ES2312779T3

ES2312779T3 - Esterificacion de xantofilas.

Info

Publication number: ES2312779T3
Application number: ES03727894T
Authority: ES
Inventors: Mario D.T. Cordona; Gustavo Rodriguez
Original assignee: DSM IP Assets BV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2009-03-01
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: EP1487930B1; AU2003233139A1; AU2003233139A8; EP1487930A2; US20030229239A1; WO2003081200A2; WO2003081200A3; CN100338162C; ATE411368T1; DE60324116D1; MXPA04009248A; US7220874B2; CN1639287A; EP1487930A4

Abstract

Un proceso para la esterificación de xantofilas que comprende: hacer reaccionar un extracto que contiene xantofilas con un ácido carboxílico que tiene una longitud de cadena carbonada entre 1 y 12 en presencia de un catalizador; y y eliminar continuamente el agua generada por la reacción a fin de facilitar la transformación en ésteres de xantofila; recoger el producto éster de xantofila.

Description

Esterificación de xantofilas.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere a métodos químicos para esterificar xantofilas obtenidas de diversas fuentes que incluyen flores de maravilla y pimientos rojos.

Descripción de la técnica afín

Durante varias décadas las xantofilas se han sometido a investigación constante debido a su uso en consumo tanto humano como animal. En la industria de las aves de corral, el color de la yema de huevo así como el de la piel de los pollos para asar es un factor importante relacionado con la calidad y la preferencia del consumidor. Es por esta razón por lo que se realiza un esfuerzo constante a fin de proporcionar formulaciones para aves de corral que incluyan mejores agentes de pigmentación cuyas características físicas y químicas permitan una mejor absorción, proporcionando así una pigmentación óptima a costes inferiores.

Las xantofilas en las maravillas están esterificadas principalmente con ácidos palmítico, esteárico y mirístico y otros de menor importancia (Alam et al. (1968) Lipids 3(2): 183-184). Las gallinas ponedoras de huevos hacen mejor uso de los ésteres de luteína que de la forma cristalina de luteína libre (Philip et al. (1976) J. Food Sci. 41: 23-25) lo que indica que ello podría ser debido a una mejor solubilidad de los ésteres en los lípidos. Se comunicaban resultados similares en la absorción de la capsantina de los pimientos rojos (Hamilton et al., (1990), Poult. Sci. 69: 462-470). Se encontró que la luteína libre era mejor absorbida por los pollos para asar que los ésteres (Fletcher et al. (1986) Poult. Sci. 65: 1708-1714). Tyczkowski y Hamilton (1986) demostraron que la luteína se encuentra libre en el suero sanguíneo de los pollos para asar y que la misma se deposita en la piel como un éster después de transformación enzimática. Se observaron diferencias entre las interacciones polares derivadas de las formas esterificada y libre de zeaxantina y algunas de sus consecuencias reológicas (Zsako et al. (1987) Rev. Roum. Chim. 32: 739-748). A medida que la cadena carbonada que forma el ácido graso del éster carotenoide se hace más corta, existe menos impedimento estérico y mayor polaridad. Con respecto a la polaridad relativa de varios carotenoides, el hidroxi alílico es hasta 50% más polar que el grupo acetilo, confiriendo por tanto la zeaxantina una mayor polaridad que la luteína y siendo también la luteína más polar que los derivados acetilados de zeaxantina o luteína (Krinsky (1963) An. Biochem. 6: 293-302). La digestibilidad de los ácidos libres en los pollos para asar así como en las ponedoras es inversamente proporcional a la longitud de la cadena carbonada (Yoshida, et al. (1970) Agr. Biol. Chem. 34(11): 1668-1675). Aquéllos con mejor biodisponibilidad tienen entre 5 y 12 carbonos y aquéllos que tienen menor biodisponibilidad tienen menos de 5 carbonos (excepto el ácido acético) o más de 12 carbonos. Una relación similar es aplicable para los ésteres, lo que indica que los derivados de metilo, etilo, propilo, butilo, amilo y hexilo de los ácidos grasos arriba mencionados son mejor absorbidos tanto por los pollos como por las ponedoras. Los estudios realizados por Tyczkowski y Hamilton indican que la longitud de la cadena carbonada, y la saturación y concentración de los lípidos incluidos en las dietas de las aves de corral influyen notablemente en la absorción de la luteína. Se observa una mejor absorción cuando los ácidos grasos son de cadena corta y/o insaturados.

Lo anterior se explica basándose en la teoría micelar de la digestión y la polaridad de los oxicarotenoides. En los pollos para asar, se ha demostrado que la luteína, zeaxantina y otros carotenoides son mejor absorbidos en su forma libre que como ésteres naturales, tales como palmitato, estearato, miristato, etc., teniendo un efecto definido en la pigmentación de la piel. En los pollos para asar, la luteína de las maravillas se hidroliza antes de la absorción en el intestino y se transporta de esta forma a los diferentes tejidos, pero antes de la deposición en la piel el pigmento se reesterifica (Martín-Garmendia et al. (1981) Comp. Biochem. Physiol. 70a: 619-621). Es importante mencionar que las xantofilas esterificadas tienen una mejor estabilidad contra varios factores físicos y químicos adversos que sus formas hidrolizadas equivalentes. Breivik, et al. (WO 03/003848A1) describen el uso de un diéster de astaxantina preparado con un ácido graso omega-3 y/o un ácido carboxílico de cadena corta para mejora del crecimiento de los peces de acuicultura.

La esterificación tradicional de los carotenoides de la maravilla se lleva a cabo para propósitos analíticos preparando derivados acetilados o derivados parcialmente acetilados por reacción del carotenoide con anhídrido acético en presencia de piridina (Eugster (1995) Carotenoids: Vol. 1A, G. Britton, compilador, página 74, Birkhauser; Molnar (2002) Helv. Chim. Acta 85: 2349; S.Liaaen-Jensen y A. Hensen, Methods Enzymol. 1971, 23, 586; A. U. Alam, Lipids, 3(2), 183). Alternativamente, puede obtenerse zeaxantina acetilada en pocos minutos por disolución de zeaxantina en piridina y benceno y reacción de la misma con cloruro de acetilo a 20ºC.

Bernhard et al. (U.S. 4.883.887) desarrollaron varios compuestos intermedios para la síntesis de los mismos carotenoides entre los cuales se mencionan sus derivados mono- y diacetilados utilizando para este proceso anhídrido acético a temperatura muy baja.

En el proceso de acuerdo con US 5.959.138, Torres Cardona et al. tratan extractos de maravilla que contienen carotenoides saponificados e isomerizados (Torres, et al. 5.523.494, 6/1996, 568/834) directamente con anhídrido acético o anhídrido propiónico, de tal manera que se obtienen los derivados diéster de ácidos orgánicos de cadena corta de la zeaxantina, luteína o mezclas de los mismos, presentes en tales extractos, que pueden utilizarse principalmente en la pigmentación de la piel de los pollos para asar y las yemas de los huevos.

Torres Cardona et al. (U.S. 5.523.494), describen un proceso para esterificación de xantofilas de maravilla utilizando anhídrido acético o propiónico, obteniéndose el acetato o propionato correspondiente del carotenoide. La presencia de agua en el medio de reacción hace difícil el control de la reacción debido a la violenta reacción del anhídrido. Esta situación favorece la degradación intensiva de los pigmentos y la acumulación de ácido acético o propiónico así como sus sales respectivas.

Otros investigadores han consignado procesos para esterificación de carotenoides utilizando los cloruros de los ácidos grasos que se precisa fijar en la cadena. No se ha comunicado ningún proceso para propósitos comerciales en el cual no se hayan utilizado anhídrido acético o cloruros de ácido de un modo u otro para la esterificación de las xantofilas de la maravilla.

Sumario de la invención

En una realización, se describe un proceso para la esterificación de las xantofilas que incluye los pasos de:

hacer reaccionar un extracto que contiene xantofilas con un ácido carboxílico que tiene una longitud de cadena carbonada entre 1 y 12 en presencia de un catalizador; y

eliminar continuamente el agua generada por la reacción a fin de facilitar la transformación de los ésteres de xantofila; y

recoger el producto éster de xantofila.

En una realización preferida, las xantofilas contenidas en el extracto se han saponificado o isomerizado antes de la esterificación. En algunas realizaciones, las xantofilas del extracto se han saponificado e isomerizado en un paso previo. En una realización preferida, el extracto se prepara a partir de un sustrato seleccionado del grupo constituido por flores de maravilla, pimientos rojos, alfalfa, maíz amarillo, gluten de maíz, algas, y pigmentos purificados de los mismos. En una realización, las xantofilas incluyen hidroxicarotenoides.

En una realización preferida de la invención, el sustrato está constituido por flores de maravilla y los carotenoides incluyen luteína, zeaxantina y beta-criptoxantina. En otra realización preferida de la invención, el sustrato son pimientos rojos y los carotenoides incluyen capsantina, capsorrubina, zeaxantina y luteína.

Las cadenas de 1 a 12 carbonos son saturadas o insaturadas. Los ácidos carboxílicos son de origen sintético o natural. "Origen sintético" significa producido a partir de una fuente artificial tal como una síntesis química. "Origen natural" significa que tiene una fuente natural tal como una fuente vegetal o animal. Los ácidos carboxílicos de origen natural incluyen, pero sin carácter limitante, los encontrados en grasas y aceites vegetales. En una realización más preferida, la longitud de la cadena carbonada está comprendida entre 5 y 12.

En una realización, el catalizador es un ácido mineral tal como ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido clorhídrico, ácido bromhídrico, ácido nítrico, ácidos similares y mezclas de los mismos. En una realización alternativa, el catalizador es un ácido orgánico tal como ácido p-toluenosulfónico, ácido etilsulfúrico, ácido etanodisulfúrico, ácido bencenosulfúrico, ácido dodecanosulfónico, ácido cloroacético, ácido dicloroacético, ácido tricloroacético, trifluoruro de boro, y sales de piridina. En otra realización, el catalizador es un cloruro metálico con inclusión pero sin carácter limitante de cloruro de cinc, cloruro estannoso, cloruro de aluminio, sales metálicas similares, y mezclas de las mismas. En una realización preferida, el catalizador se utiliza en cantidades de 0,001 a 0,1 partes en peso en relación con la mezcla de reacción total.

En una realización de la invención, se utilizan cantidades pequeñas de un disolvente polar en el intervalo de 0,001 a 0,1 partes en peso en relación al sustrato. En una realización preferida, el disolvente polar se selecciona del grupo que incluye una cetona, un hidrocarburo clorado, una amina, dimetil-sulfóxido, dioxano, y tetrahidrofurano. Sin embargo, puede utilizarse cualquier disolvente que pueda mejorar la transferencia de masa durante la esterificación, acelerando así la reacción.

En una realización de la invención, el ácido carboxílico se utiliza en una proporción de 0,1 a 5 partes en peso por cada parte de carotenoide. En una realización más preferida de la invención, el ácido carboxílico se utiliza en una proporción de 0,3 a 2 partes en peso por cada parte de carotenoide. En una realización preferida, la reacción tiene lugar a una temperatura entre aproximadamente 25ºC y 140ºC. En una realización más preferida, la reacción tiene lugar a una temperatura entre aproximadamente 50ºC y 110ºC. En una realización de la invención, la reacción tiene lugar a la presión atmosférica. En una realización alternativa, la reacción tiene lugar con un vacío de 1 a 25 pulgadas Hg (25,4 a 635 mm Hg). En una realización, la reacción puede llevarse a cabo en una corriente de gas inerte. En una realización preferida, el gas inerte se selecciona del grupo que incluye nitrógeno, dióxido de carbono o mezclas de los mismos. En una realización preferida, el tiempo de reacción está comprendido entre aproximadamente 30 min y 18 h. En una realización más preferida, el tiempo de reacción está comprendido entre aproximadamente 2 y 12 horas.

En una realización de la invención, las xantofilas esterificadas incluyen derivados monoesterificados, derivados diesterificados y mezclas de los mismos. Estos derivados pueden obtenerse en cualquier proporción por reacción con ácidos carboxílicos que pueden ser saturados o insaturados y que tienen una cadena carbonada de 1 a 12 carbonos. En una realización preferida, la esterificación está relacionada selectivamente con el ácido carboxílico utilizado y se controla por las condiciones del proceso. Dicho de otro modo, la biodisponibilidad del producto éster de xantofila está relacionada selectivamente con el ácido carboxílico utilizado. En una realización preferida, el agua generada por la reacción se elimina continua y selectivamente del proceso. En una realización preferida, se alcanza una conversión mayor que 90% de xantofilas monoesterificadas. En una realización alternativa preferida, se alcanza una conversión mayor que 90% de xantofilas diesterificadas.

Aspectos, características y ventajas adicionales de esta invención resultará evidentes a partir de la descripción detallada de las realizaciones preferidas que siguen.

Descripción detallada de la realización preferida

Se describe un proceso útil para la esterificación de las xantofilas encontradas en los extractos saponificados y/o isomerizados de flores de maravilla (Tagetes erecta L) y pimientos rojos (Capsicum annum L). El término "xantofilas" incluye cualquiera de varios pigmentos accesorios amarillos que se encuentran en las hojas de las plantas, las yemas de huevo, y el plasma sanguíneo humano. Estos pimientos son derivados oxigenados de carotenoides. El término más general "carotenoides" hace referencia a un grupo de pimientos rojos, anaranjados, púrpura o amarillos encontrados típicamente como pigmentos accesorios en plantas y algunos hongos. En la presente solicitud de patente, los términos "xantofilas" y "carotenoides" se utilizan más o menos intercambiablemente. El proceso descrito utiliza ácidos carboxílicos de la serie C-1 a C-12 y sus sales metálicas respectivas en presencia de un exceso del mismo ácido que actúa también como disolvente. Se incluye un catalizador que puede ser un ácido mineral como ácido sulfúrico, ácido clorhídrico o un ácido orgánico como ácido p-toluenosulfónico, trifluoruro de boro y sal de piridina o cualquier cloruro metálico como cloruro de cinc, cloruro de estaño, cloruro de aluminio u otros así como mezclas de los catalizadores arriba mencionados.

Los carotenoides esterificados de este modo son útiles para pigmentación de la piel de los pollos para asar y las yemas de huevo y pueden utilizarse también en otros piensos para animales o alimentos para el consumo humano. Los mismos pueden servir también como inmunoestimulantes y agentes de pigmentación en acuicultura, principalmente con algunos crustáceos y salmónidos. Los mismos pueden tener también aplicaciones como nutrientes farmacéuticos en humanos que actúan como antioxidantes y en la prevención y tratamiento de la degeneración macular relacionada con la edad, algunos cánceres y problemas vasculares y cardíacos. Estos carotenoides pueden ser también compuestos intermedios para síntesis química de otros carotenoides.

Cualquier material que contenga xantofila puede utilizarse en el proceso descrito. Sin embargo, en una realización preferida, los sustratos para realizar este proceso son extractos saponificados de maravilla y pimientos rojos, luteína libre o zeaxantina de la misma fuente, así como extractos saponificados e isomerizados con niveles moderados o altos de zeaxantina preparados por los procedimientos descritos por Rodríguez (U.S. 5.973.211), Torres-Cardona et al. (U.S. 5.523.494), Sanroma et al. (U.S. 5.998.678), Bernhard et al. (U.S. 4.883.887) o mezclas de los anteriores.

Los extractos saponificados de maravilla y pimiento rojo se encuentran normalmente en un estado fuertemente alcalino con exceso de hidróxido de sodio o potasio. Con estos materiales, se prepararon mezclas acuosas que contenían de 5 a 20 gramos de xantofilas por kilogramo. La mezcla se neutralizó luego a un pH comprendido entre 2 y 5 a una temperatura entre 25 y 90ºC con una solución de 5 a 25% de ácido acético o una solución diluida del ácido a utilizar en la reacción de esterificación. El residuo aceitoso se separó de la fase acuosa, y este ácido que contiene agua puede reciclarse en reacciones ulteriores. El residuo aceitoso remanente contiene principalmente los ácidos grasos naturales de los extractos y las xantofilas de interés. Esta reacción se llevó luego a una etapa de evaporación utilizando vacío a fin de eliminar el agua. El residuo queda impregnado con el ácido carboxílico y su sal de sodio o potasio. A continuación se añadieron entre 0,1 y 5 partes de ácido carboxílico por cada parte de extracto, así como entre 0,001 y 0,1 partes de catalizador en relación a la mezcla total. Opcionalmente, puede utilizarse un disolvente polar o ligeramente polar tal como algunas cetonas, aminas, hidrocarburos halogenados, dimetilsulfóxido, dioxano, u otros en los cuales las sustancias reaccionantes pueden ser solubles pero no reactivas, añadiendo entre 0,001 y 0,1 partes por volumen total. Estos disolventes tienen la finalidad de crear una interfase mínima en la cual las transferencias de masa son más eficientes y los tiempos de reacción se reducen.

La reacción tiene lugar entre 25 y 150ºC y preferiblemente entre 50 y 100ºC con agitación moderada y destilación continua del agua que se genera a medida que avanza la reacción. La reacción puede tener lugar a la presión atmosférica, pero se prefiere trabajar a presión ligeramente reducida utilizando un vacío entre 1 y 25 pulgadas de Hg (25,4 y 635 mm Hg). Dependiendo de las condiciones de operación seleccionadas, el tiempo de reacción puede fluctuar entre 30 min y 18 horas, pero preferiblemente entre 2 y 12 horas.

El proceso de esterificación descrito es posible únicamente cuando el equilibrio de la reacción está desplazado hacia la derecha. Esto se facilita en el caso en que uno de los productos de reacción se retira continuamente, siendo estos los ésteres o agua, o por mantenimiento de un exceso de una de las sustancias reaccionantes que son los carotenoides o el ácido carboxílico. Cuanto más corta es la cadena del ácido carboxílico, tanto menor es el impedimento estérico, lo cual aumenta a su vez la velocidad de reacción con el alcohol (Groggins (1958) Unit Processes in Organic Synthesis, p. 698, McGraw-Hill Publishers). De este modo, los ácidos grasos C-18 del pigmento que quedan en el extracto se mantienen en su forma libre dado que su reactividad en las condiciones del proceso descritas es muy baja. A continuación se da la secuencia de reacción:

100

Durante la reacción, se mantienen las condiciones a fin de eliminar continuamente el agua por destilación que se forma como uno de los productos de la esterificación. Esta operación permite la conversión del oxicarotenoide en un éster. Lo que se obtiene es una reacción de esterificación típica que se ha adaptado selectivamente para esterificar xantofilas, utilizando una interfase que representa una mejora notable en transferencia de masa y proporciona por consiguiente una velocidad de reacción aceptable para conservar la integridad de los carotenoides.

El progreso de la reacción se monitorizó utilizando el método oficial para análisis de xantofilas de la Asociación de Químicos Analíticos Oficiales y ensayando por HPLC y espectroscopia IR. Cuando se completó la esterificación, se eliminó el exceso de ácido de la mezcla de reacción, y el aceite resultante puede formularse de acuerdo con las aplicaciones a que se destinará el mismo tales como acuicultura, uso en aves de corral o consumo humano.

Se comprenderá por las personas con experiencia en la técnica que pueden realizarse numerosas y diversas modificaciones sin apartarse del espíritu de la presente invención. Por consiguiente, se entenderá evidentemente que las formas de la presente invención son únicamente ilustrativas y no tienen por objeto limitar el alcance de la presente invención.

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Ejemplos

Ejemplo 1

Se calentaron a 90ºC con agitación moderada 100 g de extracto saponificado de maravilla que contenía 55 gramos de xantofilas por cada kg de extracto y en el cual el 85% de los pigmentos era luteína y el 6% zeaxantina. A continuación se añadió una solución acuosa al 12% de ácido acético a fin de tener un pH final de la mezcla entre 3 y 4. Después de 15 minutos más de mezcladura, se paró el agitador y se obtuvo una separación en dos fases. Se decantó la fase acuosa. La fase aceitosa remanente se mantuvo a 90ºC con un vacío de 9 pulgadas Hg (228,6 mm Hg) a fin de eliminar el exceso de agua hasta que se obtuvo menos de 3% de humedad. Durante este paso de deshidratación, se añadió como antioxidante 0,1% de etoxiquina. Después del secado, se añadieron 50 g de ácido acético y 4 g de ácido p-toluenosulfónico, y se continuó la reacción durante 8 horas con destilación continua del agua. Al final de la reacción se obtuvieron 93% de diacetatos, 4% de monoacetatos y 2% de dihidroxipigmentos utilizando la metodología de la AOAC para los ensayos.

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Ejemplo 2

Se mezclaron 150 g de una oleorresina de pimiento rojo saponificada que contenía 37,6 g/kg de carotenoides totales de los cuales 37% era capsantina, 1% capsorrubina y 12% otros pimientos rojos con aproximadamente 50% de pimientos amarillos de los cuales 6% era zeaxantina y 20% carotenos insaponificables, con 226 g de agua hasta que se obtuvo una dispersión uniforme, manteniendo la temperatura entre 70 y 75ºC. A continuación se añadieron 50 g de ácido acético. Se obtuvo un pH de 4,5 y se formó un sistema bifásico. La capa acuosa del fondo se decantó y se añadieron 75 g adicionales de ácido acético. Se eliminó el agua remanente por destilación a vacío (20 pulgadas Hg (508 mm Hg)) a una temperatura entre 70 y 75ºC hasta que se obtuvo menos de 4% de humedad. Se añadieron a continuación 10 g de ácido p-toluenosulfónico en 7 g de ácido acético para reacción a 100ºC.

El agua producida por la reacción se destiló utilizando un ligero vacío (0 a 2 pulgadas Hg (0 a 50,8 mm Hg)). Después de 10 horas en estas condiciones, se enfrió la mezcla de reacción a 45ºC y se lavó dos veces con 150 ml de agua para eliminar el exceso de ácido y el catalizador. Los pimientos contenidos en el producto final contenían 70% de diacetatos y 10% de monoacetatos.

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Ejemplo 3

300 g de extracto de maravilla que se saponificó e isomerizó por el método consignado por Rodríguez (Patente U.S. No. 5.973.911, que se incorpora en esta memoria por referencia) y que tenía 45 gramos de las xantofilas totales por kilogramo de extracto. Este extracto se utilizó como material de partida. Del contenido de xantofilas, 65% era zeaxantina y 25% luteína. El extracto se dispersó con agitación moderada en 300 g de solución de ácido acético al 25%, y la temperatura se ajustó a 80ºC. Después de ello se añadieron otros 300 g de la solución de ácido acético al 25% y se obtuvo un pH de aproximadamente 4. La mezcla se dejó en reposo durante 5 minutos, tiempo que fue suficiente para separar la fase acuosa. Se añadió a continuación 0,1% de etoxiquina al aceite remanente y se secó a 80ºC con un vacío de 25 pulgadas Hg (635 mm Hg) hasta que se alcanzó 97% de sólidos. Después de esto, se añadieron 100 g de ácido acético y 10 g de cloruro de cinc, y la reacción se continuó durante 12 horas, destilando el agua producida a la presión atmosférica. El producto obtenido contenía 91% de diacetatos, 6% de monoacetatos y 3% de dihidroxicarotenoides.

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Ejemplo 4

Un extracto de maravilla que pesaba 300 g y contenía 47 g de xantofilas totales por kilogramo se saponificó y se isomerizó por el método descrito por Rodríguez (U.S. 5.973.911). 45% de los pigmentos era zeaxantina, 40% luteína y 10% beta-criptoxantina. Se mezcló el todo utilizando agitación moderada con 200 g de agua y la temperatura se ajustó a 80ºC. A continuación, se llevó el pH de la mezcla a un valor comprendido entre 3 y 4 con una solución acuosa al 20% de ácido fórmico. Apareció una fase acuosa que se separó por decantación. El aceite resultante contenía el pimiento de interés así como ácido fórmico y humedad residuales. El aceite se sometió a un proceso de secado a vacío hasta que se alcanzó 96% de sólidos totales. Se estabilizaron luego las condiciones atmosféricas y se añadieron 80 g de ácido fórmico para continuar la reacción a 90ºC. Durante las 6 horas de duración de la reacción, se añadieron otros 50 g de ácido fórmico y el agua generada se destiló azeotrópicamente con ácido fórmico. El ácido se recuperó por destilación azeotrópica para reutilización. Al final del proceso, el ácido residual se eliminó completamente por lavado con agua. El producto formulado contenía un perfil de pigmentos de 85% de diformiatos, 11% de monoformiatos y 4% de hidroxi-carotenoides.

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Ejemplo 5

50 g de un extracto saponificado de maravilla que contenía niveles altos de derivados de clorofila y 60 g de xantofilas totales por kilogramo, de los cuales 86% eran luteína y 6% zeaxantina, se dispersaron en 50 g de agua y la temperatura se llevó a 75ºC. El pH de la mezcla se ajustó luego a 4 utilizando una solución acuosa al 25% de ácido propiónico. Se dejó en reposo la masa hasta que se produjo una separación en dos fases, de lo cual se decantó la fase acuosa. A continuación se añadió 0,15% de etoxiquina al extracto aceitoso y se secó a 90ºC con un vacío de 25 pulgadas Hg (635 mm Hg) hasta que se obtuvieron más de 95% de sólidos. Se añadieron 50 g de ácido propiónico y 5 g de ácido sulfónico. La reacción se llevó a cabo con la temperatura ajustada a 90ºC y se controló la presión a fin de destilar el agua producida por el proceso. Durante las 8 horas del tiempo de reacción se añadieron otros 50 g de ácido propiónico. Al final de la reacción, se lavó el exceso de ácido con un total de 150 g de agua, y el ácido propiónico se recuperó por destilación azeotrópica para uso ulterior. El producto obtenido estaba constituido por 92% de dipropionatos, 4% de monopropionatos y 4% de dihidroxipigmentos.

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Ejemplo 6

300 g de extracto de maravilla, saponificado e isomerizado por el método descrito por Rodríguez (U.S. 5.973.211) se mezclaron utilizando agitación moderada con 300 g de agua mientras se llevaba la temperatura a 80ºC. El extracto tenía 45 g de xantofilas totales por kilogramo, de lo cual el 92% era zeaxantina y 5% beta-criptoxantina. El pH se ajustó luego entre 3 y 4 utilizando una solución acuosa al 10% de ácido butírico. Después de parar la agitación, se dejó que la mezcla se separara en dos fases y la fase acuosa se decantó. La fase de aceite se secó hasta más de 95% de sólidos utilizando vacío para la destilación. Se añadieron luego 150 g de ácido butírico, 10 g de ácido p-toluenosulfónico y 10 g de cloruro estannoso, y la temperatura se llevó a 90ºC mientras se aplicaba vacío suficiente para eliminar continuamente el agua generada por la reacción. El tiempo de reacción en estas condiciones fue 8 horas y el producto final presentaba 91% de dibutiratos, 6% de monobutiratos y 3% de dihidroxicaro-
tenoides.

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Ejemplo 7

100 g de un extracto saponificado de maravilla que contenía 60 g de xantofilas totales de lo cual el 86% era luteína y el 6% zeaxantina se dispersaron en 100 g de agua con mezcladura moderada. La temperatura se elevó a 80ºC. Se llevó luego el pH a un valor comprendido entre 4 y 5 utilizando una solución acuosa al 20% de ácido acético. Se formó un sistema de dos capas del cual se separó y eliminó la fase acuosa inferior. El aceite remanente se secó a vacío hasta que se obtuvo más de 96% de sólidos totales. Se añadieron luego 75 g de ácido acético, 7 g de ácido p-toluenosulfónico y 3 g de dimetil-sulfóxido. La temperatura se fijó a 100ºC y el agua generada por la reacción se dejó destilar libremente. Después de 6 horas, la mezcla de reacción se enfrió a 45ºC y el aceite residual, el catalizador y el disolvente se lavaron con agua. El producto obtenido tenía 92% de diacetatos, 4% de monoacetatos y 4% de dihidroxicarotenoides.

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Ejemplo 8

El producto obtenido en el Ejemplo 3 se integró en una premezcla que contenía sílice y salvado de trigo como vehículos principales y etoxiquina e hidroxianisol butilado como antioxidantes para producir un polvo con 10 g de xantofilas totales por kilogramo.

En una granja experimental, se seleccionaron 100 gallinas ponedoras de la raza Dekalb y se identificaron como "Grupo experimental". Se identificó otro grupo de 100 gallinas como "Grupo de Control". Todas las gallinas tenían una edad de 50 semanas y se trataron igualmente, con inclusión de la misma formulación, siendo la única diferencia la fuente de pigmento. Para el "Grupo Experimental" se incluyeron en la dieta 12 ppm de pigmento preparado como se describe en el Ejemplo 3. Para el "Grupo de Control" se utilizó una formulación típica de pigmento que estaba constituida por 8,4 ppm de xantofilas de maravilla saponificadas más 4,2 ppm de xantofilas de pimiento rojo saponificadas. La pigmentación de la yema de los huevos se midió en ambos grupos cada semana durante 6 semanas consecutivas utilizando un colorímetro de reflectancia Minolta CR-300. Se utilizó la escala Lab del colorímetro para las medidas. La cuantificación del color superficial se determinó por el método CIELAB (K. McLaren en Developments in Food Colours-1, John Walford, compilador, Applied Science Publishers Ltd., Londres). Los valores L* eran hasta 10% más altos en el "Grupo de Control". Los valores de "b*" eran aproximadamente 10% mayores en el "Grupo Experimental" comparados con el Grupo de Control y, como era de esperar, los valores a* resultaban también de 3 a 4 veces mayores en el "Grupo Experimental". Por medida de las xantofilas totales por extracción de la yema de huevo y determinación espectrofotométrica, se detectaron 15 a 20 ppm en el "Grupo de Control" comparado con 40 a 50 ppm en el "Grupo Experimental".

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Ejemplo 9

Se repitió el test de campo descrito en el Ejemplo 7 utilizando el producto obtenido en el Ejemplo 6. La determinación de las xantofilas totales mostró resultados similares para la deposición de pigmento en la yema de huevo tanto para el "Grupo de Control" como para el "Grupo Experimental". Sin embargo, los valores L* y b* eran aproximadamente 10% mayores en el "Grupo Experimental" y los valores a* se detectaron como una a dos veces mayores. Los resultados de los Ejemplos 8 y 9 indican que las xantofilas esterificadas de la presente invención son mejor digeridas y absorbidas, comparadas con una composición típica de pimientos que contiene xantofilas saponificadas.

Claims

1. Un proceso para la esterificación de xantofilas que comprende:

eliminar continuamente el agua generada por la reacción a fin de facilitar la transformación en ésteres de xantofila; y

recoger el producto éster de xantofila.

2. El proceso de la reivindicación 1, en donde el extracto se prepara a partir de un sustrato seleccionado del grupo constituido por flores de maravilla, pimientos rojos, alfalfa, maíz amarillo, gluten de maíz, algas, y pigmentos purificados de los mismos.

3. El proceso de la reivindicación 1, en donde las xantofilas se hacen reaccionar con un ácido carboxílico que tiene una longitud de cadena carbonada entre 5 y 12.

4. El proceso de la reivindicación 2, en donde el sustrato son flores de maravilla.

5. El proceso de al reivindicación 4, en donde las xantofilas están constituidas enteramente por luteína, zeaxantina y beta-criptoxantina.

6. El proceso de la reivindicación 2, en donde el sustrato son pimientos rojos.

7. El proceso de la reivindicación 6, en donde las xantofilas están constituidas esencialmente por capsantina, capsorrubina, zeaxantina y luteína.

8. El proceso de la reivindicación 1, en donde al menos una de dichas cadenas carbonadas de 1 a 12 está saturada.

9. El proceso de la reivindicación 1, en donde al menos una de dichas cadenas carbonadas de 1 a 12 es insaturada.

10. El proceso de la reivindicación 1, en donde los ácidos carboxílicos son de origen sintético.

11. El proceso de la reivindicación 1, en donde los ácidos carboxílicos son de origen natural.

12. El proceso de la reivindicación 1, en donde el catalizador es un ácido mineral seleccionado del grupo constituido por ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido clorhídrico, ácido bromhídrico, ácido nítrico y mezclas de los mismos.

13. El proceso de la reivindicación 1, en donde el catalizador es un ácido orgánico seleccionado del grupo constituido por ácido p-toluenosulfónico, ácido etilsulfúrico, ácido etanodisulfúrico, ácido bencenosulfúrico, ácido dodecanosulfónico, ácido cloroacético, ácido dicloroacético, ácido tricloroacético, trifluoruro de boro, y sales de piri-
dina.

14. El proceso de la reivindicación 1, en donde el catalizador es un cloruro metálico seleccionado del grupo constituido por cloruro de cinc, cloruro estannoso, cloruro de aluminio y mezclas de los mismos.

15. El proceso de la reivindicación 1, en donde el catalizador se utiliza en cantidades de 0,001 a 0,1 partes en peso con relación a la mezcla de reacción total.

16. El proceso de la reivindicación 1, en el cual se utilizan pequeñas cantidades de un disolvente polar comprendidas en el intervalo de 0,001 a 0,1 partes en peso en relación al sustrato.

17. El proceso de la reivindicación 16, en donde el disolvente polar se selecciona del grupo constituido por una cetona, un hidrocarburo clorado, una amina, dimetilsulfóxido, dioxano y tetrahidrofurano.

18. El proceso de la reivindicación 1, en donde las xantofilas comprenden hidroxicarotenoides.

19. El proceso de la reivindicación 1, en donde el ácido carboxílico se utiliza en una proporción de 0,1 a 5 partes en peso por cada parte de carotenoide, preferiblemente 0,3 a 2 partes en peso por cada parte de carotenoides.

20. El proceso de la reivindicación 1, en donde la reacción tiene lugar a una temperatura entre aproximadamente 25ºC y 140ºC, con preferencia entre aproximadamente 50ºC y 110ºC.

21. El proceso de la reivindicación 1, en donde la reacción tiene lugar a la presión atmosférica.

22. El proceso de la reivindicación 1, en donde la reacción tiene lugar con un vacío de 1 a 25 pulgadas Hg (2,5 a 63,5 cm Hg).

23. El proceso de la reivindicación 1, en donde la reacción puede llevarse a cabo en una corriente de un gas inerte seleccionado del grupo constituido por nitrógeno, dióxido de carbono o mezclas de los mismos.

24. El proceso de la reivindicación 1, en donde las xantofilas esterificadas comprenden derivados monoesterificados, derivados diesterificados y mezclas de los mismos.

25. El proceso de la reivindicación 1, en donde el tiempo de reacción está comprendido entre aproximadamente 30 y 18 horas, con preferencia entre aproximadamente 2 y 12 horas.

26. El proceso de la reivindicación 1, en donde el agua generada por la reacción se elimina del proceso continua y selectivamente.

27. El proceso de la reivindicación 1, en donde la biodisponibilidad del producto éster de xantofila está relacionada selectivamente con el ácido carboxílico utilizado.

28. El proceso de la reivindicación 1, en donde más del 90% de dichos ésteres de xantofila son xantofilas monoesterificadas.

29. El proceso de la reivindicación 1, en donde más del 90% de dichos ésteres de xantofila son xantofilas diesterificadas.

30. El proceso de la reivindicación 1, en donde las xantofilas en el extracto se isomerizan y/o saponifican en un paso previo.