WO2010026483A2 - Conjugado de un derivado de quitina con edulcorantes naturales para el control de grasas ingeridas en humanos y con propiedades endulzantes - Google Patents
Conjugado de un derivado de quitina con edulcorantes naturales para el control de grasas ingeridas en humanos y con propiedades endulzantes Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to a sweetener product with an intensity of normal sweetness, which involves in its composition an amino sugar derived from chitin in chemical association with a sweetener of the family of carbohydrates or other natural sweetener, useful as a sweetener for different uses in food and beverages, while allowing the encapsulation of ingested fats.
- the present invention also contemplates the process for the preparation of said sweetener product.
- the present invention provides a product for human consumption that offers the possibility of encapsulating non-assimilable ingested fats and at the same time sweetening properties pleasant to the palate. It is of great interest the use of substances that do not threaten the health of the consumer and that likewise are easily assimilated by the organism. For these and other reasons, the use as raw material of a common sugar (preferably saccharides) and a product known as amino sugar (preferably chitosan) is chosen. The final product resulting from the conjugation of these materials will be of potential use in the area of dietary products, since the aforementioned amino sugar possesses considerable power as a fat encapsulator, in addition to other properties that will be discussed later in this description.
- a common sugar preferably saccharides
- amino sugar preferably chitosan
- a preferred embodiment of the invention is the presentation in the form of syrups, which can be obtained as a preliminary step in the process of obtaining the sweetener product, by means of a drying control, providing different color and texture characteristics, which can be used as a raw material in several industries, such as confectionery, natural drinks, soft drinks, among others, because the color obtained in the products is their own, avoiding the use of certain dyes
- Page 1 of 30 artificial in drinks or confectionery This modality overcomes problems related to the direct addition of healthy quito without prior modification, which leads to the precipitation of the dye used in said products, either during the production stage or in the finished product for the specific case of beverages.
- Chitin is a natural biopolymer (large molecule) extracted from the hearts of crabs, shrimp, shrimp, lobsters, insect exoskeletons and some types of fungi. Structurally, it is a linear polysaccharide whose repetitive unit is ⁇ - (l ⁇ 4) 2- acetamido-2-deoxy-D-gluco ⁇ iranosa. Chitin is seen chemically, as a very difficult material to treat, since it is insoluble in most ordinary solvents, such as water, alcohols, acetone, hexane, diluted acids and diluted or concentrated alkalis.
- Chitosan is a biodegradable polysaccharide composed of 2 subunits. D-glucosamine and N-acetyl-D-glucosamine, linked by a ⁇ 1,4 glycosidic bond. Its use to treat overweight or reduce cholesterol levels in humans has created great
- the chitosan name is received by a family of copolymers with different degrees of deacetylation and chain lengths; It is biodegradable, non-toxic in animals (LD 50 16g / kg in mice), 6 soluble in acid solutions and much more manipulable than chitin.
- chitosan The areas of application of chitosan include: water treatment, biomedical applications and personal care products 7 .
- the oligomers of chitin and chitosan have attracted considerable attention, since they have exhibited certain interesting physiological activities, such as antitumor and antimicrobial activity, these being soluble in aqueous solutions 8 .
- chitosan derivatives are accepted as constituents of food products in countries such as Japan, Italy and the United States.
- preservative capacity with antifungal and antibacterial action, so it has been used as a preservative in food products
- 7 gelling capacity, because it precipitates at a pH greater than 6.
- chitosan is soluble in acidified water.
- This solubility, and its viscosity, are characteristics that make it applicable to varied uses.
- chitosan traps fats present in the stomach to which it leads - through the intestine until evacuation. So in some applications, as in the nutritional field, it has been used as a regulator of body weight, 10 and regulator of total cholesterol levels, 10 while in the pharmaceutical area it is used as a carrier of active ingredients for medications.
- chitosan is used to give consistency and viscosity to salad dressings and mayonnaises; While in fresh fruits and vegetables, it serves as an antimicrobial protector.
- chitosan in its presentation of dietary fiber or with a high percentage of deacetylation is soluble in aqueous acid solutions; however, at degrees of neutral pH (pH 7.0), such as that of water for human consumption, chitosan does not change its fiber form and tends to agglomerate, that is, it does not solubilize.
- Chitosan increases its ability to bind (trap) other substances, and especially fatty acids, such as fiber solubilized in an acidic medium, due to its cationic nature; making it very attractive in the dietary industry.
- chitosan must have a very low percentage of acetyl groups or degrees of deacetylation> 70% (DDA 70%).
- chitosan with a degree of deacetylation greater than 70% is soluble only in dilute acid solutions, and to dissolve it in water, which has
- the objective of the present patent application is to obtain a conjugate, consisting of a sweetener, which will serve as an economical and attractive transporter to the consumer and a chitin derivative, linked by electrostatic interactions, which is soluble at neutral pH and that allows the homogeneity of its elements in any presentation.
- a fat encapsulator product In the market of dietary fibers, a fat encapsulator product must be consumed with a time prior to each meal in the form of tablets and / or grajeas, which include other ingredients besides chitosan that help to activate its encapsulating potential, this is achieved by means of a solid phase physical mixture; being of great interest to achieve a product where chitosan is present and can be consumed as a companion to food, thus avoiding the consumption of tablets; It can also be used as an ingredient in the baking industry.
- the presentation in the form of syrups can be useful as a raw material in a wide variety of industries; and, knowing the fact that the precursor alone
- the present invention aims to provide a sweetener product, soluble in water and encapsulant of ingested fats within the body, from a molecular bond between a derivative of chitin, preferably chitosan, and a sugar (carrier), preferably some saccharide as an economical and consumer friendly alternative to products that control body weight.
- chitosan is modified in order to make it soluble under neutral pH conditions, such as in water; achieving, once the chitosan is conjugated with the sugar, the coexistence of the two molecules under the same solution medium.
- chitosan with a high percentage of deacetylation (DDA> 70%).
- DDA deacetylation
- the most attractive functionality of chitosan is that of fiber, due to its high encapsulant and non-digestible power in the body.
- chitosans with different molecular weights (or different viscosities) were used, in the range of low and medium (3 - 300 kDa), to establish which or which of them have better encapsulation characteristics, quantified by an in vitro test according to the protocol described by Rodr ⁇ guez and Albertengo 13 .
- the accompaniment of an acid is required to achieve the dissolution of the material in the subsequent conjugation with the carbohydrate.
- one embodiment of the present invention relates to the development of a method for solubilizing chitosan in neutral pH media, which consists of starting from a native chitosan with a DDA> 70% and a certain chain length, to reach a Chitosan with approximately the same DDA, but with a much shorter chain length than the original without becoming an oligosaccharide.
- the molecules involved must be suspended or solubilized in a medium where they are not chemically altered, the objective being that they are in the same phase, so that these molecules are available for intermolecular linking.
- Figure 1 shows this type of interaction in the case of chitosan, where two polymer chains are established each with 3 glucosamine units and 1 acetyl-glucosamine unit
- Chitosan would be expected to be more effective in the formation of hydrogen bonds with another polymer, that is, the formation of a sugar-chitosan compound.
- JP 11021302 in which a structural modification to the carbohydrate is made to bind it with the chitosan and give it solubility properties at neutral pH; therefore it is an object of the invention to avoid high concentrations of said dissolution media and / or structural or functional modifications to the precursors.
- Two stages were developed for the development of the present invention: a first stage, consisting of modifying the native chitosan to achieve its solubility at neutral pH ranges; and a second, starting from commercial chitosans with known physicochemical properties (viscosity and degrees of deacetylation) and incorporating a third solubilizing agent or medium that facilitates the interaction between the chitosan molecule and sugar, without interfering with the functionality of said precursors.
- the present invention involves three fundamental concepts: (i) Pre-treatment of native chitosan, (ii) Adaptation of its solubility, (iii) Synthesis with sugars.
- Chitosan is a polysaccharide with important stiffness characteristics, that is, its polymer chain causes the conformational tendency (spatial distribution) of this molecule to occur intramolecularly (among itself), leaving very little space to bind with sugar. Therefore, the most advisable option is to redistribute the size of the polymer chain (presentation of the chain in smaller units), achieving a greater probability that chitosan molecules are found with sugar molecules in the finished product.
- White bar soluble; black bar: insoluble; shaded bar: partially soluble.
- Chitosan distributed in smaller chains and deacetylated (soluble at neutral pH), is in a favorable state so that in the same medium it can be conjugated with sugar and thus, due to the affinity of charge and the density of hydroxyl groups, the molecules of sugar and chitosan attract, and with subsequent extraction of the reaction medium can be associated, through electrostatic interactions (eg hydrogen bonding), finally achieving the formation of a conjugate formed by chitosan-sugar without modification of its functionality .
- the researchers also chose to use a range of commercial chitosans of different physicochemical properties (molecular weight or viscosity and deacetylated degrees), which are characterized by having molecular weights between low and medium, in relation to the hypothesis worked on previous stage of laboratory development. Subsequently, these materials were tested to quantify their fat trapping effect in the in vitro test, which will be explained later.
- physicochemical properties molecular weight or viscosity and deacetylated degrees
- JPl 1021302 develops a chitosan modified by the inclusion of an acid saccharide to obtain the neutral pH solubility of this material;
- the acid saccharide is produced from the chemical modification of a sugar, in alcoholic solution, with inorganic or carboxylic acids in its chemical structure. While the preferred embodiment of this invention is to achieve the conjugation of chitosan with a saccharide including a food grade acid, at low concentrations, without a modification in the physicochemical properties of these.
- chitosan and sucrose-like molecules are an innovative development; since this link is not found in nature as such, but it needs a process that allows the interaction of these precursors.
- a pre-treatment of this molecule is necessary, which allows that when using the final product in a drink, there are no floating residues that generate an unpleasant sensation on the palate, while improving the visual presentation to the consumer.
- the process of obtaining the conjugate is also innovative, which corresponds to a simple method, which facilitates industrial production in highly homogeneous dosed presentations, requiring simple equipment that favors production costs. In the Error!
- sucrose unit and a chitosan polymer chain consisting of 3 glucosamine units and 1 acetyl glucosamine unit is shown; It should be noted that these interactions can occur simultaneously and / or individually.
- the present invention is in no way limited to the previous chitosan-sucrose modality, since any person moderately skilled in the art can easily appreciate that this invention also includes aspects such as the use of different sugars that would behave similarly to the sucrose, in terms of its functional properties; For example, the present invention contemplates the selection of sugars within a group consisting of fructose, glucose, galactose, lactose, sucrose and inverted syrups within the group of carbohydrates that would also serve as a transport medium.
- natural sweeteners also offers an interesting possibility as a precursor source, for example, the use of rebaudian stevia is contemplated. Additionally, the present invention allows that the intermolecular coexistence of sugar with the chitin derivative does not cause unfavorable modifications in it.
- the problem to be solved with the present invention is to provide a product with characteristics of (i) sweetener, (ii) encapsulant of antibacterial fats (iii); (iv) longer shelf life, and (v) antioxidant power.
- the present invention has determined that taking advantage of the physicochemical properties of chitosan, DDA> 70
- a product obtained by physical mixing would normally have an irregular and slightly homogeneous presentation. Therefore, one embodiment of the present invention aims to improve the distribution (homogeneity) of the product to ensure uniformity in the required quantities of the encapsulating agent in each commercial unit.
- a sweetener compound with preservative properties is provided by the effect of the chitosan precursor, which prolongs the shelf life of the same sweetener and the presence of acids at low concentrations, offers antioxidant properties.
- the present invention allows the development at an industrial level, under standardized conditions, of a fat encapsulator sweetener that fulfills the double task of sweetener and fat removal in the body.
- PROCESS To obtain a molecule with dietary application that has the property of a sweetener with the ability to bind lipids and water, it is necessary to establish certain parameters such as the type of precursor (chitosan), its molecular weight, and degree of deacetylation. These characteristics can be achieved in different ways, either by acquiring the material with the desired characteristics directly from a commercial supplier, or by modifying native chitosan, either by chemical, enzymatic, mechanical or biological methods.
- test sample Prepares the test sample and perform steps 1 to 4.
- the solutions should be arranged so that they cover a mass fraction range between 0.2 - Ig (with 0.05g intervals, preferably).
- the native chitosan is a high molecular weight polysaccharide, it has characteristics of high chain stiffness, solubility in acid media and non-linear spatial distribution of the polymer, so it is necessary to make a structural modification in order to improve its solubility at neutral pH.
- Acid hydrolysis depolymerization involves the use of an acid at high concentration to reduce the polymer chain, bringing it to a low or medium molecular weight (LMW or MMW), and enabling it for subsequent combination with the saccharide.
- LMW medium molecular weight
- Precipitation To precipitate the chitosan of LMW or MMW, a solution of sodium hydroxide (NaOH between 10-20 ⁇ 1% w / v) is prepared, and dripped slowly until a pH between 9-11 is reached; It is left at rest for an approximate period of 2 ⁇ 0.1 h.
- NaOH sodium hydroxide
- the solid phase is separated from the liquid by centrifugation.
- the chitosan of LMW or MMW is subjected to a drying by temperature increase in an oven between 40-70 ⁇ 2 ° C for 72-96 ⁇ O.lh, to remove the intramolecular water present.
- the precursor obtained from the process described above (chitosan of low or medium molecular weight), which is supposed to be soluble in water, is conjugated with sucrose using the same solubilization medium.
- a supersaturated sucrose solution was prepared in order to decrease the amount of hydrogen bonds with water and accelerate the final crystallization process; Subsequently, the depolymerized chitosan is introduced into the sucrose matrix, a process that is favored by gentle agitation.
- the high concentration of sucrose can influence parameters such as: higher probability of replacing chitosan LMW or MMW instead of water molecules, better configuration of intermolecular hydrogen bonds chitosan LMW-sucrose or MMW-sucrose, instead of chitosan LMW-water -sacarose or MMW-water-sucrose, chitosan-water and sucrose-water, as the case may be; that is, the presence of water within the crystalline network, decreases the possibility of intermolecular chitosan-sucrose hydrogen bonds, and the efficiency of the process.
- sucrose and chitosan cannot be combined (physical mixture) due to their considerable difference in molecular weights, since by this method there would be no possibility of hydrogen bond formation, forming a very unstable and slightly homogeneous mixture .
- a crystallization process due to a high temperature increase could disabling the existence of hydrogen bonds, due to the mobility of water molecules, the redistribution of sucrose molecules and a possible generation of unwanted intermediates. .
- Crystallization The procedure followed for the crystallization of the synthesized molecule (chitosan-sucrose), is the crystallization by heating at low temperature, as explained above, the use of high temperatures was not considered as a viable option. Additionally, recrystallization of sucrose at high temperature leads to the inversion and change of color (browning) of the latter, damaging the commercial presentation.
- Instrumentation techniques or physicochemical analysis are useful to determine and establish structural, morphological, thermodynamic properties, among others, of the materials under study.
- the functional groups and the interactions between the polymers that is, the hydrogen bonds
- FTIR infrared absorption bands
- the 4000-2500 cm “1 region suggests the presence of —OH groups either by intra or intermolecular bonds, -CH, -CH 2 , -NH; in the 1800-1500 cm “ 1 region , amide groups are found ( primary, secondary) as well as H 2 O in amorphous form;
- the 1250-850 cm “ 1 J region is characteristic of sucrose (CO, CC, COH), in addition to this region and over the far infrared is where the fingerprints of most functional groups are found.
- sucrose precursor being a commercial product
- sucrose precursor is low in moisture (avoid being biodegraded quickly)
- its band being the narrowest
- synthesis 1 sintl
- synthesis 2 sint2
- Figure 6 shows that the sharpest chitosan peak, around 1650 cm '1 , corresponds to the characteristic absorption band of the amines.
- sucrose the interpretation is carried out based on the concept of crystallization of commercial sugar, since it is probable, as explained above, that there is the presence of amorphous water in the crystalline network, attributing this peak to its absorption band. Therefore, it can be noted that synthesis 1 has a greater amount of amorphous water in its crystalline network than synthesis 2.
- Figure 7 shows the characteristic peaks of sucrose (1129, 1068, 990, 941 cm “1 ); the spectra of the syntheses in this region have a tendency similar to that of sucrose, due to the high concentrations of sucrose that were worked In the synthesis process.
- FIG. 8 shows the morphology of chitosan extracted from crustaceans, its configuration is in the form of a leaflet which provides a homogeneous distribution, to be a molecule of the polysaccharide family. The fact of having carried out the electronic scan on this surface apparently did not alter its morphology.
- Figures 9, 10, 11 show the crystalline structure of sucrose and the two syntheses (Sintl and Sint2).
- the synthesis protocol at this stage considers the use of a third component different from the precursors, that is, different food grade acids (succinic, adipic, citric, ascorbic, lactic) were used, in order to establish which or which of them they favor the functionality of the final product, either from the physicochemical and / or commercial point of view.
- a third component different from the precursors that is, different food grade acids (succinic, adipic, citric, ascorbic, lactic) were used, in order to establish which or which of them they favor the functionality of the final product, either from the physicochemical and / or commercial point of view.
- this protocol is extended:
- a fraction of the concentrated solution is centrifuged to remove the contained air and stored at room temperature to obtain the product in the form of syrup.
- a fraction of the solution is crystallized by the low temperature heating method.
- products obtained using a third agent are chosen to implement the solubility at neutral pH, without making a physicochemical modification in the precursors (amino sugar and carbohydrate), as illustrated in this second stage of development . Additionally, the presentation in syrup of the product obtained from this synthesis procedure, as raw material in food industries.
- FIG. 14 shows the results of oil entrapment for products obtained from the material that has a viscosity between 40-60 cps and a DDA between 90-92%; the values on the axis of the abscissa show the type and concentration of acid and the value in percentage, refers to the presence of chitosan in the chitosan carbohydrate conjugate.
- the percentage of entrapment depends on the physicochemical properties of the precursor, that is, with a degree of deacetylation (DDA)> 70% and a viscosity in the range of 40-110 cps.
- DDA degree of deacetylation
- the third agent that provides better results are ascorbic acid and citric acid, these being of greater interest.
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Abstract
La presente invención proporciona un producto endulzante que tiene como finalidad la encapsulación de grasas ingeridas y estimular la excreción de estas. El producto está conformado por dos compuestos; un derivado del aminoazúcar quitina y uno o varios edulcorantes enlazados mediante interacciones electroestáticas. Esta interacción contribuye a mejorar la solubilidad a pH neutro y la presentación del producto para consumo humano. La creación del producto garantiza la homogeneidad de sus componentes en cualquier dosificación (mediante las interacciones electrostáticas). Esto con el fin de disminuir cualquier riesgo de contenido desproporcionado en las diferentes presentaciones comerciales,. Además, el medio transportador (edulcorante) es económico, de consumo masivo, y genera un valor agregado en ámbito comercial frente a la percepción de los consumidores.
Description
CONJUGADO DE UN DERIVADO DE QUITINA CON EDULCORANTES NATURALES PARA EL CONTROL DE GRASAS INGERIDAS EN HUMANOS Y CON PROPIEDADES ENDULZANTES
DESCRIPCIÓN
Área de la invención
La presente invención se refiere a un producto endulzante con una intensidad de dulzura normal, que involucra en su composición un aminoazúcar derivado de la quitina en asociación química con un edulcorante de la familia de los carbohidratos u otro tipo de edulcorante natural, útil como endulzante para diferentes usos en alimentos y bebidas, permitiendo al mismo tiempo el encapsulamiento de grasas ingeridas. Así mismo, la presente invención también contempla el proceso para la preparación de dicho producto endulzante.
La presente invención proporciona un producto de consumo humano que ofrece la posibilidad de encapsular grasas ingeridas no asimilables y al mismo tiempo propiedades edulcorantes agradables al paladar. Es de gran interés el uso de sustancias que no atenten contra la salud del consumidor y que al igual sean fácilmente asimilables por el organismo. Por estas y otras razones, se opta por el uso como materia prima de un azúcar común (preferiblemente sacaridos) y un producto conocido como aminoazúcar (preferiblemente quitosano). El producto final resultante de la conjugación de estos materiales será de uso potencial en el área de productos dietéticos, ya que el aminoazúcar mencionado posee un poder considerable como encapsulador de grasas, además de otras propiedades que serán discutidas mas adelante en esta descripción.
Una modalidad preferida de la invención es la presentación en forma de jarabes, los cuales pueden obtenerse como un paso preliminar en el proceso de obtención del producto edulcorante, mediante un control de secado, proporcionando características de color y textura diferentes, los cuales pueden ser utilizados como materia prima en varias industrias, tales como la confitería, bebidas naturales, gaseosas, entre otras, debido a que el color obtenido en los productos es propio de estos, evitando el uso de ciertos colorantes
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artificiales en las bebidas o confites. Esta modalidad supera problemas relacionados con la adición directa del quito sano sin una modificación previa, que conlleva a la precipitación del colorante utilizado en dichos productos, bien sea durante la etapa de producción como en el producto terminado para el caso especifico de las bebidas.
La fabricación y comercialización de productos edulcorantes y azúcares en Colombia y en el mundo, incluye una gran variedad de mercados, puesto que a través del tiempo su uso ha ido aumentando en todos los segmentos de la población. Sin embargo, actualmente existe un grave problema de obesidad en el mundo, lo que genera la necesidad de nuevas alternativas para sustituir los elementos calóricos aportados por sustancias como los azúcares, dulces y confites, que existen en la actualidad, y un interés creciente por el control de ingesta y asimilación de grasas en el organismo. Ambos problemas técnicos persistentes en el arte son abordados y solucionados de manera novedosa e inventiva por la presente invención.
Ahora bien, en el estado de la técnica no se conoce un azúcar que encapsule grasas, que adicionalmente proporcione propiedades antioxidantes y preservantes. Este nuevo producto, que consiste en el enlace de dos moléculas, un aminoazúcar derivado de la quitina y un edulcorante que permita este tipo de enlace (ya sea de la familia de los carbohidratos o cualquier otro tipo de edulcorante natural, tal como la estevia), es de gran interés y novedad para el mercado.
Estado del Arte de la invención
La quitina es un biopolímero (molécula de gran tamaño) natural extraído de las corazas de cangrejos, camarones, langostinos, langostas, exoesqueletos de insectos y algunos tipos de hongos. Estructuralmente, es un polisacárido lineal cuya unidad repetitiva es la β-(l→4)2- acetamido-2-deoxi-D-glucoρiranosa. La quitina es vista químicamente, como un material muy difícil de tratar, ya que es insoluble en la mayoría de solventes ordinarios, tales como agua, alcoholes, acetona, hexano, ácidos diluidos y álcalis diluidos o concentrados.
Sin embargo, la desacetilación de la quitina con álcalis fuertes concentrados o mediante métodos enzimáticos, produce la poli D-glucosamina o quitosano, el cual tiene una alta densidad de grupos amino, y soluble en medios ácidos, tales como el acido acético, acido cítrico, acido ascórbico, acido láctico, entre otros. La tabla siguiente describe la solubilidad del quitosano en una gama de ácidos a diferentes concentraciones.
Tabla 1. Solubilidad del quitosano en diferentes concentraciones de acido1
El quitosano es un polisacárido biodegradable compuesto por 2 subunidades. D- glucosamina y N-acetil-D-glucosamina, enlazadas por un enlace glucosídico β 1,4. Su uso para tratar el sobrepeso o reducir los niveles de colesterol en humanos ha creado gran
Hamdine, M., Heuzey, M.C., Béjin, A., 2005. International Journal of Biological Macromolecules. 37, 134- 142.
controversia, existen estudios que han conducido a resultados tanto positivos2 como inciertos o negativos3, sin embargo, se ha observado que las condiciones experimentales utilizadas en estos estudios no son comparables. El tipo de quitosano, su peso molecular4, grados desacetilados y solubilidad, son factores importantes que determinan su actividad, también la presencia de otros componentes (p.ej. ácido ascórbico), pueden modificar sustancialmente la habilidad de enlazar agua y lípidos.5 Así, el nombre quitosano lo recibe una familia de copolímeros con diferentes grados de desacetilación y longitudes de cadena; es biodegradable, no tóxico en animales (LD50 16g/kg en ratones),6 soluble en soluciones acidas y mucho mas manipulable que la quitina.
Las áreas de aplicación del quitosano incluyen: tratamiento de aguas, aplicaciones biomédicas y productos de cuidado personal7. Además, los oligómeros de la quitina y del quitosano han atraído considerablemente la atención, ya que ellos han exhibido ciertas actividades fisiológicas interesantes, tales como actividad antitumoral y antimicrobial, siendo éstos solubles en soluciones acuosas8.
En lo referente a la industria alimentaría, los derivados de quitosano son aceptados como constituyentes de productos alimenticios en países como Japón, Italia y Estados Unidos.
El quitosano ha demostrado:
• capacidad emulsionante, estabilizando emulsiones dobles del tipo agua/aceite/agua, lo que ha permitido su incorporación en formulaciones de bajo contenido calórico;9
• capacidad preservante, con acción antifúngica y antibacteriana, por lo que se ha utilizado como conservante en productos alimenticios;7 • capacidad gelificante, debido a que precipita a pH superior a 6.7
2 Bokura, H., Kobayashi, S., 2003. Eur. J. Clin. Nutr. 57, 721-725.
3 Pittler, M.H., Abbot, N.C., Harkness, E.F., Ernst, E., 1999. Eur. J. Clin. Nutr. 53, 379-381.
4 Sumiyoshi, M., Kimura, Y., 2006. Pharm. Pharmacol. 58, 201-207.
5 Kanauchi, O., Deichi, K., Imasato, Y., Kobayashi, E., 1994. Biosci. Biotech. Biochem. 58, 1617-1620.
6 Tsigos, L; Martinou, A., Kafetzopoulos, D., Bouriotis, V., 2000. TIBTECH 18, 305-312.
7 Majeti N.V., Kumar, R., 2000. Reactive & Functional Polymers 46, 1-27.
8 Qin, C, Du, Y., Xia, L., Li, Z., Gao, X., 2002. Internacional Journal of Biological Macromolecules. 31, 111-117.
9 Beysseriat, M., Decker, E.A., McClements DJ.. 2006. Food Hvdrocolloids 20, 800-809.
La distribución de los grupos N-Acetil a lo largo de la cadena polimérica en el quitosano, permite controlar su solubilidad en un solvente dado; en su forma natural, es soluble en soluciones acuosas de ácidos, por ejemplo ácido acético y los anteriormente mencionados (Tabla 1).
En particular, se puede decir que el quitosano es soluble en agua acidificada. Esta solubilidad, y su viscosidad, son características que lo hacen aplicable a usos variados. Por ejemplo, en el sistema digestivo humano, el quitosano atrapa grasas presentes en el estomago a los que conduce -por el intestino hasta su evacuación. Así que en algunas aplicaciones, como en el campo nutricional, se ha utilizado como regulador del peso corporal,10 y regulador de los niveles de colesterol total,10 mientras que en el área farmacéutica se utiliza como transportador de principios activos para medicamentos.
Adicionalmente, en la industria de alimentos, el quitosano se utiliza para dar consistencia y viscosidad a los aderezos para ensaladas y mayonesas; mientras que en frutas y verduras frescas, sirve como un protector antimicrobiano.11
Por otro lado, se sabe que el quitosano en su presentación de fibra dietética o con alto porcentaje de desacetilación (DDA >70%), es soluble en soluciones acidas acuosas; sin embargo, a grados de pH neutro (pH. 7.0), como el del agua de consumo humano, el quitosano no cambia su forma de fibra y tiende a aglomerarse, es decir, no solubiliza.9
El quitosano aumenta su capacidad de enlazar (atrapar) otras sustancias, y en especial ácidos grasos, como fibra solubilizada en un medio acido, debido a su naturaleza catiónica; haciéndolo muy atractivo en la industria dietética. Para lograr un alto poder de encapsulamiento, el quitosano debe tener un porcentaje de grupos acetíl muy bajo o grados de desacetilación >70% (DDA 70%).9
Como se estableció antes, el quitosano con grado de desacetilación mayor al 70% es soluble solo en soluciones ácidos diluidas, y para lograr que se disuelva en agua, que tiene
10 Mattheus F.A. Goosen. Applications of Chitin and Chitosan. CRC Press. 1997
11 Chien, P. J., Sheu, F., Yang, F.H., 2007. Journal of Food Engineering 78, 225-229
un pH neutro, históricamente se ha hecho necesario el uso de un agente acidificante, que en muchos casos suele ser el acido ascórbico.
Un trabajo realizado por investigadores argentinos que desarrolla un modelo experimental de la química digestiva simula, en un modelo in vitro, el proceso de interacción del quitosano con aceite de girasol cuantificando el porcentaje de encapsulamiento de grasas desarrollado por diferentes tipos de quitosano en el sistema digestivo humano, mostrando que tanto el grado de desacetilación como su peso molecular (en este caso viscosidad) son parámetros fundamentales de estudio en el área de encapsulamiento de grasas12.
En resumen, el objetivo de la presente solicitud de patente es obtener un conjugado, constituido por un edulcorante, el cual servirá como un transportador económico y atractivo al consumidor y un derivado de la quitina, enlazados mediante interacciones electroestáticas, que sea soluble a pH neutro y que permita la homogeneidad de sus elementos en cualquier presentación.
Es de conocimiento de los inventores la existencia de la patente Japonesa JP 11021302, que enseña la inclusión de un sacárido acídico modificado químicamente en el quitosano para lograr su solubilidad a pH neutro, esta comparación será discutida más adelante.
En el mercado de las fibras dietéticas, un producto encapsulador de grasas debe ser consumido con un tiempo previo a cada comida en forma de tabletas y/o grajeas, las cuales incluyen otros ingredientes además del quitosano que ayuden a la activación de su potencial encapsulador, esto se logra por medio de una mezcla física en fase sólida; siendo de gran interés lograr un producto donde el quitosano esté presente y pueda ser consumido como acompañante de la comida, evitando así el consumo de tabletas; también puede ser usado como ingrediente en la industria de la repostería.
Además, la presentación en forma de jarabes puede ser útil como materia prima en una gran variedad de industrias; y, conociendo el hecho de que el precursor por si solo
12 Rodríguez, M.S. y Albertengo, L.E., 2005. Biotechnol. Biochem., 69. 2057-2062.
(quitosano) posee la habilidad de enlazar colorantes, esta modalidad ofrece la posibilidad de evitar el uso de algunos colorantes artificiales empleados en la industria alimenticia (bebidas, jugos naturales, confitería, entre otros), debido a que este producto presenta una coloración propia.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención tiene como objetivo el proporcionar un producto endulzante, soluble en agua y encapsulante de grasas ingeridas dentro del organismo, a partir de un enlace molecular entre un derivado de la quitina, preferiblemente el quitosano, y un azúcar (transportador), preferiblemente algún sacárido como una alternativa económica y agradable al consumidor de productos que controlan el peso corporal.
En el desarrollo de la invención, se consideraron varios aspectos para la elaboración de un producto quitosano-azúcar:
a) Hacer que el quitosano sea soluble en agua. En este primer aspecto se modifica el quitosano con el fin de hacerlo soluble bajo condiciones de pH neutro, como por ejemplo en agua; logrando, una vez se conjuga el quitosano con el azúcar, la coexistencia de las dos moléculas bajo el mismo medio de solución.
b) Usar el quitosano con un porcentaje alto de desacetilación (DDA > 70%). En este aspecto, la funcionalidad más atractiva del quitosano es la de fibra, debido a su alto poder encapsulante y no digerible en el cuerpo. Además, se utilizaron quitosanos con diferentes pesos moleculares (o diferentes viscosidades), en el rango de bajo y medio (3 — 300 kDa), para establecer cuál o cuáles de ellos presentan mejores características de encapsulamiento, cuantificados mediante un test in vitro según el protocolo descrito por Rodríguez y Albertengo13. Sin embargo, en esta forma se requiere del acompañamiento de un ácido para lograr la disolución del material en la posterior conjugación con el carbohidrato.
13 Rodríguez, M.S. y Albertengo, L.E., 2005. Biotechnol. Biochem., 69. 2057-2062.
En consecuencia, una modalidad de la presente invención se refiere al desarrollo de un procedimiento para solubilizar quitosano en medios de pH neutro, que consiste en partir de un quitosano nativo con un DDA > 70 % y una determinada longitud de cadena, para llegar a un quitosano con aproximadamente el mismo DDA, pero con una longitud de cadena mucho menor de la original sin llegar a convertirse en un oligosacárido.
La coexistencia de moléculas dentro de la red cristalina se basa en la probabilidad que una molécula con cierta afinidad eléctrica o iónica se una o se acerque a otra molécula y mediante la afinidad de grupos hidrógeno (H+), éstos interactúen, enlazándose una a una por medio de enlaces de puente de hidrógeno o mediante otro tipo de interacciones electroestáticas (p. ej. Fuerzas de Van der Waals). Esta alternativa tiene la ventaja, que no contribuye a un cambio químico en los precursores, manteniendo así sus funcionalidades íntegras.
Para lograr un enlace tipo puente de hidrógeno, las moléculas involucradas deben estar suspendidas o solubilizadas en un medio donde no se alteren químicamente, siendo el objetivo que se encuentren en la misma fase, para que estas moléculas estén disponibles para enlazarse intermolecularmente.
De acuerdo a la termodinámica de mezclas de polímeros de Flory-Huggins,14'15 la miscibilidad y compatibilidad de éstos esta condicionada esencialmente a la formación de interacciones específicas entre ellos, que contribuyan finalmente a disminuir o hacer negativa la entalpia de mezclado (ΔHm). La formación de enlaces de hidrógeno entre macromoléculas de dos sustancias distintas compite con la formación de enlaces de hidrógeno con moléculas de la misma especie, donde estas últimas interacciones no contribuyen con el ΔHm. Por lo tanto es de esperarse que la fuerza de los enlaces de hidrógeno y los efectos estéricos sean determinantes en la compatibilidad y miscibilidad de dos polímeros.16
14 PJ. Flory, Principies of Polymer Chemistry, Cornell Univ. Press, New York (1953).
15 R.H. Boyd, PJ. Philips, The Science of Polimer Molecules, Cambridge University Press, New York (1993)
16 González, V.A., Guerrero, C.A.,Méndez. U.O.. 2001. Ingenierías.. VoI. IV, No.13, 9-19.
Del análisis de la estructura de la Quitina, se pueden establecer cuatro tipos diferentes de enlaces de hidrógeno: I). Entre dos grupos hidroxilo (OH — HO).
II). Entre el hidrógeno del grupo amida y los oxígenos de los grupos hidroxilo (HO — HN). III). Entre los hidrógenos de los hidroxilo y el grupo carbonilo (C=O — HO). IV). Entre el hidrógeno sobre el nitrógeno y el grupo carbonilo (C=O — HN).
En la Figura 1 se muestran este tipo de interacciones para el caso del quitosano, en donde se establecen dos cadenas poliméricas cada una con 3 unidades glucosamina y 1 unidad acetil-glucosamina
La desacetilación de la Quitina para la obtención del Quitosano implica la disminución de grupos carbonilo, por lo tanto, en esta forma desacetilada existe un número menor de puentes de hidrógeno posibles en los que intervienen los grupos carbonilo (C=O — HO y C=O — HN), los cuales son más fuertes que cualquiera de los otros enlaces hidrógeno16. En conclusión, se esperaría que el Quitosano sea más efectivo en la formación de enlaces de hidrógeno con otro polímero, es decir la formación de un compuesto azúcar-quitosano.
Para unir intermolecularmente un azúcar con el quitosano se requiere del estudio del medio de solubilización que permita que estos componentes se encuentren en la misma fase y así posibilitar su interacción química. El solvente de la invención (ácidos grado alimenticio a bajas concentraciones) es preferido por razones económicas y funcionales, debido a que el quitosano, que es un componente esencial de la invención, no es soluble en agua. Por otra parte, utilizar azúcares en medios ácidos o alcalinos concentrados puede ocasionar problemas de reactividad, causando modificaciones químicas, estructurales y de funcionalidad en el azúcar; como se ha encontrado en otros estudios, como lo es la patente
JP 11021302, en la cual se realiza una modificación estructural al carbohidrato para enlazarlo con el quitosano y darle propiedades de solubilidad a pH neutro; por lo tanto es un objetivo de la invención evitar concentraciones altas de dichos medios de disolución y/o modificaciones estructurales o de funcionalidad a los precursores.
Para el desarrollo de la presente invención se desarrollaron dos etapas: una primera etapa, consistente en modificar el quitosano nativo para lograr su solubilidad a rangos de pH neutros; y una segunda, partiendo de quitosanos comerciales con propiedades fisicoquimicas conocidas (viscosidad y grados de desacetilación) e incorporar un tercer agente o medio de solubilización que facilite la interacción entre la molécula del quitosano y el azúcar, sin interferir con la funcionalidad de dichos precursores.
Primera Etapa
La presente invención involucra tres conceptos fundamentales: (i) Pre-tratamiento del quitosano nativo, (ii) Adecuación de su solubilidad,(iii) Síntesis con azucares.
La necesidad de tener las dos moléculas en coexistencia, sin modificar sus propiedades originales y sobre todo sus funciones características, precisa que la presente invención desarrolle una modificación específica del quitosano de manera que posea características finales de solubilidad a pH neutro deseadas, donde es más factible que interactué de la manera esperada con los azúcares. Para lograr la solubilidad a pH neutro existen diferentes procesos, a manera de ejemplo no limitativo se cita el método de depolimerización por hidrólisis acida, donde básicamente se disminuye la longitud de la cadena polimérica por medio de una reacción en un medio acido concentrado y aumento de temperatura para lograr mejorar la solubilidad del quitosano. Este método se explicará a fondo mas adelante.
En la literatura se ha encontrado un tipo de modificación efectuada al quitosano para mejorar su solubilidad a pH neutro utilizando sacáridos, la cual consiste en la formación de la base Schiff por medio de la reacción de alquilación reductiva, en la cual se utiliza como aditivo ácido láctico y el compuesto cianoborohidruro de sodio (NaCNBH3), con el fin de modificar el quitosano por la inserción del sacárido en forma de aldehido. La tabla 2 compara las diferentes combinaciones hechas de quitosano 88 (88% de desacetilación) y diferentes sacáridos, según el rango de solubilización obtenido.17
17 Sashiwa, H., Shigemasa, Y., 1999. Carbohydrate Polymers 39, 127-138
El quitosano es un polisacárido con características de rigidez importantes, es decir, su cadena polimérica hace que la tendencia conformacional (distribución espacial) de esta molécula ocurra intramolecularmente (entre ella misma), quedando muy poco espacio para unirse con el azúcar. Por lo tanto, la opción mas recomendable es redistribuir el tamaño de la cadena polimérica (presentación de la cadena en unidades mas pequeñas), logrando una mayor probabilidad de que se encuentren las moléculas de quitosano con moléculas de azúcar en el producto terminado.
Tabla 2. Solubilidad de los derivados de quitosano 88 sustituidos con varios sacáridos en agua a diferentes pH. 17
pH 1 5 7 9 11 13
Υ////////////////////^M
Barra blanca: soluble; barra negra: insoluble; barra sombreada: parcialmente soluble.
El quitosano distribuido en cadenas más pequeñas y desacetilado (soluble a pH neutro), se encuentra en un estado favorable para que en un mismo medio pueda conjugarse con el azúcar y así, por la afinidad de carga y la densidad de grupos hidroxilo, las moléculas de azúcar y quitosano se atraigan, y con posterior extracción del medio de reacción puedan asociarse, por medio de interacciones electroestáticas (p, ej. enlace de hidrógeno), logrando finalmente la formación de un conjugado conformado por quitosano-azúcar sin modificación de su funcionalidad.
Segunda Etapa.
En una segunda etapa de desarrollo en laboratorio se probó el poder de encapsulamiento de la molécula obtenida en el desarrollo anterior, por medio de una prueba in vitro de encapsulamiento de grasas. Esta prueba reportada por un grupo de investigación argentino consiste en la simulación del comportamiento del sistema digestivo humano (estomago y duodeno), probando el efecto de la microemulsión generada por el quitosano en el sistema agua-aceite-agua, como también, cuantificar la capacidad de atrapamiento de aceite que presentan los productos preparados en la etapa I5 mediante métodos de análisis experimental.
Además, los investigadores también optaron por utilizar una gama de quitosanos comerciales de diferentes propiedades fisicoquímicas (peso molecular o viscosidad y grados desacetilados), los cuales, se caracterizan por poseer pesos moleculares comprendidos entre bajo y medio, haciendo relación a la hipótesis trabajada en la anterior etapa de desarrollo en laboratorio. Posteriormente estos materiales fueron probados para cuantificar su efecto de atrapamiento de grasas en el test in vitro que será explicado mas adelante.
La tabla 3 muestra las características de los materiales comerciales considerados:
Es de interés en esta etapa de desarrollo realizar pruebas, con quitosanos comerciales obtenidos, de dos propiedades de interés: rango de solubilidad y poder de encapsulamiento de grasas; para esto se realizaron pruebas a los diferentes materiales.
Como era de esperarse, los materiales nombrados como quito.oligosacaridos fueron solubles a pH neutro, mientras los demás requirieron del uso de un medio acido. Esto confirma el uso de la segunda alternativa enunciada anteriormente, la cual se basa en el uso de un acido a bajas concentraciones que permita solubilizar el precursor, sin afectar la funcionalidad tanto de este como del azúcar.
Como se habló en el área de la invención, la patente JPl 1021302 desarrolla un quitosano modificado por la inclusión de un sacárido ácido para obtener la solubilidad a pH neutro de este material; el sacárido ácido es producido a partir de la modificación química de un azúcar, en solución alcohólica, con ácidos inorgánicos o carboxílicos en su estructura química. Mientras que la modalidad preferida de esta invención es lograr la conjugación del quitosano con un sacárido incluyendo un ácido grado alimenticio, a bajas concentraciones, sin una modificación en las propiedades fisicoquímicas de estos.
El enlace de moléculas tipo quitosano y sacarosa es un desarrollo innovador; ya que este enlace no se encuentra en la naturaleza como tal, sino que necesita de un proceso que permita la interacción de estos precursores. Para lograr que la molécula de quitosano se vuelva soluble en el mismo medio del azúcar, se hace necesario un pre-tratamiento de esta molécula, lo que permite que al utilizar el producto final en una bebida, no haya residuos flotantes que generan una sensación desagradable al paladar, al mismo tiempo mejorando la presentación visual al consumidor. Adicionalmente, también resulta innovador el proceso de obtención del conjugado, que corresponde a un método sencillo, que facilita la producción a nivel industrial en presentaciones dosificadas altamente homogéneas, requiriendo equipos simples que favorecen los costos de producción.
En la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia., se muestra la interacción entre una unidad de sacarosa y una cadena polimérica de quitosano constituida por 3 unidades glucosamina y 1 unidad acetil-glucosamina; cabe resaltar que estas interacciones pueden darse de manera simultánea y/o individual.
Existe una gran variedad de fuentes para la obtención de los precursores de la invención como el quitosano y la sacarosa, siendo estos renovables y de bajo impacto ambiental. Sin embargo, la presente invención de ninguna manera se limita a la anterior modalidad quitosano- sacarosa, pues cualquier persona medianamente versada en la materia puede apreciar fácilmente que esta invención comprende también aspectos como el uso de diferentes azúcares que se comportarían de manera similar a la sacarosa, en cuanto sus propiedades funcionales; por ejemplo, la presente invención contempla la selección de azucares dentro de un grupo conformado por fructosa, glucosa, galactosa, lactosa, sacarosa y jarabes invertidos dentro del grupo de los carbohidratos que también servirían de medio transportador. El uso de edulcorantes naturales ofrece también una posibilidad interesante como fuente precursora, por ejemplo, se contempla el uso de la estevia rebaudiana. Adicionalmente, la presente invención permite que la coexistencia intermolecular del azúcar con el derivado de quitina, no cause modificaciones desfavorables en ésta.
En consecuencia, el problema a solucionar con la presente invención es proporcionar un producto con características de (i) edulcorante, (ii) encapsulante de grasas (iii) antibacterial; (iv) mayor vida de anaquel, y (v) poder antioxidante.
El desafío de crear un producto con las características deseadas, que a su vez pueda ser producido en cualquier dosificación de manera homogénea, y que cumpla con fines altamente comerciales, radica en conocer las funcionalidades de los precursores y las condiciones que éstos necesitan para favorecer su coexistencia. Así, la presente invención ha determinado que aprovechando las propiedades fisicoquímicas del quitosano, DDA > 70
% y su peso molecular en el rango de 20 — 300 kDa (actividad de encapsulamiento de grasas), el efecto de los aditivos (actividad preservante y antioxidante) y DDA 40 - 65%
(con propiedades antimicrobiales), útiles en el campo alimenticio, y conociendo también el concepto de solubilidad limitada a pHs neutros, se opta por desarrollar las dos alternativas
para obtener un producto final que brinde las bondades de ambos precursores en una sola presentación, esto es, se tiene al mismo tiempo en un solo producto un agente edulcorante y encapsulador de grasas.
En términos de producción a nivel industrial, el desarrollo de un enlace químico entre este tipo de moléculas representa la forma más eficiente para ofrecer un producto en un empaque físico semejante al del azúcar comercial en cualquiera de sus presentaciones. Adicionalmente, los procesos de producción escalada, se muestran sencillos, económicos y factibles, se contempla una modalidad suplementaria que consiste en la presentación del producto en forma de geles y/o jarabes, útiles como materia prima en diferentes industrias de los alimentos.
Al existir una diferencia en los pesos moleculares de estos dos componentes (sacarosa y quitosano), no es posible simplemente realizar una mezcla física directa puesto que no se aseguraría un producto homogéneo en cada unidad de empacado; por lo tanto, se opta por realizar la modificación mencionada en esta invención, debido a las pequeñas dosis de quitosano requeridas en el producto final, ya que el consumo de quitosano en exceso puede producir efectos contraproducentes al ser humano.
Un producto obtenido por mezcla física normalmente tendría una presentación irregular y poco homogénea. Por lo tanto, una modalidad de la presente invención tiene como objetivo mejorar la distribución (homogeneidad) del producto para garantizar la uniformidad en las cantidades requeridas del agente encapsulador en cada unidad comercial. Además, se proporciona un compuesto edulcorante con propiedades preservantes por el efecto del precursor quitosano, que prolonga la vida de anaquel del mismo edulcorante y la presencia de ácidos a bajas concentraciones, ofrece propiedades antioxidantes.
Así, la presente invención permite el desarrollo a nivel industrial, en condiciones normalizadas de un endulzante encapsulador de grasa que cumple con la doble labor endulzante y de eliminación de grasas en el organismo.
PROCEDIMIENTO
Para obtener una molécula con aplicación dietética que tenga la propiedad de edulcorante con la habilidad de enlazar lípidos y agua, es necesario establecer ciertos parámetros como es el tipo de precursor (quitosano), su peso molecular, y grado de desacetilación. Estas características pueden ser logradas de diferentes maneras, ya sea adquiriendo el material con las características deseadas directamente de un proveedor comercial, o mediante la modificación de quitosano nativo, ya sea por métodos químicos, enzimáticos, mecánicos o biológicos.
Dentro de los métodos químicos se encuentran: la hidrólisis acida con acido clorhídrico, la degradación heterogénea con peróxido de hidrógeno,19 la preparación de quitosano por hidrólisis enzimática,20 la degradación con acido fosfórico,21 la degradación de quitosano por microondas,22 entre otros.
Ejemplificación técnica del proceso
Primera Etapa.
EJEMPLO No 1
PROTOCOLO DE VISCOSIMETRIA CAPILAR
Este método es ventajoso debido a que no requiere de equipos complejos para realizar el análisis (Figura 3); además es válido cuando se desea determinar el peso molecular promedio de un material; en el caso de polímeros es bastante útil puesto que no necesita concentraciones elevadas de este. Para asegurar una precisión en la medida, el valor de
18 Rhazi, M., Desbrieres, J., Tolaimate, A., Rinaudo, M., Vottero, P., Alagui, A., 2002. Polymer 43, 1267- 1276.
19 Huang, Q.Z., Wang, S.M., Huang, J.F., Zhuo, L.H., Guo, Y.C., 2007. Carbohydrate Polymers 68, 761-765.
20 Muzzarelli, R.A.A., Orlandini, F., Pacetti, D., Boselli, E., Frega, N.G., Tosi, G., Muzzareüϊ, C, 2006. Carbohydrate Polymers 66, 363-371.
21 Jia, Z., Shen, D., 2002. Carbohydrate Polymers 49, 393-396.
22 Xing, R., Liu, S., Yu, H., Guo, Z., Wang, P., Li, C, Li, Z., Li, P., 2005. Carbohydrate Research 340. 2150.- 2153.
temperatura debe tener un rango de variación de ± 0.020C; y el tiempo medido del flujo debe exceder 100 segundos23. El procedimiento a seguir para este método, es el siguiente:
1. Adicionar el liquido al tubo A, manteniendo el tubo E tapado. 2. Con la ayuda de una bomba subir el líquido hasta que el menisco quede por encima del nivel D.
3. Destapar el tubo E con el cual el líquido empieza a descender libremente.
4. Al pasar el menisco por el nivel D, se empieza a medir el tiempo empleado y se registra hasta que el menisco pase por el nivel C2 . 5. Una vez calibrado el equipo, se calcula la constante del Ubbelohde.
6. Preparar la muestra problema y realizar los pasos del 1 al 4. Las soluciones deben disponerse de modo que cubran un rango de fracción másica entre 0.2 - Ig (con intervalos de 0.05g, preferiblemente).
Nota 1 : La lectura se efectúa por triplicado tanto para la calibración con los patrones como en el caso de las mezclas.
Nota 2: Mantener la temperatura interna del Ubbelohde a 25 0C, utilizando un baño termostatado.
EJEMPLO No 2
DEPOLIMERIZACION POR HIDRÓLISIS ACIDA
Debido a que el quitosano nativo es un polisacárido de alto peso molecular, éste posee características de alta rigidez de cadena, solubilidad en medios ácidos y distribución espacial no lineal del polímero, por lo que se hace necesario realizar una modificación estructural con el fin de mejorar su solubilidad a pH neutro.
Ya que se busca lograr una molécula soluble en medios semejantes al agua, es necesario realizar un procedimiento de depolimerización al quitosano nativo, para así mejorar su
23 Floy, PJ. Principies of Polymer Chemistry. Comell University Press. Ithaca, New York, 1953. pag 308.
24 Romero, C.M., Blanco, L.H.,. Tópicos en química básica. Experimentos de laboratorio. Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Colee. Julio Carroza Valenzuela No 5. 1996. 141 — 144.
solubilidad en pH neutro y aumentar su capacidad de enlace homogéneo con el sacárido de interés.
La depolimerización por hidrólisis acida consiste en el uso de un ácido a alta concentración para reducir la cadena polimérica, llevándolo a un peso molecular bajo o medio (LMW o MMW), y habilitándolo para la posterior combinación con el sacárido.
Preparación de muestras
• Pesar una masa de quitosano entre 5-10 ± 0.5 g, con un % DDA = 94 ± 2% y un peso molecular MW ~ 780.000 Da.
• Preparar soluciones de HCl entre 6 — 8 N.
Reacción
Introducir el quitosano previamente pesado en la solución de HCl (ácido clorhídrico), con diferentes relaciones de masa quitosano/volumen de HCl en solución (por ejemplo, 5 ± 0.Ig de quitosano/200 ± 1 mi HCl 8N), agitarlo suavemente por un tiempo entre (t = 4 a 120 ± 0.1 h); manteniendo la reacción de depolimerización a las misma condición de temperatura entre temperatura ambiente y 50 ± 20C. A continuación, se presentan las condiciones de reacción utilizadas:
Precipitación
Para precipitar el quitosano de LMW o MMW, se prepara una solución de hidróxido de sodio (NaOH entre 10 - 20 ± 1 % w/v), y se gotea lentamente hasta alcanzar un pH entre 9- 11; se deja en reposo por un período aproximado de 2 ± 0.1 h.
Separación
Después de haber transcurrido el tiempo de reacción, se separa la fase sólida de la líquida por medio de una centrifugación.
Lavado Se realiza con agua doble destilada (DDW) hasta un pH cercano a 8, luego con etanol (C2H6O) hasta un valor cercano a pH neutro, con posterior evaporación para retirar las posibles trazas de etanol. Todo este procedimiento, va acompañado de centrifugaciones en cada paso.
Secado
El quitosano de LMW o MMW, es sometido a un secado por aumento de temperatura en un horno entre 40 - 70 ± 2°C durante 72 - 96 ± O.lh, para retirar el agua intramolecular presente.
Una etapa preliminar del anterior protocolo fue realizada en los laboratorios de la Universidad Nacional de Colombia, sede Manizales, cuyo fin fue obtener precursores con un grado de desacetilación (DDA) mayor al 75 %, a partir de un rango de peso molecular medio entre 20 — 300 kDa, como características de los precursores para la optimización del producto.
Se realizaron varias pruebas preliminares de depolimerización por "depolimerización por hidrólisis acida", con el fin de obtener cadenas poliméricas más pequeñas. Después de haber realizado la depolimerización, el peso molecular medio fue calculado por el método de "viscosimetría capilar", discutido anteriormente. En la tabla 5 se aprecian los valores de peso molecular obtenidos experimentalmente.
Tabla 5. Resultados de Viscosimetría capilar para los productos de la etapa 1.
Los valores resaltados en la tabla anterior, son los materiales preferidos para ser utilizados en la etapa siguiente, debido a que el pH alcanzado en la reacción de precipitación es aproximadamente 7.
EJEMPLO No 3
SÍNTESIS DE LA MOLÉCULA EN LA PRIMERA ETAPA
El precursor obtenido del proceso anteriormente descrito (quitosano de peso molecular bajo o medio), que se supone soluble en agua, es conjugado con.la sacarosa aprovechando el mismo medio de solubilización.
Partiendo del concepto de formación de enlaces de hidrógeno entre el quitosano y la sacarosa, se preparó una solución de sacarosa sobresaturada con el fin de disminuir la
cantidad de enlaces de hidrógeno con el agua y acelerar el proceso de cristalización final; posteriormente se introduce el quitosano depolimerizado en la matriz de sacarosa, proceso que se favorece mediante agitación suave.
La alta concentración de la sacarosa puede influenciar parámetros tales como: mayor probabilidad de sustituir quitosano LMW o MMW en lugar de moléculas de agua, mejor configuración de enlaces de hidrógeno intermoleculares quitosano LMW-sacarosa o MMW-sacarosa, en lugar de quitosano LMW-agua-sacarosa o MMW-agua-sacarosa, quitosano-agua y sacarosa-agua, según sea el caso; es decir, la presencia de agua dentro de la red cristalina, disminuye la posibilidad de enlaces de hidrógeno intermoleculares quitosano-sacarosa, y la eficiencia del proceso.
Las condiciones de síntesis son las siguientes:
1. 32 ± O.lg de sacarosa en 25 ± 1 mi de agua (Sint 1), para obtener una solución de sacarosa sobresaturada, se adicionaron aproximadamente 2,5± O.lg de material depolimerizado, el cual representa el 7,3% en peso; se agitó suavemente durante un tiempo de reacción de 4 ± 0.1 h, manteniendo el pH cercano a 7.
2. 35 ± O.lg de sacarosa en 25 ± 1 mi de agua (Sint 2), para obtener una solución de sacarosa sobresaturada, se adicionaron aproximadamente 2,5 ± O.lg de material depolimerizado, el cual representa el 6,6% en peso; se agitó suavemente durante un tiempo de reacción de 16 ± 0.1 h, manteniendo el pH cercano a 7.
En estado sólido, la sacarosa y el quitosano no pueden ser combinados (mezcla física) debido a su diferencia considerable de pesos moleculares, ya que por este método no existiría la posibilidad de formación de enlaces de hidrógeno, formando una mezcla muy inestable y poco homogénea. Un proceso de cristalización por un aumento de temperatura elevado podría llegar a deshabilitar en gran proporción la existencia de los enlaces de hidrógeno, debido a la movilidad de las moléculas de agua, la redistribución de las moléculas de sacarosa y una posible generación de productos intermedios indeseados.
Cristalización
El procedimiento seguido para la cristalización de la molécula sintetizada (quitosano- sacarosa), es la cristalización por calentamiento a baja temperatura, como fue explicado anteriormente, la utilización de altas temperaturas no se contemplaba como opción viable. Adicionalmente, la recristalización de la sacarosa a alta temperatura conlleva a la inversión y cambio de color (pardeamiento) de ésta, perjudicando la presentación comercial.
Para optimizar el calentamiento a baja temperatura es recomendable el uso de vacío para acelerar el crecimiento de los cristales en la solución. Teniendo en cuenta lo reportado por investigadores que trabajan con quitosano, sus derivados y en general con polisacáridos.25 Así, el proceso más recomendado para la cristalización de este tipo de moléculas, es la cristalización en frío (por ejemplo, frezze drying), que tiene un rendimiento mayor debido al manejo de bajas presiones que subliman el agua contenida en los cristales sin producir un daño térmico a la nueva formación molecular. La elevada presencia de agua enlazada a los centros catiónicos de quitosano por medio de enlaces intramoleculares en la red cristalina requiere de una mayor cantidad de energía para poder ser desalojada de estos sitios.
EJEMPLO No 4:
ANÁLISIS FISICOQUIMICOS
Las técnicas de instrumentación o análisis fisicoquímicos, son útiles para determinar y establecer propiedades estructurales, morfológicas, termodinámicas, entre otras, de los materiales en estudio. Por ejemplo, los grupos funcionales y las interacciones existentes entre los polímeros, es decir, los enlaces de hidrógeno, pueden ser detectados por técnicas vibracionales, por ejemplo el corrimiento o ensanchamiento de las bandas de absorción infrarroja (FTIR) de los grupos funcionales involucrados. La tendencia de los polímeros a separarse a niveles macroscópicos cuando no existe compatibilidad y a mezclarse a niveles microscópicos cuando se presenta la miscibilidad, hace factible el uso de técnicas microscópicas para evaluar la distribución de estas moléculas. Los cambios en los potenciales químicos se traducen en el decremento de las temperaturas y entalpias de
25 M. Mathlouthi, J. Genotelle. 1998. Carbohydrate Polymers 37, 335-342
fusión, además de corrimientos en las temperaturas de transición vitrea, fenómenos que se pueden analizar mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC).26' 27
Análisis de los resultados de Espectroscopia de Infrarrojo con Transformada de Fourier (FTIR)
Para interpretar correctamente los espectros de infrarrojos obtenidos (Figura 4) se debe establecer inicialmente cuáles son los grupos funcionales específicos y de interés que presentan los precursores de la molécula final. También es importante destacar diferentes regiones del mismo espectro para poder sugerir de una manera más clara la coexistencia o no de la formación molecular sacarosa y quitosano.
La región de 4000-2500 cm"1 sugiere la presencia de grupos —OH ya sea por enlaces intra o intermoleculares, -CH, -CH2, -NH; en la región 1800-1500 cm"1, se encuentran los grupos amida (primaria, secundaria) como también H2O en forma amorfa; la región 1250-850 cm" 1 J es característica de la sacarosa (C-O, C-C, C-O-H), además en esta región y sobre el infrarrojo lejano es donde se encuentran las huellas digitales de la mayoría de grupos funcionales.
En la Figura 5 se muestran estas tres regiones que para nuestro caso son de gran interés; las cuatro muestras analizadas se encuentran superpuestas para así poder comparar de una manera tanto cualitativa como cuantitativa los grupos funcionales objetivo.
De la figura 6, puede concluirse que la mayor amplitud para el quitosano se presenta debido a dos factores, la gran densidad de grupos amino (NH2) y la gran cantidad de grupos hidroxil que posee (-OH), que resulta en una vibración constructiva en esta región.
Para las otras tres muestras (azucar-sintl-sint2), se entiende que el precursor de sacarosa al ser un producto comercial, es bajo en humedad (evitar ser biodegradado rápidamente), siendo su banda la mas angosta, mientras que la síntesis 1 (sintl) y síntesis 2 (sint2), difieren simplemente en el tiempo de secado, (t\ = 72 ± O.lh, t2 = 120 ± O.lh,
26 Painter, Y. Parker, M. Coleman, J. 1998. Appl. Polym. Sci. 70(7), 1273
27 Sil verstein, Bassler and Morril, Spectrometric Identification of Organic Compounds, Jhon Wiley & Sons, Nev York, (1981)
respectivamente), sugiriendo que la síntesis 1 tendrá una cantidad mayor de agua enlazada (puentes de hidrógeno) con la molécula final, logrando un pico un poco más amplio que para la síntesis 2. Así entonces, a medida que se tienen más grupos OH5 ya sea de forma inter o intramolecular, el pico de absorción se hace más amplio.
La figura 6 enseña que el pico más agudo del quitosano, alrededor de 1650 cm'1, corresponde a la banda de absorción característica de las aminas. Para el caso de la sacarosa, la interpretación se realiza partiendo del concepto de cristalización del azúcar comercial, ya que es probable por lo explicado anteriormente, que exista la presencia de agua amorfa en la red cristalina, atribuyendo este pico a su banda de absorción. Por lo tanto, se puede notar que la síntesis 1 presenta mayor cantidad de agua amorfa en su red cristalina que la síntesis 2.
En esta misma figura se destaca alrededor de 1560 cm"1 una pequeña tendencia de formación de un pico para las síntesis 1 y 2, lo que posibilita la estimación de la cantidad de grupos amida (aminas sustituidas o acetiladas). Partiendo de este supuesto, se prosiguió a medir las áreas entre domo y domo de cada pico correspondientes para cada síntesis, encontrándose que la mayor área corresponde a la síntesis 2; cabe destacar que los valores son muy pequeños, debido a que en la síntesis se trabajaron concentraciones muy bajas de quitosano acetilado.
La figura 7 muestra los picos característicos de la sacarosa (1129, 1068, 990, 941 cm"1); los espectros de las síntesis en esta región tienen una tendencia similar al de la sacarosa, debido a las altas concentraciones de sacarosa que se trabajaron en el proceso de síntesis.
De acuerdo a los resultados obtenidos por FTIR, puede sugerirse que existe la interacción de los dos precursores (quitosano-sacarosa) en el producto final, puesto que los espectros para la síntesis 1 y síntesis 2, presentan vibraciones que pueden atribuirse a la presencia de quitosano en estas.
Análisis de resultados por Microscopía de barrido electrónico (SEM)-
La figura 8 muestra la morfología que posee el quitosano extraído de crustáceos, su configuración es en forma de hojuela la cual le proporciona una distribución homogénea, para ser una molécula de la familia de los polisacáridos. El hecho de haber realizado el barrido electrónico, sobre esta superficie al parecer no alteró su morfología.
Las figuras 9, 10, 11, muestran la estructura cristalina de la sacarosa y de las dos síntesis (Sintl y Sint2).
Segunda Etapa.
EJEMPLO No 5
PROTOCOLO DE ENCAP SULAMIENTO DE ACEITE28
Este procedimiento es reportado por investigadores Argentinos, pertenecientes al Laboratory of Basic and Applied Research on Chitin (LIBAQ), Chemistry Department, Universidad Nacional del Sur. A continuación se describe paso a paso el método que se aplicó:
1. Pesar una cantidad entre 0,250 - 1 ,000 ± 0.1 g de material.
2. Preparar 400 ± ImI de una solución de acido clorhídrico (HCl) 0,1 molar. Nota 1 : el valor de pH debe estar entre 1,0 - 2,0; para simular el ambiente estomacal.
3. Añadir la cantidad de muestra y agitar la mezcla a 30 r.p.m. durante media hora, manteniendo la temperatura a 37 ± 2 0C.
4. Agregar entre 8,000 - 32,000 ± 0.1 g de aceite de girasol a la solución dependiendo de la cantidad de material solubilizado (por ejemplo, 0,250 ± 0.1 g material/8,000 ± 0.1 g oil; 1,000 ± 0.1 g material/32,000 ± 0.1 g oil), mantener la agitación a 30 r.p.m. durante una hora a temperatura de 37 ± 2 0C. Nota 2: registrar los valores de pH y T (0C).
5. Después de formar la emulsión, ajustar el pH a un valor cercano a 7, adicionando lentamente una solución 0,2 M de bicarbonato de sodio (NaHCO3), la velocidad de agitación aumenta a 300 r.p.m., manteniendo la temperatura a 37 ± 2 0C; después de neutralizar, dejar en agitación durante 15 minutos.
28 ídem 12.
Nota 3: dejar en reposo durante 30 minutos, para permitir la formación de las diferentes fases.
Determinación porcentaje atrapamiento de grasas:
Extracción de aceite - método Soxlet
6. Pesar el papel filtro previamente secado en una estufa a 50 ± 2 0C, para evitar el contenido de humedad.
7. Separar la fase sólida de la fase líquida; por medio de un equipo de filtración a vacío. Esto se realiza con el fin de simular los movimientos peristálticos del duodeno.
8. Preparar 200 ± 1 mi de una solución de éter etílico y éter de petróleo, a una relación 1:1.
9. Poner el papel filtro en el equipo de extracción soxlet. 10. Encender el equipo y mantener la solución en recirculación durante 4 ± 0.1 h sobre el papel filtro que contiene la muestra, para retirar el contenido de aceite. Este aceite debe ser recogido en un colector, previamente pesado
11. Secar el colector que tiene la solución extraída en una estufa a 100 ± 2 °C; para evaporar las trazas de solventes. 12. Pesar la cantidad de aceite atrapado en el material.
Extracción de aceite - método Gravimétrico
6. Pesar el papel filtro previamente secado en una estufa a 50 ± 2 °C para evitar el contenido de humedad. 7. Separar la fase sólida de la fase líquida; por medio de un equipo de filtración a vacío. Esto se realiza con el fin de simular los movimientos peristálticos del duodeno.
8. Pesar la muestra sólida en base húmeda.
9. Secar en una estufa durante 24 ± 0.1 horas, para retirar el contenido de humedad. 10. Pesar la muestra sólida en base seca.
11. Cuantificar el contenido de aceite atrapado en el material.
EJEMPLO No 7:
PROTOCOLO DE SÍNTESIS EN LA SEGUNDA ETAPA
El protocolo de síntesis en esta etapa considera el uso de un tercer componente diferente a los precursores, es decir, se utilizaron diferentes ácidos grado alimenticio (succínico, adípico, cítrico, ascórbico, láctico), con el fin de establecer cual o cuales de ellos favorecen la funcionalidad del producto final, ya sea desde el punto de vista fisicoquímico y/o comercial. A continuación, se amplia este protocolo:
1. Preparar una solución de cada acido a diferentes concentraciones (0,05M; 0,1 M;
0,15M, 0,25M). Medir el pH de cada solución 2. Pesar una cantidad de aproximadamente 500 ± 0.1 mg de material, adicionarlos a la solución y solubilizar durante 4 ± 0.1 horas a temperatura ambiente. Nota 1 : medir la densidad y pH después de transcurrir el tiempo de solubilización 3. Adicionar la masa de sacarosa y solubilizar durante una hora; dependiendo del porcentaje que se desea de material funcional en el producto, varía la cantidad de carbohidrato, por ejemplo, si se preparan 50 ± 1 mi de solución acida y se desea tener un 1% de material funcional, se adicionan 49,5 ± 0.1 g de sacarosa.
Nota 2: después de tener la solución sobresaturada de sacarosa, registrar el pH y densidad.
4. Concentrar la solución por medio de un calentamiento a baja temperatura (inferior a 30 0C) y agitación, hasta antes de llegar a la solidifación
5. Una fracción de la solución concentrada, se centrífuga para retirar el aire contenido y se almacena a temperatura ambiente, para obtener el producto en forma de jarabe.
6. Una fracción de la solución se cristaliza por el método de calentamiento a baja temperatura.
Como modalidad preferida de la invención se opta por los productos obtenidos haciendo uso de un tercer agente, para implementar la solubilidad a pH neutro, sin realizar una modificación fisicoquímica en los precursores (aminoazúcar y carbohidrato), como se ilustra en esta segunda etapa de desarrollo. Adicionalmente resulta de interés la
presentación en jarabe del producto obtenido a partir de este procedimiento de síntesis, como materia prima en industrias alimenticias.
Cristalización Este procedimiento fue realizado de la misma manera como se describe en la primera etapa. RESULTADOS ATRAPAMIENTO GRASAS
A continuación, se presentan los resultados del test de atrapamiento de grasas obtenidos tanto para los productos realizados en la primera etapa (Tabla 6), para la fibra (Figura 12), con la cual se pretendía establecer una dosis; como también, para los precursores comerciales (¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.) y los productos obtenidos a partir de ellos (¡Error! No se encuentra el origen de la referencia., Figura 15, Figura 16), es decir, cuando se incluye el tercer agente. Además, se granearon los productos obtenidos de diferentes precursores como función del acido utilizado, para establecer cual o cuales de ellos presenta mejores características (¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.y ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.). Tabla 6. Resultados de atrapamiento de aceite para los materiales de la primera etapa
Se probaron diferentes cantidades de material en diferentes cantidades de aceite, con el fin de establecer una relación óptima de la cantidad de material Vs cantidad de aceite presente en el proceso, De la figura 12 y 13, se concluye que la dosis con mejor respuesta al test de atrapamiento, tanto para la fibra natural como para los productos comerciales es de 0,5g de material funcional/16g aceite. De la figura 12, donde se presentan los resultados de
atrapamiento de la fibra natural, la dosis que presenta mejores características de atrapamiento, tiene unos valores de 92,58% de aceite y 29,512 g de aceite/g de quitosano. Este parámetro es vital para tener buenas referencias en el consumo de aceite Vs el consumo sugerido del material, es por esto que no es necesario mencionar las características de cada muestra.
Partiendo de la relación aceite-precursor definida anteriormente (figura 12) y de los precursores comerciales que dieron resultados favorables en el test de atrapamiento (figura 13), se prepararon conjugados con los materiales escogidos y el tercer agente (acido grado alimenticio) a diferentes concentraciones. En la figura 14, se presentan los resultados de atrapamiento de aceite para los productos obtenidos a partir del material que posee una viscosidad entre 40-60 cps y un DDA entre 90-92 %; los valores en el eje de las abscisas muestran el tipo y concentración de acido y el valor en porcentaje, se refiere a la presencia del quitosano en el conjugado quitosano- carbohidrato. En la figura 15, se presentan los resultados de atrapamiento de aceite para los productos obtenidos a partir del material que posee una viscosidad entre 30-50 cps y un DDA entre 94-96 %; los valores en el eje de las abscisas muestran el tipo y concentración de acido y el valor en porcentaje, se refiere a la presencia del quitosano en el conjugado quitosano- carbohidrato. En la figura 16, se presentan los resultados de atrapamiento de aceite para los productos obtenidos a partir del material que posee una viscosidad entre 90-110 cps y un DDA entre 84-86 %; los valores en el eje de las abscisas muestran el tipo y concentración de acido y el valor en porcentaje, se refiere a la presencia del quitosano en el conjugado quitosano- carbohidrato. En las Figura 17 y 18, respectivamente, se presentan los resultados de atrapamiento para los quitosanos utilizados como función del acido cítrico y acido ascórbico. Después de realizar los test de atrapamiento a los productos obtenidos en este trabajo, se concluye que el porcentaje de atrapamiento, depende de las propiedades fisicoquímicas del precursor, es decir, con un grado de deacetilación (DDA) >70% y una viscosidad en el rango de 40-110 cps. Además, que el tercer agente que aporta mejores resultados, son el ácido ascórbico y ácido cítrico, siendo estos de mayor interés.
Claims
1. Un conjugado edulcorante y encapsulante de grasas que comprende un derivado del aminoazúcar quitina y edulcorantes.
2. El Conjugado de la Reivindicación 1 en el que el derivado de aminoazúcar es quitosano.
3. El Conjugado de la Reivindicación 2 en donde el quitosano presenta una grado de deacetilación (DDA) >70%, un peso molecular en el rango de 20-300 kDa.
4. El Conjugado de cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 3 donde el edulcorante es un carbohidrato.
5. El Conjugado de la Reivindicación 4 donde el carbohidrato es un mono o di sacárido.
6. El Conjugado de la Reivindicación 4 donde el carbohidrato se selecciona del grupo conformado por sacarosa, glucosa, fructosa y las diferentes combinaciones entre estas; además D-Ribosa, D- Arabinosa, 2-Deoxi-D-glucosa, D-Manosa, L-Fucosa,
Lactosa, celubiosa y maltosa.
7. El Conjugado de cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 3 donde el edulcorante es un edulcorante de origen natural.
8. El Conjugado de la Reivindicación 7 donde el edulcorante es estevia rebaudiana.
9. El conjugado de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones en forma de sólido granulado o en polvo homogéneo y soluble a pH neutro.
10. El conjugado de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones en forma de jarabe o gel, obtenido mediante control de secado, proporcionando características de color y textura particulares.
11. El conjugado de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones en forma de cristal, obtenido mediante el secado a partir de un jarabe o gel.
12. Un procedimiento para la elaboración del conjugado de las Reivindicaciones 1 a 11 que comprende las etapas de: a. Depolimerización del aminoazúcar por hidrólisis acida, mediante el uso de un ácido para reducir la cadena polimérica, llevándolo a un peso molecular bajo o medio (LMW o MMW), y habilitándolo para la posterior combinación con el sacárido; b. Formación del conjugado mediante mezcla del aminoazúcar de bajo o medio peso molecular (LMW o MMW) con una solución de edulcorante concentrado; c. Formación del conjugado mediante mezcla del aminoazúcar de bajo o medio peso molecular (LMW o MMW) con una solución de sacárido concentrada y la inclusión de un tercer agente.
13. El proceso de la Reivindicación 12 donde la etapa (c) comprende los siguientes pasos: a. Preparar una solución edulcorante saturada en agua y se adiciona una cantidad del aminoazúcar depolimerizado en una relación entre 1 - 10% w/w, durante un tiempo entre 1 - 16 horas; b. Secado por calentamiento a baja temperatura entre 25 — 3O0C.
14. El proceso de la Reivindicación 12 donde la etapa (d) comprende los siguientes pasos: a. Preparar una solución de ácido grado alimenticio entre una concentración
0,01 - 1,O M; b. Adicionar el polímero de bajo o medio peso molecular a la solución acida; c. Preparar una solución en agua de edulcorante saturado y adicionar la solución acida que contiene el polímero a una cantidad de aminoazúcar depolimerizado en una relación entre 1 - 10% w/w, durante un tiempo entre 1 — 16 horas; d. Secado por calentamiento a baja temperatura entre 25 - 3O0C.
15. El proceso de la Reivindicación 14 donde la solución de la etapa (c), se concentra a una temperatura entre 25 — 350C, para obtener un producto en presentación de gel con coloración propia.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2073016C1 (ru) * | 1992-12-31 | 1997-02-10 | Центр "Биоинженерия" Ран | Способ получения низкомолекулярного водорастворимого хитозана |
| WO2004010789A1 (de) * | 2002-07-25 | 2004-02-05 | Ricola Ag | Süsswaren auf der basis von kräutermischungen |
| US20040166158A1 (en) * | 1997-07-03 | 2004-08-26 | West Pharmaceutical Services Drug Delivery & Clinical Research Centre Limited. | Conjugate of polyethylene glycol and chitosan |
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2073016C1 (ru) * | 1992-12-31 | 1997-02-10 | Центр "Биоинженерия" Ран | Способ получения низкомолекулярного водорастворимого хитозана |
| US20040166158A1 (en) * | 1997-07-03 | 2004-08-26 | West Pharmaceutical Services Drug Delivery & Clinical Research Centre Limited. | Conjugate of polyethylene glycol and chitosan |
| WO2004010789A1 (de) * | 2002-07-25 | 2004-02-05 | Ricola Ag | Süsswaren auf der basis von kräutermischungen |
| RU2290185C1 (ru) * | 2005-07-26 | 2006-12-27 | Дмитрий Николаевич Мясников | Композиция для нормализации липидного обмена и снижения массы тела и способ её получения |
| WO2008095587A1 (en) * | 2007-02-09 | 2008-08-14 | The Jordanian Pharmaceutical Manufacturing Co. | Composition comprising covalent conjugates of chitosan and an acidic drug for parenteral administration |
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