak 2) in appreciable concentrations. The HPLC-Masses analysis of fraction S2 (figure 5) confirms the presence of all the compounds indicated in figure 4. It also shows the presence of γ- and β-tocopherol (peaks 1 and 2), sterols such as stigmasterol (peak 4). ) and fagarsterol (peak 6) and appreciable amounts of α- and β-amyrin (peaks 5 and 7) that have antidepressant properties. GC analysis of fraction S2 reveals that triglycerides and free fatty acids and esterified account for 45% by weight of this fraction. In summary, fraction S2 is basically formed by a mixture of carotenoids, tocopherols and amirine dispersed in an oil formed by triglycerides and free fatty acids, with stearic acid being the majority.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para extraer carotenoides de fuentes naturales con alto contenido en licopeno caracterizado por utilizar como disolvente un fluido en condiciones supercríticas de forma que en una única etapa se realiza la extracción y el fraccionamiento del extracto, obteniéndose dos fracciones de carotenoides, la primera de ellas formada por todo-trans-licopeno prácticamente puro y la otra formada por una mezcla de carotenoides junto con otros componentes lipidíeos.1. A process to extract carotenoids from natural sources with a high content of lycopene characterized by using a fluid as a solvent under supercritical conditions so that the extraction and fractionation of the extract are carried out in a single stage, obtaining two carotenoid fractions, the first of them formed by practically pure all-trans-lycopene and the other formed by a mixture of carotenoids together with other lipid components.
2. Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque la única etapa del proceso consiste en los siguientes pasos; a) extracción de los componentes lipidíeos de la fuente natural seguida de b) una disminución de la densidad del fluido cargado con los compuestos extraídos, provocando la precipitación del todo-trans-licopeno seguida a su vez de c) otra disminución de la densidad realizada en el fluido cargado con el resto de compuestos lipidíeos extraídos, provocando la precipitación de todos los compuestos presentes, excepto los componentes del aroma.2. A process according to claim 1, characterized in that the only stage of the process consists of the following steps; a) extraction of the lipid components from the natural source followed by b) a decrease in the density of the fluid loaded with the extracted compounds, causing the precipitation of all-trans-lycopene followed in turn by c) another decrease in the density carried out in the fluid loaded with the rest of the lipid compounds extracted, causing the precipitation of all the compounds present, except for the aroma components.
3. Un proceso según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el fluido supercrítico utilizado como disolvente es el dióxido de carbono.3. A process according to claims 1 and 2, characterized in that the supercritical fluid used as a solvent is carbon dioxide.
4. Un proceso de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizado porque el fluido supercrítico utilizado como disolvente contiene un co-solvente o modificador.4. A process according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the supercritical fluid used as a solvent contains a co-solvent or modifier.
5. Un proceso según la reivindicación 4, caracterizado porque el co-solvente es agua.5. A process according to claim 4, characterized in that the co-solvent is water.
6. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 5, caracterizado porque la fuente natural contiene, entre otras, fruto de tomate entero, piel del tomate, pulpa del tomate o cualquiera de sus mezclas.6. A process according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the natural source contains, among others, whole tomato fruit, tomato skin, tomato pulp or any of its mixtures.
7. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 5, caracterizado porque la fuente natural contiene un producto natural con alto contenido en licopeno, preferentemente sandia, ciertas algas y biomasa procedente de la fermentación de n icroorganismos, o cualquiera de sus mezclas. 7. A process according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the natural source contains a natural product with a high content of lycopene, preferably watermelon, certain algae and biomass from the fermentation of n microorganisms, or any of their mixtures .
8. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque la fuente natural procede de los excedentes y subproductos de la industria agroalimentaria.8. A process according to any one of claims 6 and 7, characterized in that the natural source comes from surpluses and by-products of the agri-food industry.
9. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque la fuente natural es sometida a un proceso de secado, preferiblemente liofilizado, y posterior molienda, obteniéndose un polvo con un grado de humedad inferior al 10%.9. A process according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the natural source is subjected to a drying process, preferably lyophilized, and subsequent grinding, obtaining a powder with a degree of humidity of less than 10%.
10. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 9, caracterizado porque la extracción se realiza a una presión comprendida entre 25 y 40 MPa, preferiblemente entre 30 y 35 MPa y a una temperatura comprendida entre 35 y 70 grados centígrados, preferiblemente entre 40 y 65 grados centígrados.10. A process according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the extraction is carried out at a pressure between 25 and 40 MPa, preferably between 30 and 35 MPa and at a temperature between 35 and 70 degrees Celsius, preferably between 40 and 65 degrees centigrade.
11. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la disminución de la densidad del fluido supercrítico utilizado como disolvente, preferiblemente dióxido de carbono supercrítico (CO2-SC), cargado con los compuestos extraídos se realiza mediante la disminución de la presión a valores comprendidos entre 10 y 20 MPa, preferentemente entre 12 y 18 MPa, y variación de la temperatura de 5 a 10 grados centígrados respecto a la temperatura de extracción, aumentándola o disminuyéndola.11. A process according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the decrease in the density of the supercritical fluid used as a solvent, preferably supercritical carbon dioxide (CO 2 -SC), loaded with the extracted compounds is carried out by decreasing pressure at values between 10 and 20 MPa, preferably between 12 and 18 MPa, and temperature variation of 5 to 10 degrees centigrade with respect to the extraction temperature, increasing or decreasing it.
12. Un proceso según la reivindicación 11, caracterizado porque se origina un precipitado de color rojo intenso y el fluido supercrítico utilizado como disolvente, preferentemente dióxido de carbono supercrítico (CO2-SC), cargado con los compuestos lipidíeos extraídos más solubles.12. A process according to claim 11, characterized in that a deep red precipitate originates and the supercritical fluid used as a solvent, preferably supercritical carbon dioxide (CO 2 -SC), loaded with the most soluble extracted lipid compounds.
13. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 11 y 12, caracterizado porque el precipitado que proporciona la primera fracción está formado por cristales de licopeno con un tamaño inferior a 10 μm y una pureza superior al 85%, preferiblemente superior al 90%, mientras que el resto de los componentes lipidíeos extraídos siguen presentes en el fluido supercrítico utilizado como disolvente, preferentemente dióxido de carbono supercrítico (CO2-SC). 13. A process according to any one of claims 11 and 12, characterized in that the precipitate provided by the first fraction is formed by lycopene crystals with a size of less than 10 µm and a purity of greater than 85%, preferably greater than 90%, while the rest of the lipid components extracted are still present in the supercritical fluid used as a solvent, preferably supercritical carbon dioxide (CO 2 -SC).
14. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la disminución de la densidad del fluido supercrítico utilizado como disolvente, preferiblemente dióxido de carbono supercrítico (CO2-SC), cargado con los componentes lipidíeos más solubles se realiza disminuyendo la presión a valores comprendidos entre 1,5 y 10 MPa, preferiblemente subcrítica, entre 4 y 6 MPa, opcionalmente se puede variar la temperatura, preferiblemente temperatura ambiente.14. A process according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the decrease in the density of the supercritical fluid used as a solvent, preferably supercritical carbon dioxide (CO 2 -SC), loaded with the most soluble lipid components, is carried out by decreasing the pressure at values between 1.5 and 10 MPa, preferably subcritical, between 4 and 6 MPa, optionally the temperature can be varied, preferably room temperature.
15. Un proceso según la reivindicación 14, caracterizado porque se origina un precipitado de aspecto aceitoso de color rojo-naranja y CO2 gas que tiene en suspensión los componentes del aroma.15. A process according to claim 14, characterized in that a precipitate with an oily appearance of red-orange color and CO 2 gas originates which has in suspension the aroma components.
16. Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 14 y 15, caracterizado porque el precipitado aceitoso de color rojo-naranja que constituye la segunda fracción está formado por carotenoides en proporciones en peso superiores al 55%, preferiblemente superiores al 70%, siendo mayoritarios β-caroteno, fitoeno, fitoflueno y licopeno. Además hay cantidades apreciables de tocoferoles, entre 15 y 25%, siendo mayoritario α-tocoferol, y de otros componentes lipidíeos bioactivos como la amirina, compuesto con propiedades anti-inflamatorias y antidepresivas, en proporciones comprendidas entre 0,1 y 5%. 16. A process according to any one of claims 14 and 15, characterized in that the oily red-orange precipitate that constitutes the second fraction is formed by carotenoids in proportions by weight greater than 55%, preferably greater than 70%, being the majority β-carotene, phytoene, phytofluene and lycopene. In addition, there are appreciable amounts of tocopherols, between 15 and 25%, α-tocopherol being the majority, and other bioactive lipid components such as amirin, a compound with anti-inflammatory and antidepressant properties, in proportions between 0.1 and 5%.
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