WO2006032712A1 - Procedimiento de obtención del licopeno a partir de pieles y semillas de tomate - Google Patents

Procedimiento de obtención del licopeno a partir de pieles y semillas de tomate Download PDF

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    • A23L5/44—Addition of dyes or pigments, e.g. in combination with optical brighteners using naturally occurring organic dyes or pigments, their artificial duplicates or their derivatives using carotenoids or xanthophylls

Definitions

  • the present invention relates to a process for obtaining lycopene from skins and tomato seeds.
  • Lycopene is obtained after a series of stages of dehydration, seed separation, pelletization, extraction, distillation and crystallization.
  • the food industry in general generates a large number of by-products, which in the tomato sector are skins and seeds.
  • the tomato by-product has a high degree of lycopene, mainly concentrated in the skins.
  • lycopene has a large number of applications in different industries. Among them in the food industry, lycopene can be applied as nutraceutical.
  • nutraceutical In addition to being nutraceutical, it is also used for its coloring power, giving red color to the food to which it is added.
  • lycopene can be applied in the cosmetic industry, in which the antioxidant power of lycopene and its consequent prevention of cell degeneration is used, for anti-aging skin treatments.
  • lycopene can be used to prevent many types of tumors, including prostate, colon, stomach, oral and rectum cavity.
  • biomedicine also uses it in prevention of macular degeneration and cataracts.
  • the veterinary industry also demands lycopene for therapeutic purposes.
  • WO9748287 protects a process for obtaining lycopene based on solvent extraction, but in this case the starting product is not the skins and seeds of the tomato but its pulp.
  • the present invention consists of a process for obtaining lycopene from tomato by-products, in particular from seeds and skins.
  • the procedure comprises sequentially the following steps:
  • the seeds After drying, the seeds are removed. After the removal of the seeds, it is pelletized so that during the extraction with organic solvents the compaction of the matter to be extracted is avoided and therefore the formation of preferential passageways, thus promoting greater contact of the pellets with the solvent
  • the pellets are loaded into extractors, where hexane soluble components are extracted.
  • a mixture of components soluble in hexane is obtained, passed through a depilator to separate hexane from oleoresin from tomato, obtaining in this step an oleoresin rich in lycopene and free of organic solvents.
  • the oleoresin is distilled in a short path, obtaining a fraction that does not contain carotenoids and a second fraction rich in carotenoids.
  • Figure 1 shows a schematic of the process of the invention.
  • the present invention consists of a process for obtaining lycopene from tomato seeds and skins.
  • the skins and seeds (1), which are used as starting products come from an industrial tomato concentration process and contain between 65 and 85% moisture.
  • this raw material (1) As a lycopene source, it is necessary to reduce the hume ⁇ ity to values around 6-10% or lower, moisture which can act in the most optimal equipment and solvent Extraction
  • tomato skins and seeds are loaded into an industrial dryer (2), trommel type, with forced air at high temperatures. flush, regulating the air flow and its temperature so that at the exit of the dryer the temperature is between 5O 0 C and 90 0 C and the skins and seeds of tomato have a humidity around 6-10%.
  • Dehydrated skins and seeds (3) pass to a vibrating sieve (4), where the seeds (5) are separated.
  • the skins (6) are loaded on a pelletizer (7).
  • the pellets (8) of dehydrated tomato skins are loaded into industrial extractors (9) in a continuous flow process.
  • Hexane (10) is loaded, an organic solvent for optimal food use to obtain lycopene from tomato skins.
  • the mixture (11) of the extractor is sent to an industrial distiller (12) to separate hexane (13) from tomato oleoresin (14). After distillation of the mixture (11), we obtain an oleoresin (14) from tomato rich in lycopene and free of organic solvents (13).
  • the oleoresin (14) of tomato obtained is subjected to short-term distillation, to eliminate the part that does not contain carotenoids.
  • oleoresin from Tomato rich in lycopene and solvent-free is loaded in a molecular distiller (15), where the part (16) that does not contain carotenoids will be separated and the fraction (17) rich in carotenoids is collected.
  • the lycopene crystallization is finally carried out, for which the carotenated fraction (17) is subjected to saponification, dilution and filtration.
  • the reaction mixture is diluted with water in a 1: 4 proportion by weight.
  • the final solution obtained is filtered under vacuum using 45 ⁇ m filter paper.
  • lycopene concentration of lycopene, as well as the quality of oleoresin and crystallization, are validated in a high performance liquid chromatograph (HPLC), using a special analytical column for lycopene, provided with an intermediate column and a pre-column. In the calibration of the liquid chromatograph, standard lycopene standards are used.
  • the purity of the lycopene obtained is in ⁇ tre 65% and 85%
  • the conservation of lycopene should be done in the absence of oxygen, since being an antioxidant, it has a high appetite for oxygen and oxidizes very quickly.
  • lycopene is packaged under vacuum or under a nitrogen atmosphere.
  • the container must be opaque, to prevent the passage of light, since lycopene is photosensitive, which degrades upon contact with light. Lycopene containers must be kept away from high temperatures, since the active substance is heat sensitive, for which they are stored in forced temperature chambers.

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Abstract

Procedimiento de obtención de licopeno a partir de pieles y semillas de tomate mediante une serie de etapas de deshidratación, separación de semillas, peletización, extracción, destilación y cristalizatión. En cada etapa se valida la concentración de licopeno.

Description

PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DEL LICQPENQ A PARTTR DE PIELES Y SEMILLAS DE TOMATE
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un procedi- miento de obtención del licopeno a partir de pieles y semillas de tomate.
El licopeno es obtenido tras una serie de etapas de deshidratación, separación de semillas, peletización, extracción, destilación y cristalización.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La industria alimentaria en general genera una gran cantidad de subproductos, que en el sector del tomate son las pieles y las semillas.
Estos subproductos pueden convertirse en resi¬ duos con los consiguientes problemas medioambientales o pueden reutilizarse ayudando de esta forma al reciclado de los mismos.
El subproducto del tomate presenta un alto grado en licopeno, concentrado principalmente en las pieles.
Esta caracteristica hace que estos subproductos del tomate tengan un gran valor añadido, ya que el licopeno presenta un gran número de aplicaciones en distintas industrias. Entre ellas en la industria alimentaria el lico- peno puede tener aplicación como nutraceútico.
Además de como nutraceútico, también se utiliza por su poder colorante, dando color rojo a los alimentos a los que se les añade.
Otras industrias donde el licopeno puede tener aplicación es en la industria cosmética, en la que se utiliza el poder antioxidante del licopeno y su conse¬ cuente prevención de degeneración celular, para trata¬ mientos antienvejecimiento de piel.
También en el campo de la biomedicina puede ser utilizado el licopeno en la prevención de muchos tipos de tumores entre los que cabe destacar el tumor de próstata, colon, estómago, cavidad oral y recto.
Además, la biomedicina también lo utiliza en prevención de la degeneración macular y las cataratas. La industria veterinaria, también demanda licopeno con fines terapéuticos.
Gracias al gran número de aplicaciones que pre- senta este producto es de gran interés obtener un proce¬ dimiento de obtención del mismo.
En la literatura de patentes son conocidos dis¬ tintos procedimientos para la obtención del licopeno a partir de subproductos del tomate.
Asi, en la patente con número de publicación EP1103579 se protege un proceso de extracción del lico¬ peno, a partir de diferentes frutos, entre ellos el tomate, obteniéndose el licopeno gracias a la extracción del mismo con alcohol a altas temperaturas.
En la patente con número de publicación
WO9748287 se protege un procedimiento para la obtención de licopeno basado en la extracción con disolventes, pero en este caso el producto de partida no es las pieles y las semillas del tomate sino su pulpa.
No son conocidos procedimientos para la obten- ción del licopeno que sigan las mismas etapas y en el mismo orden que el procedimiento de la presente inven¬ ción.
DESCRIPCIÓN DE IA INVENCIÓN
La presente invención consiste en un procedi¬ miento para la obtención del licopeno a partir de sub¬ productos del tomate, en concreto a partir de semillas y pieles.
El procedimiento comprende secuencialmente los siguientes pasos:
• una etapa de deshidratación
• una etapa de separación de semillas
• una etapa de peletización
• una etapa de extracción con hexano
• una etapa de destilación
• una etapa de destilación a trayecto corto • una etapa de cristalización del licopeno
En cada etapa se valida la concentración de li¬ copeno.
En una primera etapa del procedimiento se des¬ hidratan las pieles y semillas que inicialmente tienen un alto porcentaje de humedad.
Es necesaria la reducción de la humedad para que posteriormente puedan rendir de forma óptima la etapa de extracción por disolventes.
Tras secarlas, se eliminan las semillas. Tras la eliminación de las semillas, se peletiza con objeto de que durante la extracción con disolventes orgánicos se evite la compactación de la materia a extractar y por tanto la formación de vias preferenciales de paso, propiciando de esta manera el mayor contacto de los pelet con el disolvente.
Los pelets, se cargan en extractores, donde se extraen los componentes solubles en hexano.
Al final de la extracción se obtiene una mezcla de componentes solubles en hexano, se pasa por un desti¬ lador para separar el hexano de la oleorresina del tomate, obteniendo en este paso una oleorresina rica en licopeno y libre de disolventes orgánicos.
La oleorresina se destila a trayecto corto obte¬ niéndose una fracción que no contienen carotenoides y un segunda fracción rica en carotenoides.
En la siguiente etapa del procedimiento se cris- taliza el licopeno.
En cada etapa se valida la concentración del li¬ copeno.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de planos, ilustrativos del ejemplo prefe- rente y nunca limitativos de la invención.
La Figura 1 muestra un esquema del procedimiento de la invención.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE IA INVENCIÓN
A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención consiste en un procedimiento para la obtención de licopenos a partir de semillas y pieles de tomate.
Las pieles y semillas (1) , que se utilizan como productos de partida provienen de un proceso industrial de concentración de tomate y contienen entre el 65 y el 85 % de humedad.
Para la utilización de esta materia prima (1) como fuente de licopeno, es necesario reducir esa hume¬ dad hasta valores en torno al 6-10 % o inferiores, humedad a la que pueden actuar de la manera más óptima los equipos y el disolvente de extracción.
En el proceso de deshidratación, las pieles y semillas de tomate se cargan en un secadero (2) indus- trial, tipo trommel, con aire forzado a altas temperatu- ras, regulando el caudal de aire y su temperatura para que a la salida del secadero la temperatura se encuentre entre 5O0C y 90 0C y las pieles y semillas de tomate tengan una humedad entorno al 6-10 %.
Las pieles y semillas deshidratadas (3) pasan a un tamizador con vibración (4), donde se separan las semillas (5) . Las pieles (6) se cargan en un peletizador (7) .
Los pelets (8) de pieles de tomate deshidrata¬ das, se cargan en extractores industriales (9) en un proceso de flujo continuo.
Posteriormente se carga el hexano (10) , disol¬ vente orgánico de uso alimentario óptimo para la obten¬ ción de licopeno a partir de pieles de tomate. El hexano
(10) se hace recircular a través de los subproductos del tomate, de manera que el disolvente extrae los componen- tes solubles de la materia a extractar.
De la extracción industrial de las pieles de to¬ mate con disolventes orgánicos, se obtiene una mezcla
(11) del hexano y el extracto.
La mezcla (11) del extractor, se envía a un des¬ tilador (12) industrial para separar el hexano (13) de la oleorresina (14) de tomate. Tras la destilación de la mezcla (11) , obtenemos una oleorresina (14) de tomate rica en licopeno y libre de disolventes (13) orgánicos.
Para aumentar la concentración en licopeno, la oleorresina (14) de tomate obtenida, se somete a desti¬ lación a trayecto corto, para eliminar la parte que no contiene carotenoides. En este paso, la oleorresina de tomate rica en licopeno y libre de disolventes, se carga en un destilador (15) molecular, donde se separará la parte (16) que no contiene carotenoides y se recoge la fracción (17) rica en carotenoides.
Para conseguir el concentrado final de licopeno, finalmente se realiza la cristalización del licopeno, para lo que la fracción (17) carotenada se somete a saponificación, dilución y filtración.
En la saponificación se toma la fracción (17) obtenida de la destilación a trayecto corto. Se le añade propilenglicol. El medio de reacción se inertiza con N2. La mezcla de reacción se homogeniza y calienta. Se añade KOH al 45 % en peso y se mantiene la mezcla agitada durante 90-160 min. Después de 1 h se añade nuevamente la misma cantidad de KOH.
Se diluye la mezcla de reacción con agua en pro- porción 1:4 en peso.
La solución final obtenida se filtra a vacio utilizando papel de filtro de 45 μm.
La concentración de licopeno, asi como la cali¬ dad de la oleorresina y del cristalizado, se validan en un cromatógrafo liquido de alta resolución (HPLC) , utilizando una columna analítica especial para licopeno, provista de una columna intermedia y una precolumna. En la calibración del cromatógrafo líquido, se utilizan patrones estándar de licopeno.
La pureza del licopeno obtenido se encuentra en¬ tre un 65% y un 85% La conservación del licopeno debe hacerse en au¬ sencia de oxigeno, ya que al ser un antioxidante, tiene una alta apetencia por el oxigeno y se oxida con una gran rapidez. Para evitar el contacto con el oxigeno, el licopeno se envasa al vacio o en atmósfera de nitrógeno.
Además, el envase debe ser opaco, para evitar el paso de la luz, ya que el licopeno es fotosensible, con lo que se degrada al contactar con la luz . Los envases de licopeno, deben mantenerse alejados de las altas temperaturas, ya que el principio activo es termosensi- ble, para lo que se almacenan en cámaras de temperaturas forzadas.
El contacto con oxigeno, luz y altas temperatu¬ ras debe evitarse durante todo el proceso de obtención del concentrado de licopeno y de conservación del mismo para conseguir y mantener la mejor calidad del producto final.
No alteran la esencialidad de esta invención va¬ riaciones en materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos componentes, descritos de manera no limi¬ tativa, bastando ésta para proceder a su reproducción por un experto.

Claims

REIVINDICACIONES
Ia.- Procedimiento de obtención del licopeno a partir de pieles y semillas de tomate caracterizado porque comprende secuencialmente:
• una etapa de deshidratación
• una etapa de eliminación de semillas
• una etapa de peletización
• una etapa de extracción con hexano (10) .
• una etapa de destilación
• una etapa de destilación a trayecto corto
• una etapa de cristalización del licopeno
En cada etapa se valida la concentración del li¬ copeno.
2a.- Procedimiento según reivindicación. Ia carac- terizado porque la etapa de deshidratación se realiza en un secadero (2) industrial con aire forzado con una temperatura de aire de salida entre 5O0C y 9O0C.
3a.- Procedimiento según reivindicación Ia carac- terizado porque la etapa de extracción se realiza en continuo.
4a.- Procedimiento según reivindicación Ia carac¬ terizado porque en la etapa de deshidratación se introdu- cen los productos (1) de partida con una humedad entre el 65% y 85% con un ajuste de la humedad en los productos finales (3) de la etapa de deshidratación menor del 10%.
5a.- Procedimiento según reivindicación Ia carac- terizado porque la destilación a trayecto corto se reali¬ za en un destilador (15) molecular.
6a.- Procedimiento según reivindicación Ia carac¬ terizado porque la etapa de cristalización comprende a su vez las siguientes etapas:
• Saponificación
• Dilución
• Filtración
Ia.- Procedimiento según reivindicación 5a carac¬ terizado porque durante la etapa de saponificación se añade a la fracción (17) obtenida en la destilación a trayecto corto propilenglicol, en un medio inerte con N2, se homogeniza y se calienta, se añade KOH al 45% en peso y se agita la mezcla durante 90-160 min., después de 1 h se añade la misma cantidad de KOH.
8a.- Procedimiento según reivindicación 5a carac¬ terizado porque en la etapa de dilución se diluye la mezcla de reacción con agua en una proporción de 1:4 en peso.
9a.- Procedimiento según reivindicación 5a carac¬ terizado porque la etapa de filtración se realiza con un papel de filtro de 45μm.
10a.- Procedimiento según reivindicación Ia ca- racterizada porque la validación de cada etapa se realiza en un cromatógrafo liquido de alta resolución.
11a.- Licopeno obtenido según el procedimiento de la reivindicación Ia caracterizado porque la pureza del mismo se encuentra entre el 65% y el 85%.
12a .-Licopeno según reivindicación 10a caracteri¬ zado porque se conserva en un envase opaco, evitando el contacto del mismo con el oxigeno, la luz y las altas temperaturas.
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