Título de la invención: DISPERSIÓN DE FITOESTEROLES

Sector técnico

[1] La presente invención se relaciona con un proceso para la producción de dispersiones acuosas de fitosteroles de alta estabilidad, y la utilización de dichas dispersiones como ingrediente de alimentos hipocolesterolémicos e ingredientes para aplicaciones farmacéuticas. Técnica anterior

[2] Los esteróles en general, sobre todo los esteróles de origen vegetal o fitosteroles, tienen numerosas aplicaciones hoy en día, entre ellas como aditivos de alimentos. Dichas aplicaciones requieren de fitosteroles dispersos tanto en medios acuosos como en medios grasos como por ejemplo en bebidas lácteas, bebidas de fantasía, jugos de frutas, jugos artificiales, margarinas, mayonesas entre otras. Siendo numerosas las aplicaciones de los fitosteroles dispersos, resulta importante disponer de dispersiones acuosas de alta estabilidad que puedan almacenarse durante períodos de tiempo prolongados antes de su utilización en las diversas aplicaciones y que al mismo tiempo, al ser utilizados en aplicaciones específicas, den origen a productos homogéneos, donde los fitosteroles se mantengan en estado disperso, no se produzca separación de fases y posean una buena palatabilidad. El interés de la industria alimentaria para la elaboración de productos que contengan fitosteroles reside en la demostrada capacidad de los fitosteroles para inhibir la absorción de colesterol de origen alimentario.

[3] Desde los años 30 se conoce que los niveles de colesterol plasmático son afectados por la ingestión de fitosteroles. Investigaciones en los años 50 han confirmado definitivamente en estudios en animales y humanos que los fitosteroles son altamente eficientes para inhibir la absorción del colesterol exógeno, eso es el colesterol proveniente de los alimentos ingeridos. Como resultado de dicha inhibición, los individuos que junto con la ingestión de alimentos con colesterol ingieren también fitosteroles, tendrían un nivel sérico de colesterol menor que individuos que para una similar ingestión de alimentos con colesterol no ingieren fitosteroles junto a dichos alimentos. En consecuencia, últimamente ha habido un gran interés para la elaboración de artículos alimentarios conteniendo fitosteroles, como una forma efectiva y de bajo costo para la ingestión de fitosteroles por parte de las personas que los necesitan.

[4] Aunque los fitosteroles son esencialmente insolubles en medios acuosos y escasamente solubles en medios grasos, se ha comprobado que para que puedan ejercer su efecto hipocolesterolémico no es necesario que se encuentren en forma disuelta en los alimentos ingeridos, es suficiente que se encuentren dispersos en los alimentos. Aunque el efecto hipocolesterolémico de los fitosteroles es bien conocido en el estado de la técnica, se ha encontrado que las dispersiones de fitosteroles obtenidas mediante los procesos revelados en la presente solicitud, tienen un efecto inhibitorio sobre la absorción de colesterol significativamente mayores que las dispersiones de fitosteroles preparadas según procesos conocidos en el estado de la técnica e inclusive mayor que el que se logra con uno de los productos comerciales más conocido, los esteres de fi- tostanoles.

[5] Generalmente, en los procesos para dispersar fitosteroles en medios acuosos se utilizan uno o más agentes tensoactivos, como emulsificantes, con más de 20% en peso de emulsificantes en relación con los fitosteroles, típicamente más de 50%. La gran mayoría de los productos de fitosteroles en polvo dispersables en el mercado poseen aproximadamente 50% en peso de fitosteroles, es decir, una parte de fitosteroles por una parte de tensoactivos y otros aditivos. Existen en el mercado fitosteroles en polvo con concentraciones de fitosteroles de 85%, pero con muy mala dispersabilidad. Dichos productos resuspendidos en agua al 1% en peso decantan en menos de una hora, por lo que su aplicación requiere del uso de más emulsificantes en la matriz alimentaria junto con pasos adicionales de estabilización, como homogenización a altas presiones, lo que implica etapas de formulación adicionales y de mayor complejidad. En el mercado no existen dispersiones acuosas estables de fitosteroles que se puedan ofrecer como ingredientes para alimentos funcionales, principalmente porque decantan con facilidad, poseen bajo contenido de fitosteroles en la dispersión (alto contenido de agua) y tienen una vida útil limitada (menor a 1 mes). Por lo tanto, corrientemente las dispersiones se secan y se comercializan en forma de polvos. En lo que sigue se utiliza el término tensoactivo como sinónimo de agente tensoactivo.

[6] Los tensoactivos de grado alimentario utilizados como emulsificantes constituyen un grupo relativamente pequeño dentro de la familia de los emulsificantes y muchos de ellos poseen restricciones en cuanto a su ingesta diaria como por ejemplo los poli- sorbatos (25 mg/kg), lo que limita la combinación de emulsificantes utilizables en los procesos de dispersión de fitosteroles. El problema se agrava aún más cuando se requiere utilizar más de un tensoactivo en la dispersión para que puedan ser incorporados en artículos alimentarios o farmacéuticos.

[7] La ingestión diaria recomendada de fitosteroles para fines hipocolesterolémicos varía entre 0,8 a 2,0 g, por lo tanto si la formulación de fitosteroles requiere niveles de emulsificantes altos obliga al consumidor a ingerir cantidades significativas de tensoactivos, que en conjunto con los demás alimentos que se consumen diariamente, pueden exceder los límites diarios recomendados de dicho tensoactivos o aportar cantidades significativas de calorías, como en el caso del uso de emulsificantes derivados de aceites (por ejemplo mono glicéridos). [8] Por lo tanto, se requiere el desarrollo de soluciones que permitan obtener dispersiones fitosteroles de alta estabilidad en medios acuosos y mediante el uso de toda la gama de tensoactivos como emulsificantes permitidos en la industria alimentaria que abarca los tensoactivos tanto predominantemente hidrofóbicos como los tensoactivos predominantemente hidrofílicos y mezclas de estos y con las más bajas relaciones posibles de tensoactivos en relación con los fitosteroles.

[9] En el estado de la técnica se divulgan numerosos procesos con la finalidad de tratar de obtener suspensiones o dispersiones de fitosteroles estables en medios acuosos para su utilización como ingrediente de artículos alimentarios hipocolesterolémicos. Algunas de las más relevantes divulgaciones relacionadas con la materia de la presente solicitud y que reflejan el estado de la técnica durante un período de cerca de 20 años se muestran en tabla 1.

[10] En la presente invención el término emulsión tiene el significado común en el estado de la técnica, es decir, una emulsión es una mezcla de dos líquidos inmiscibles que se caracteriza porque uno de los líquidos, conocido como la fase dispersa se encuentra disperso en el otro líquido conocido como la fase continua. De esta manera una emulsión de fitosteroles en un medio acuoso significa una dispersión de fitosteroles líquidos en un medio acuoso, mientras que el término de dispersión de fitosteroles en un medio acuoso o simplemente dispersión de fitosteroles significa una dispersión de fitosteroles sólidos en un medio acuoso. Para la obtención de emulsiones estables se requiere la presencia en la emulsión de uno o más tensoactivos, y ocasionalmente otros compuestos o sustancias conocidas genéricamente como agentes protectores coloidales. Los tensoactivos son substancias que tienen un grupo hidrofílico y un grupo hidrofóbico en la misma molécula, es decir son substancias de carácter anfifílico y como consecuencia tienden a concentrarse en la interfase reduciendo la tensión interfacial. El número HLB, una escala numérica empírica entre 1 y 40, se utiliza para caracterizar el grado de anfifilicidad del tensoactivo. Mientras más pequeño es el número HLB del tensoactivo más carácter hidrofóbico tiene, y viceversa, mientras mayor es el número HLB del tensoactivo más carácter hidrofílico tiene. Existe una amplia variedad de tensoactivos naturales y sintéticos que se utilizan en diferentes aplicaciones. Un agente emulsificante o emulsificante es entonces un tensoactivo que se utiliza en la preparación de emulsiones con el objetivo de estabilizar la emulsión formada. En la práctica se ha encontrado que tensoactivos con un número HLB entre 8 a 18 son apropiados para estabilizar emulsiones de aceite en agua, que se simboliza como emulsiones o/w, donde la fase dispersa es el aceite y las fase continua agua o medio acuoso, mientras que agentes tensoactivos con un número HLB entre 3 a 6 son apropiados para estabilizar emulsiones de agua o de medios acuosos en aceite, que se simboliza como emulsiones w/o, donde la fase dispersa es el agua y las fase continua el aceite. En el campo de las emulsiones el término aceite se refiere a cualquier líquido inmiscible con agua. El término medio acuoso se refiere a agua o a una solución, dispersión o emulsión acuosa que contiene a lo menos 30 % de agua en peso de la solución, dispersión o emulsión.

[11] Tabla 1: Solicitudes y Patentes internacionales

[12]

[13] Una revisión del estado de la técnica enseña diversos enfoques para la obtención de fitosteroles dispersables en medios acuosos incluyendo la dispersión mecánica de los fitosteroles sólidos en medios acuosos en presencia de uno o más agentes tensoactivos, la disolución de los fitosteroles en solventes sub o supercríticos seguido de su dispersión en fase acuosa y la remoción del solvente, la preparación de complejos hi- drosolubles de fitosteroles, la disolución de fitosteroles en uno o más tensoactivos en caliente y la dispersión de dicha mezcla en medios acuosos, y la mezcla de fitosteroles con agua conteniendo algún tensoactivo seguido del calentamiento de dicha mezcla con vapor directo a alta temperatura y varias otras técnicas.

[14] Se puede observar, que con la excepción de la solicitud N° 20060035009 que revela un proceso para la obtención de complejo hidrosoluble de fitosteroles con un carbohidrato, todos los restantes documentos citados en la Tabla 1 relevan procesos para la obtención de polvos de fitosteroles dispersables en agua o dispersiones acuosas de fitosteroles y la aplicación de estos para efectos hipocolesterolémicos. Ostlund, en patentes US 5,932,562 y 6,063,776 también releva formas hidrosolubles de fitosteroles y en el primero de los documentos, en ejemplo 4 encuentra que sitostanoles en polvo prácticamente no tuvieron efecto reductor de colesterol en sujetos humanos. A parte de los tres documentos citados, todos los demás documentos del estado del arte revelan procesos para la obtención de polvos de fitosteroles dispersables en agua o dispersiones acuosas de fitosteroles, que en general son más fáciles de preparar. No obstante, el problema con dispersiones acuosas o polvos de fitosteroles es que su efecto reductor de colesterol parece depender y en forma no predecible de la forma o proceso de su obtención, como lo muestra Ostlund en patente US 5,932,562.

[15] Al comparar el efecto reductor de colesterol de las dispersiones y polvos de fitosteroles obtenidos mediante los procesos que se divulgan en la presente solicitud con productos similares obtenidos mediante procesos del estado de la técnica, se encontró un efecto significativamente superior en el primer caso, lo que indicaría que efectivamente el efecto reductor de colesterol de los fitosteroles sólidos ingeridos en forma dispersiones acuosas o en forma de polvos parece depender aunque en forma no predecible de la forma de preparación de tales dispersiones o polvos.

[16] Existen numerosas técnicas para dispersar fases líquidas inmiscibles para preparar emulsiones. En la presente invención las técnicas preferidas son las que utilizan dis- persores del tipo rotor estator como el molino coloidal y recipientes agitados y los ho- mogeneizadores de presión. Dichos dispersores proveen fuerzas de cizalla y velocidades de cizallamiento suficientes para la preparación de emulsiones de fitosteroles en medio acuoso, de los cuales, mediante enfriamiento de dichas emulsiones, se obtienen dispersiones acuosas de fitosteroles de características sorprendentemente diferentes de las dispersiones acuosas de fitosteroles obtenidos a través de procesos del estado de la técnica.

[17] El estado de la técnica no revela ningún proceso de dispersión de fitosteroles en que los fitosteroles, un medio acuoso y uno o más agentes tensoactivos de grado alimentario, con un bajo contenido relativo de tensoactivos a fitoesteroles y en concentraciones de fitosteroles significativas para su uso como ingrediente en la industria alimentaria o farmacéutica, se dispersen a temperaturas altas, sobre el punto de fusión de los fitosteroles para formar una emulsión, seguido por el enfriamiento de la emulsión para originar una dispersión de fitosteroles en el medio acuoso.

[18] Por el contrario, se pueden encontrar en el estado de la técnica divulgaciones que desaconsejan recurrir a tal procedimiento en consideración al alto punto de fusión de los esteróles. Así, Stevens y Schmeltzer en US 6,623,780 (Sep.23, 2003) titulado 'Aqueous dispersible sterol product' afirman (ver columna 3, línea 10 en adelante): 'La principal dificultad en formular esteróles es su alto punto de fusión. Esteróles comerciales de grado alimentario tienen típicamente un rango de puntos de fusión de 120 °C - 140 "C. Esto hace que su dispersión en agua como esteróles líquidos sea muy difícil sin el recurso de altas temperaturas y las altas presiones asociadas'.

[19] Para superar la dificultad mencionada, los inventores mezclan los esteróles con mo- noglicéridos y un polisorbato como Tween 60, encontrándose que la mezcla funde a aproximadamente 75 ⁰ C. Luego la fusión es enfriada, preferentemente mediante atomización en una corriente de aire. El polvo esterol-emulsificantes puede ser posteriormente dispersado en un medio acuoso y sometido a altas fuerzas de cizalla en un homogenizador formando una emulsión, es decir, la incorporación de los esteróles en la matriz alimentaria requiere el uso de posteriores pasos de homogenización. De acuerdo al tipo y proporciones de los emulsificantes reivindicados el rango de números HLB de la mezcla de emulsificantes varía aproximadamente entre 4 a 6 mientras que el contenido reivindicado de emulsificantes relativo a los esteróles es entre 111 % hasta 170 %. Los inventores han encontrado que una dispersión elaborada según su invención, conteniendo esteróles, monoglicéridos y polisorbatos, es estable en agua pura durante varias semanas.

[20] En cambio, los procesos de la presente invención permiten obtener dispersiones acuosas con una vida útil de más de un año, sin que se observe separación de fases o decantación durante ese periodo de tiempo, adecuados y de fácil incorporación en bebidas lácteas, bebidas de fantasía, jugos de frutas, jugos artificiales y otros.

[21] Las desventajas del proceso divulgado en patente norteamericana US 6,623,780 residen en que para la formación de una dispersión acuosa relativamente estable de esteróles se requieren varias etapas unitarias: mezclar los esteróles con uno o más emulsificantes y fundir la mezcla, atomizar la fusión resultando en un polvo, mezclar y dispersar el polvo en un medio acuoso sobre la temperatura de fusión del polvo bajo alta cizalla. Además, para una significativa reducción de la temperatura de fusión de la mezcla esteroles-emulsificantes se requieren cantidades de emulsificantes similares o superiores a la masa de esteróles utilizados. Asimismo, una estabilidad o vida útil de pocas semanas puede ser insuficiente para algunas aplicaciones. En adición, la gama de emulsificantes que se utiliza en el proceso divulgado es muy restringida, quedando fuera de su campo de aplicación un amplio número de emulsificantes alimentarios im- portantes y utiliza un gran exceso de emulsificantes relativo a los esteróles lo que puede resultar inconveniente para su aplicación en alimentos hipocolesterolémicos debido al aporte calórico de los monoglicéridos, ya que en general se prefiere que dichos alimentos sean también hipocalóricos.

[22] Una técnica similar a la descrita es divulgada por Yoon et al. en solicitudes de patente norteamericana US 20040029844, 20040170064 y 20020064548, donde las cantidades relativas de emulsificantes divulgadas en relación con los esteróles son menores que la utilizada por Stevens y Schmeltzer, pero a cambio de utilizar temperaturas más altas, cercanas a la temperatura de fusión de los esteróles, que era precisamente el problema que los inventores de US 6,623,780 querían evitar.

[23] En dichas solicitudes se revela un proceso donde los esteróles se mezclan con diversos emulsificantes a temperaturas entre 130 ⁰ C y 140 ⁰ C como se ilustra en ejemplos 1, 2 y 3 de solicitud 20040029844, para formar una mezcla fundida de esteróles con los emulsificantes. Luego la mezcla fundida es dispersada en un medio acuoso, una bebida acuosa, preferentemente entre 70 ⁰ C a 90 ⁰ C. El proceso se lleva a cabo en un mezclador agitador a una velocidad de rotación del agitador entre 6.800 rpm a 10.000 rpm. Luego del proceso de mezclado se requiere, según se revela en las solicitudes mencionadas, un proceso de homogenización 'para pulverizar micelas aglomeradas'.

[24] Los emulsificantes de los ejemplos provistos en las tres solicitudes, son estearato de sacarosa, polisorbato, laurato de sorbitano, estearil lactilato de sodio, monoglicerol citrato y monoestearato de poliglicerina, que tienen un rango de números HLB entre 8 a 15 y el contenido de emulsificantes en peso, relativo a los esteróles varia entre 17 % a 85 %.

[25] Como se ilustra en Ejemplos Comparativos 1, 2 y 3 de la solicitud 20040029844 cuando se usó estearil lactilato de sodio, polisorbato o monoglicerol citrato, resultó una dispersión inestable. El espectro de emulsificantes para una dispersión estable resulta muy reducido; según los ejemplos sólo estearato de sacarosa (HLB 11) y laurato de sorbitano (HLB 8.6) o sus mezclas. Como se ilustra en los ejemplos de la presente invención, la dispersión de esteróles preparada de acuerdo con Ejemplo 1 de la solicitud 20040029844 sin la etapa de homogenización (ensayo 5) es inestable, y cuando se incluye la etapa de homogenización (ensayo 6), la dispersión resultante posee considerablemente menor estabilidad que la dispersión de esteróles preparada de acuerdo con la presente invención. Finalmente, la tecnología divulgada en la solicitud no permite la preparación de dispersiones acuosas de fitosteroles de alto contenido de sólido.

[26] Binder, en solicitud de patente norteamericana US 20070031570 revela un método para formar dispersiones de fitosteroles que consiste en mezclar agua, fitosteroles y emulsificante y luego calentar la mezcla con vapor directo a temperaturas entre 100 ⁰ C a 200 ⁰ C bajo presión, durante un período de tiempo que puede variar entre 2 segundos a 10 minutos pero preferentemente entre 30 segundos a 3 minutos. El proceso de mezcla con vapor directo se caracteriza por su bajo cizalle. Posteriormente la mezcla puede enfriarse mediante un enfriador flash o puede ser homogenizada a alta presión, entre 2000 psi a 8000 psi, preferentemente dos veces. La descripción no explicita la temperatura de homogenización, pero en el Ejemplo 1, luego del proceso hidrotérmico a la temperatura de 152 ⁰ C, la mezcla se enfría hasta 79 ⁰ C y luego se homogeniza en dos etapas. Por tanto lo que en realidad se homogeniza es una dispersión acuosa de esteróles sólidos.

[27] Para llevar a la práctica el proceso revelado, se utilizan emulsificantes alimentarios de bajo valor HLB, inferiores a 5, tales como lecitinas, mono y diglicéridos destilados, entre otros. El contenido de emulsificantes en peso, relativo a los fitosteroles de los ejemplo 1 y 2 es de 199 %.

[28] Entre las desventajas del proceso revelado se pueden mencionar las siguientes: No utiliza emulsificantes con un valor HLB mayor a 5, lo que deja a fuera de aplicación un importante grupo de emulsificantes alimentarios que se requieren en determinadas aplicaciones y es muy inestable sin homogenización, y de estabilidad baja aún después de una etapa de homogenización y en adición utiliza un gran exceso de emulsificantes relativo a los fitosteroles lo que puede obstaculizar su aplicación en alimentos hipoco- lesterolémicos ya que en general se prefiere que dichos alimentos sean también hipo- calóricos.

[29] Otra desventaja del proceso, y que es compartido por todos los procesos del estado de la técnica, es que las etapas de homogenización se llevan a cabo sobre dispersiones acuosas de esteróles sólidos, lo que puede causar serios efectos de abrasión de las válvulas del homogenizador. En el proceso de la presente invención, la homogenización se lleva a cabo sobre emulsiones de esteróles. Ello no sólo reduce los problemas de abrasión sino que además imparte características sorprendentes a la dispersión resultante, entre ellos una mayor estabilidad, la posibilidad de utilizar un muy amplio espectro de emulsificantes, en cantidades bajas en relación con los fitosteroles y en concentraciones altas de fitosteroles.

[30] Se puede ver por tanto que no existe en el estado de la técnica un proceso que permita la obtención de dispersiones acuosas de esteróles de alta estabilidad, estabilizadas mediante uno o más agentes tensoactivos provenientes de una amplia gama, tanto hidrofílicos como lipofílicos, es decir agentes tensoactivos o emulsificantes en el rango de números HLB desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 20 y que permitan la producción de dispersiones no solo con bajo contenido de fitosteroles, sino también en rangos sobre 10%, preferentemente sobre 20% de fitosteroles en base de la dispersión acuosa.

[31] El proceso que se divulga en la presente solicitud permite obtener dispersiones de fi- tosteroles muy estables, con una gama de emulsificantes de grado alimentario y sus mezclas, sorprendentemente amplio, con números de HLB entre 1 a 20, con bajos contenidos de emulsificantes relativos a los fitosteroles y, es sorprendentemente simple y se puede llevar a cabo satisfactoriamente en una sola etapa. Asimismo, el rango de concentración de fitosteroles en la dispersión de la presente invención se extiende de 0, 1 g hasta 400 g de esteróles dispersados por cada litro de dispersión lo que es dos órdenes de magnitud superior a cualquier dispersión estable de fitosteroles que el estado de la técnica revele. Esto constituye otra de las ventajas del proceso inventado, ya que existen situaciones donde es preferible o se necesitan concentraciones altas de fitosteroles dispersados, como por ejemplo aditivo de margarinas. Asimismo, cuando la finalidad es obtener un polvo dispersable, será preferible partir de una dispersión con el menor contenido de agua posible y de este modo reducir las dificultades de remoción de agua.

[32] Si bien, la presente invención fue impulsada por la necesidad detectada de proveer un proceso para la obtención de dispersiones de fitosteroles donde el producto del proceso superara todas las desventajas de las dispersiones de fitosteroles obtenidas por los procesos del estado de la técnica como fueron descritas, al ensayar los efectos hipoco- lesterolémicos de las dispersiones, se encontró que en forma inesperada y sorprendente, los fitosteroles de la presente invención, tanto las dispersiones en medio acuoso como los fitosteroles en polvo resuspendidos y dispersos exhibieron un efecto hipocolesterolémico significativamente superior al efecto exhibido por productos reconocidos en el estado de la técnica, como se muestra en ejemplo 16. Problema técnico

[33] Para la preparación de dispersiones acuosas de fitosteroles de alta estabilidad, se mezclan fitosteroles, un medio acuoso y uno o más emulsificantes y la mezcla se dispersa sobre la temperatura de fusión de los fitosteroles en un dispersor para dar una emulsión de fitosteroles en el medio acuoso, y a continuación la emulsión se enfría para dar una dispersión acuosa de fitosteroles de alta estabilidad. El proceso inventado que a continuación se describe en detalle, permite obtener dispersiones acuosas de fitosteroles de sorprendentemente gran estabilidad, con un tamaño medio de partícula inferior a 1000 nm, incluso en concentraciones altas de fitosteroles en base de la dispersión. Dispersores adecuados para llevar a cabo la primera etapa de la presente invención son dispersores del tipo rotor estator como el molino coloidal, recipientes agitados provistos de agitadores de turbinas de paletas planas, de paletas puntudas, disco con dientes tipo sierra, agitador Cowles y muchos otros diseños de mezcladores como por ejemplo los productos de la compañía Silverson Machines y homoge- neizadores de presión. Solución a problema

[34] El primer objetivo de la presente invención es proveer procesos para la obtención de dispersiones acuosas de fitosteroles de gran estabilidad para su uso como ingrediente alimentario o farmacéutico o formuladas en diversas aplicaciones.

[35] El segundo objetivo de la presente invención es proveer procesos para la obtención de dispersiones acuosas de fitosteroles de gran estabilidad que puedan utilizarse por si solo o en la preparación de productos alimentarios o farmacéuticos, para ser administrados a sujetos humanos para la inhibición de la absorción del colesterol alimentario en grado significativamente superior a la inhibición producida por productos del estado de la técnica que contienen fitosteroles. Para la obtención de dispersiones de dichas características se mezclan fitosteroles, un medio acuoso y uno o más emulsi- ficantes y la mezcla se dispersa sobre la temperatura de fusión de los fitosteroles en un dispersor para dar una emulsión de fitosteroles en medio acuoso, y a continuación la emulsión se enfría para dar una dispersión de alta estabilidad. Dispersores adecuados para llevar a cabo la primera etapa de la presente invención son dispersores del tipo rotor estator como el molino coloidal, recipientes agitados provistos de agitadores de turbinas de paletas planas, de paletas puntudas, disco con dientes tipo sierra, agitador Cowles y muchos otros diseños de mezcladores como por ejemplo los productos de la compañía Silverson Machines y homogeneizadores de presión.

[36] El tercer objetivo de la presente invención es proveer procesos para la obtención de fitosteroles en polvo dispersables en medios acuosos que puedan utilizarse por si solo o en la preparación de productos alimentarios o farmacéuticos, para ser administrados a sujetos humanos para la inhibición de la absorción del colesterol alimentario en grado significativamente superior a la inhibición producida por productos del estado de la técnica que contienen fitosteroles en polvo. Para la obtención de polvos de fitosteroles de dichas características se mezclan fitosteroles, un medio acuoso y uno o más emulsi- ficantes y la mezcla se dispersa sobre la temperatura de fusión de los fitosteroles en un dispersor para dar una emulsión de fitosteroles en medio acuoso y a continuación se enfría para dar una dispersión de fitosteroles en medio acuoso.. Dispersores adecuados para llevar a cabo la primera etapa de la presente invención son dispersores del tipo rotor estator como el molino coloidal, recipientes agitados provistos de agitadores de turbinas de paletas planas, de paletas puntudas, disco con dientes tipo sierra, agitador Cowles y muchos otros diseños de mezcladores como por ejemplo los productos de la compañía Silverson Machines y homogeneizadores de presión. Luego la dispersión obtenida es deshidratada para obtener fitosteroles en polvo dispersables en un medio acuoso.

[37] Una forma de cuantificación de la estabilidad de una dispersión acuosa de fitosteroles en la presente invención y de otras obtenidas por los procesos divulgados de Stevens y Schmeltzer y Yoon et al., consiste en la medición de los fitosteroles segregados de la dispersión después de la centrifugación de la dispersión bajo condiciones estandarizadas. Para ello, una masa de dispersión acuosa de concentración conocida de fitosteroles se somete a centrifugación por 10 minutos a 3000 g, luego se recupera la dispersión acuosa resultante y se determina en ella la nueva concentración de fitosteroles. La estabilidad de la dispersión original se expresa en términos del rendimiento de fitosteroles que permanecen dispersos luego de la centrifugación. Mientras menor sea la cantidad de fitosteroles precipitados, mayor será la estabilidad de la dispersión (ver ecuación 1):

[38] E = Ml * Xl / (MO * XO) * 100, (ecuación 1)

[39] Donde,

[40] E : Estabilidad de la Dispersión, %

[41] MO : Masa de dispersión centrifugada, g

[42] XO : Porcentaje de fitosteroles en la dispersión centrifugada, %

[43] Ml : Masa de dispersión recuperada, g

[44] Xl : Porcentaje de fitosteroles en la dispersión recuperada, %

[45] Bajo las condiciones de ensayo, en las dispersiones de fitosteroles de la presente invención, a diferencia de las dispersiones del estado de la técnica, no se observa precipitación de fitosteroles o la estabilidad de la dispersión luego de ser centrifugada es mayor a 75%, es decir, más de 75% de los fitosteroles contenidos en la muestra permanecen dispersos luego de la prueba de centrifugación.

[46] Para los fines de la presente invención el término 'fitosteroles' se refiere, en primer término a esteróles de origen vegetal que en la presente invención comprende fitosteroles libres específicos entre otros: sitosterol, campesterol, estigmas terol, brassi- casterol, avenasterols o mezclas de los fitosteroles libres específicos, las formas hidrogenadas de fitosteroles libres específicos conocidos como fitostanoles, como por ejemplo sitostanol y campestanol y sus mezclas, también esteres de fitosteroles o fitostanoles con ácidos orgánicos entre otros: ácidos grasos, ácido succínico y ácido ferúlico y mezclas de dichos esteres y en general esteres de ácidos de 1 a 24 átomos de carbono, glicósidos y otros derivados.

[47] Los fitosteroles específicos o sus mezclas se pueden aislar de una variedad de semillas oleaginosas tales como soya, raps, maíz, maravilla, semilla de algodón y otros, y también se pueden aislar de subproductos de la industria de la celulosa como los jabones de tall oil, tall oil o del residuo de la destilación del tall oil conocido como tall oil pitch. [48] Tensoactivos o emulsificantes que pueden utilizarse en la presente invención incluyen una amplia gama de tensoactivos, especialmente tensoactivos o emulsificantes alimentarios que pueden utilizarse como aditivos alimentarios y cuyo rango de números HLB se extiende desde 1 hasta 20 y que a modo de ejemplo incluye algunos que se muestran en la Tabla 2 junto con sus números de HLB.

[49] Tabla 2: Emulsificantes alimentarios. [50]

[51] El primer objetivo de la presente invención se logra mezclando fitosteroles, uno o más emulsificantes, preferentemente emulsificantes alimentarios, con números HLB en el rango de 1 a 20 y un medio acuoso, de preferencia agua, con mayor preferencia agua blanda. En caso de disponer aguas duras o semiduras, éstas se pueden ablandar por técnicas conocidas en el estado de la técnica, entre ellos métodos químicos, intercambio iónico y también por destilación. Una vez preparadas las dispersiones obtenidas por los procesos de la presente invención, estas pueden adicionarse o mezclarse con una amplia variedad de productos para su uso en alimentos, bebestibles, nutraceúticos, fármacos o cosméticos.

[52] Otras medios acuosos útiles para la presente invención son soluciones, emulsiones o dispersiones acuosas de origen natural o artificial utilizadas preferentemente en alimentos, como por ejemplo, leche, suero de leche y sus derivados, jugos y sus derivados, soluciones y bases para la preparación de bebidas de fantasía, derivados acuosos de soya y de otros granos, infusiones, bebidas alcohólicas, entre otros.

[53] Por cada gramo de fitosteroles en la mezcla, la cantidad de emulsificante o emulsi- ficantes puede variar en el rango desde 100 μg hasta 1000 mg, preferentemente en el rango desde 10 mg hasta 200 mg. La cantidad de fitosteroles en la mezcla puede variar en el rango desde 100 mg por litro hasta 500 g por litro de dispersión. En el estado de la técnica no se conocen ejemplos de emulsiones o dispersiones de fitosteroles con un contenido de fitosteroles mayor que 200 g/1.

[54] La elección del emulsificante o de la mezcla de emulsificantes y su dosificación podrá adecuarse en función de la aplicación particular del usuario. En los ejemplos se describen formulaciones específicas a modo de ilustrar la invención, pero el alcance de la invención no se limita a ellas, permitiendo a una persona versada en el estado del arte pueda realizar otras aplicaciones específicas que se ajusten a sus requerimientos sin que ello afecte la estabilidad de la dispersión de los fitosteroles en la formulación particular.

[55] La posibilidad de preparar emulsiones y dispersiones de fitosteroles de muy alto contenido de fitosteroles constituye una ventaja adicional de la presente invención, por cuanto en muchas aplicaciones es conveniente o necesario utilizar emulsiones o dispersiones muy concentradas, como por ejemplo en la formulación de cremas, formulación de margarinas especiales y, cuando se desea obtener fitosteroles en polvo dispersables.

[56] A continuación la mezcla se calienta hasta una temperatura entre 140° a 250 ⁰ C, preferentemente entre 150 ⁰ C y 200 ⁰ C, con lo cual los fitosteroles de la mezcla se licúan obteniéndose una mezcla líquida formada por los fitosteroles, emulsificantes y el medio acuoso y la mezcla líquida se dispersa en un dispersor para formar una emulsión de fitosteroles en el medio acuoso. El calentamiento de la mezcla y su dispersión para formar una emulsión de fitosteroles en el medio acuoso se puede llevar a cabo en un recipiente agitado cerrado, provisto de un sistema de intercambio de calor adecuado como serpentín o chaqueta por donde se hace circular un fluido calefactor a la tem- peratura deseada o el calentamiento también se puede llevar cabo en un baño térmico a la temperatura deseada donde el recipiente se encuentra parcial o totalmente sumergido.

[57] Es conveniente llevar a cabo el proceso de emulsificación de fitosteroles en ausencia de oxígeno para evitar oxidación de los fitosteroles o de los emulsificantes que podría ocurrir debido a la alta temperatura a la que se realiza el proceso de emulsificación. Una alternativa para reducir o eliminar el oxígeno consiste en llevar a cabo la emulsificación en recipiente agitado cerrado donde el volumen muerto o espacio de cabeza esté ocupado por nitrógeno. A continuación se carga la mezcla de fitosteroles, emulsificantes y el medio acuoso por el conducto de alimentación desplazando parte del nitrógeno en el recipiente, con lo cual el espacio de cabeza o volumen muerto en el recipiente estará ocupado por nitrógeno.

[58] Otra forma conveniente de llevar a cabo el proceso de emulsificación en el recipiente agitado consiste en evacuar el aire del recipiente mediante una bomba de vacío, después de cargar en dicho recipiente la mezcla de fitosteroles, medio acuoso y los emulsificantes antes de proceder al calentamiento de la mezcla.

[59] La mezcla fitosteroles, medio acuoso y emulsificantes en el recipiente cerrado se calienta hasta la temperatura deseada típicamente entre 140 ⁰ C a 200 ⁰ C bajo agitación. Una vez alcanzada la temperatura deseada la agitación se mantiene durante un período entre 1 segundo a 1 hora y luego se detiene el calentamiento de la mezcla emulsificada que se enfría, típicamente bajo 140 ⁰ C. El enfriamiento de la mezcla emulsificada puede realizarse mediante convección natural, donde simplemente se detiene el calentamiento y se deja enfriar la mezcla o bien dicho enfriamiento puede realizarse por convección forzada haciendo pasar un líquido frío por la chaqueta o el serpentín de recipiente manteniendo la agitación. Una vez enfriada la mezcla emulsificada se obtiene una dispersión acuosa de fitosteroles de gran estabilidad y de tamaño medio en general menor a 1000 nm.

[60] La emulsificación de la mezcla fitosteroles, medio acuoso y uno o más emulsificantes puede llevarse a cabo convenientemente también dispersores consistentes en mezcladores en línea y en mezcladores de entrada inferior y el proceso de emulsificación también puede llevarse a cabo en forma continua, en cualquiera de los mezcladores mencionados. Cuando el proceso de emulsificación se lleva a cabo en forma continua, la remoción de aire del medio acuoso se puede llevar a cabo, por ejemplo, calentando el medio acuoso entre 90 a 95 ⁰ C y pasándola a un desaireador, como una columna de relleno, y luego alimentando el medio acuoso, los fitosteroles y el o los emulsificantes en forma continua al mezclador.. Luego la mezcla emulsificada que abandona el mezclador continuo se enfría para obtener una dispersión acuosa de fitosteroles de gran estabilidad y de tamaño medio en general menor a 1000 nm. [61] Cuando el emulsificante utilizado, tanto en un proceso por lotes como en un proceso continuo, ya sea sólo o en combinación con otro u otros emulsificantes, es una sal de un ácido orgánico en una relación de al menos 0,5 % en peso respecto de los fi- tosteroles utilizados, sorprendentemente se puede obtener un tamaño medio de partícula menor a 100 nm, resultando con ello dispersiones translúcidas. Preferentemente las sales pueden ser de sodio o de potasio y ácidos orgánicos de 1 hasta 24 átomos de carbono, preferentemente de 10 a 24 átomos de carbono, saturados o mono- insaturados o poli-insaturados. Dichas sales de ácidos orgánicos pueden ser directamente agregadas a la mezcla que se emulsifica o pueden formarse durante el proceso de emulsificación mediante la neutralización del ácido orgánicos correspondiente con hidróxido de sodio o de potasio que se incorporan a la mezcla que se emulsifica. Como se muestra en los ejemplos, la presente invención permite generar en forma sorprendente una dispersión de fitosteroles con gran estabilidad, con un 1% de emulsificantes relativo al contenido de fitosteroles y un tamaño medio de 100 nm.

[62] Los procesos de dispersión descritos pueden también realizarse, si se desea, en presencia de uno o más agentes protectores coloidales, tales como, gelatina, quitosano, caseína, goma arábica, almidones y polímeros tales como alcoholes polivinílicos, polivinil pirrolidonas, polialquilen glicoles entre otros.. El agente protector coloidal preferentemente se puede mezclar directamente con la dispersión o, con la emulsión o en la mezcla de fitosteroles, uno o más emulsificantes y el medio acuoso. Resulta conveniente el uso de agente protector coloidal cuando la dispersión o aplicación posterior de la dispersión requiere periodos de almacenamiento muy prolongados.

[63] Los procesos de dispersión descritos pueden también realizarse, si se desea, en presencia de uno o más agentes antiaglomerantes, entre otros, almidones (almidones de alta amilosa, almidón de maíz, almidón octenil succinilatado y almidón acetilado), dextrinas (maltodextrina, ciclodextrinas e isodextrinas), proteínas (gluten del trigo, harina de trigo, concentrado de harina de trigo, harina de soya, concentrado de harina de soya) e inhibidores de crecimiento de cristales (esteres de poliglicerol o polirici- noleatos de poliglicerol) y sus derivados. El agente antiaglomerante preferentemente se puede mezclar directamente con la dispersión o, con la emulsión o en la mezcla de esteróles, uno o más emulsificantes y medio acuoso. Resulta especialmente conveniente el uso de agente antiaglomerante cuando la dispersión se utiliza para producir fitosteroles en polvo dispersables.

[64] Si se desea, obtener una dispersión de fitosteroles de tamaño medio de partícula menor o reducir la dispersión de tamaños de partícula alrededor del tamaño medio, en vez de enfriar la mezcla emulsificada, dicha mezcla emulsificada se puede ho- mogenizar ya sea en un homogenizador o en un molino coloidal. Si se utiliza un homo- genizador la mezcla emulsificada se alimenta a un homogenizador. La mezcla emul- sificada se homogeniza a una presión entre 30 a 3000 bares y a temperatura entre 140 0C a 250 ⁰ C, preferentemente entre 150 ⁰ C y 200 ⁰ C. Asimismo, si se desea, la mezcla emulsificada puede homogenizarse en un homogenizador de una o más etapas, preferentemente en dos etapas. En caso que la homogenización se lleve acabo en dos etapas, la presión utilizada en la primera etapa puede variar entre 100 a 3000 bares mientras que en la segunda la presión utilizada puede variar entre 25 a 100 bares. La emulsión homogenizada, que abandona la tubería de descarga una vez enfriada, es una dispersión acuosa estable de fitosteroles.

[65] Una ventaja adicional del proceso inventado respecto a los procesos del estado de la técnica es la homogenización en caliente sin la presencia de partículas sólidas en la mezcla que se homogeniza. En los procesos del estado de la técnica lo que se homogeniza son dispersiones de fitosteroles. A las grandes presiones en que dicha homogenización ocurre, la presencia de partículas sólidas de fitosteroles puede ejercer un efecto abrasivo considerable sobre las válvulas del homogenizador, lo que no ocurre en el proceso de la presente invención.

[66] Alternativamente, la obtención de dispersiones de fitosteroles estables puede llevarse a cabo alimentando directamente a un homogenizador de una o más etapas con una mezcla de fitosteroles, medio acuoso y uno o más emulsificantes, donde la temperatura de la mezcla es entre 140 ⁰ C a 250 ⁰ C, preferentemente entre 150 ⁰ C y 200 ⁰ C. En caso que la homogenización se lleve acabo en dos etapas, la presión utilizada en la primera etapa puede variar entre 30 a 2000 bares mientras que en la segunda la presión utilizada puede variar entre 20 a 100 bares. La emulsión homogenizada, que abandona la línea de descarga una vez enfriada, es una dispersión acuosa estable de fitosteroles.

[67] En determinadas aplicaciones se desea el uso de fitosteroles en forma de polvo dis- persable que sea fácilmente resuspendible en un medio acuoso para dar una dispersión.

[68] Para la obtención de fitosteroles en polvo dispersables, la mezcla emulsificada o dispersada de fitosteroles, medio acuoso, uno o más emulsificantes y, opcionalmente, uno o más agentes antiaglomerantes, obtenido por cualquiera de los procesos descritos, se deshidrata, preferentemente alimentando la emulsión o la dispersión a una cámara de secado por atomización provisto de atomizador de disco rotativo o de boquillas de pulverización a una temperatura entre 80 ⁰ C a 250 ⁰ C .La operación puede llevarse a cabo ya sea en cocorriente o en contracorriente. El polvo dispersable de fitosteroles que se obtiene puede tener un tamaño medio de partícula mayor a 1 micrón, un tamaño relativamente grande que caracteriza a los polvos dispersable de fitosteroles del estado de la técnica. No obstante, a pesar de dicho tamaño de partícula relativamente grande, el polvo de fitosteroles dispersables obtenidos por los procesos de la presente invención tiene una sorprendentemente elevada efectividad en la reducción de niveles de colesterol. [69] En consecuencia, el primer objetivo de la presente invención se logra a través de un proceso que comprende:

[70] 1. a) dispersar en un dispersor a la temperatura de al menos 140 ⁰ C uno o más ñ- tosteroles, un medio acuoso y uno o más emulsificantes para obtener una emulsión, y

[71] 1. b) enfriar la emulsión hasta obtener una dispersión de esteróles en medio acuoso.

[72] Para lograr el segundo objetivo de la presente invención se administran a sujetos humanos composiciones alimentarias o farmacéuticas que comprenden una dispersión de fitosteroles obtenida mediante los procesos revelados o directamente cualquiera de las dispersiones que se obtienen mediante los procesos revelados. Productos alimentarios apropiados para la incorporación de dispersiones de fitosteroles de la presente invención comprenden alimentos, suplementos o aditivos alimentarios, bebestibles o nutracéuticos tales como productos lácteos (queso, mantequilla, leche, helado, yogurt, etc.), productos grasos (margarina, mayonesa, manteca, aceite, etc.), productos basados en cereales (pan, pasta, galletas, masas, etc.), dulces (chocolates, caramelos, chicles, etc.), bebestibles alcohólicos o no- alcohólicos (incluyendo bebidas de fantasía, jugos, suplementos alimentarios, etc.), productos misceláneos (huevos y sus productos, alimentos procesados, pre-mezclas, salsas preparadas, sopas en polvo, etc.) suplementos dietéticos (bebidas, barras de cereal, tabletas, capsulas, etc.) o sachets para su uso directo. Formulaciones farmacéuticas o cosméticas apropiadas para la incorporación de dispersiones de fitosteroles de la presente invención comprenden, cápsulas, cápsulas blandas, jarabes, soluciones, ungüentos, cremas o geles junto con excipientes y/o diluyentes, estabilizadores o compuestos activos. Dichos productos contienen entre 10 mg hasta 50 g de fitosteroles provenientes de la dispersión de fitosteroles utilizada en la formulación del producto, por cada 100 g de producto formulado.

[73] Para la inhibición de la absorción de colesterol en sujetos humanos en un grado significativamente superior a la inhibición producida por productos del estado de la técnica que contienen fitosteroles se suministra al sujeto humano en forma periódica, típicamente diaria, una composición alimentaria o un producto farmacéutico o una dispersión en una cantidad que represente ente 0,1 g a 3,0 g de fitosteroles suministrados por día.

[74] Para lograr el tercer objetivo de la presente invención se administra a sujetos humanos composiciones alimentarias o farmacéuticas que comprenden fitosteroles en polvo obtenidos mediante los procesos revelados en la presente solicitud o directamente fitosteroles en polvo obtenidos mediante los procesos revelados. Productos alimentarios apropiados para la incorporación de dispersiones de fitosteroles de la presente invención comprenden entre otros: bebidas lácteas, bebidas de fantasía, bebidas alcohólicas, jugos de frutas, jugos artificiales, yogurt, helados, margarina, mayonesa, productos basados en cereales como pan, pasta, galletas, masas, sopas en polvo, leche en polvo, salsas y otros. Formas apropiadas de producto farmacéutico comprenden entre otros jarabes para uso farmacéutico, tabletas y cápsulas.

[75] Dichos productos contienen entre 10 mg hasta 50 g de fitosteroles en polvo por cada 100 g de producto formulado. [76] Para la inhibición de la absorción de colesterol en sujetos humanos mediante polvos de fitosteroles de la presente invención en un grado significativamente superior a la inhibición producida por fitosteroles en polvo conocidos en el estado de la técnica se suministra al sujeto humano en forma periódica, típicamente diaria, una composición alimentaria o un producto en una cantidad que represente entre 0,1 g a 3,0 g de fitosteroles suministrados por día. Mejor manera de realizar la invención

[77] En los siguientes ejemplos se utilizaron fitosteroles de tall oil con la composición de la tabla 3 a menos que se indique lo contrario. De igual modo, se utilizó agua blanda y todos los tensoactivos ensayados eran de grado alimentario.

[78] Tabla 3: Composición de fitosteroles de Tall OiI [79]

[80] Con el fin de comparar sobre la misma base la estabilidad de las dispersiones de fitosteroles preparadas según el proceso de la presente invención con la estabilidad de dispersiones de fitosteroles preparadas según procesos conocidos en el estado de la técnica se han preparado dispersiones de fitosteroles como se divulga en el ensayo N°5 del Ejemplo 1 de solicitud de patente norteamericana 20040029844 y en Ejemplo 1 de solicitud de patente norteamericana 20070031570, determinando su estabilidad usando la técnica de centrifugación y ecuación 1 antes descrita. Modo de realizar la invención

[81] Ejemplo 1 [82] Estabilidad de una dispersión de fitosteroles preparados según el proceso divulgado en ensayo N° 5 del Ejemplo lde solicitud de patente norteamericana 20040029844.

[83] En un recipiente se fundieron 250 g de fitosteroles junto con 25,0 g de estearato de sacarosa (Sistema SP50) y 17,5 g de laurato de sorbitan (Span 20) a una temperatura de 135 ⁰ C. La mezcla fundida se vertió sobre un recipiente que contenía 5000 g de agua a una temperatura de 80 ⁰ C. La mezcla se agitó a 7000 rpm por 15 minutos. Se tomaron 100 g de la dispersión y se dejaron enfriar hasta temperatura ambiente (muestra 1.1). Paralelamente se tomó 500 g de la dispersión y se alimentaron a un ho- mogenizador APV-Gaulin modelo MR- 15 y se homogenizaron a 480 bar en un paso. Posteriormente, la mezcla homogenizada se dejó enfriar hasta temperatura ambiental (muestra 1.2).

[84] A ambas muestras se les determinó el porcentaje de estabilidad según la ecuación 1.

La muestra sin homogenizar, muestra 1.1, arrojó un porcentaje estabilidad de 28,2%. La muestra homogenizada, muestra 1.2, arrojó un porcentaje estabilidad de 41,5%.

[85] Las muestras preparadas poseen en promedio un 4,7% de fitosteroles base dispersión y un contenido de emulsificantes relativos a fitosteroles de 17,0%. La mezcla de emul- sificantes posee un HLB promedio de 10.

[86] Ejemplo 2

[87] Estabilidad de una dispersión de fitosteroles preparados según el proceso divulgado en Ejemplo 1 de solicitud de patente norteamericana 20070031570.

[88] En un recipiente se agregaron 500 g de agua y se calentó a 49 ⁰ C. Luego, se agregó bajo agitación 33,3 g de lecitina de soya y se agitó por 20 minutos. Luego, se agregaron 16,7 g de fitosteroles y 50 g de maltodextrina y se agitó por 20 minutos más. La mezcla se calentó a 74 ⁰ C y se alimentó a un reactor de presión de 1 litro marca Parr. La mezcla se calentó a 152 ⁰ C vía la adición de vapor vivo por una válvula localizada en el cabezal del reactor Parr por un tiempo de 1,5 minutos. Inmediatamente, el reactor se enfrió rápidamente hasta que la temperatura del seno de la mezcla alcanzó los 79 ⁰ C. El reactor se abrió y se tomaron 200 g de la dispersión que se enfrió hasta temperatura ambiente (muestra 2.1). Paralelamente, se tomaron otros 300 g de la dispersión a una temperatura de 79 ⁰ C y se alimentaron a un homogenizador APV- Gaulin, modelo MR- 15. La mezcla se homogenizó en dos pasos a 240 y 35 bares respectivamente, para luego enfriar hasta temperatura ambiente (muestra 2.2).

[89] A ambas muestras se les determinó el porcentaje de estabilidad según la ecuación 1.

La muestra sin homogenizar, muestra 2.1, arrojó un porcentaje estabilidad de 17,4%. La muestra homogenizada, muestra 2.2, arrojó un porcentaje estabilidad de 31,5%.

[90] Las muestras preparadas poseen en promedio un 3,3 % de fitosteroles base dispersión y un contenido de emulsificantes relativo a fitosteroles de 199,0%. La lecitina de soya posee un HLB promedio de 3,8.

[91] Ejemplo 3 [92] Estabilidad de dispersiones de fitosteroles preparados según el proceso inventado utilizando los emulsificantes del Ejemplo 1 y de Ejemplo 2.

[93] Ensayo 3.1 [94] En un reactor Parr (Parr Instrument Company, Moline , IL. USA) de 1 litro, con agitador de turbina, provisto de una línea de nitrógeno y una línea de vacío, con calefacción eléctrica con control termostático, se cargó agua blanda, fitosteroles y uno o más emulsificantes de acuerdo a la Tabla 4. El reactor cerrado se sometió a vacío por 2 minutos a 30 rpm. Luego se aumentaron las revoluciones a 700 rpm y se calentó a 160 0C por 10 minutos. Finalmente se enfrió hasta 25 ⁰ C y se ecualizó la presión interna con nitrógeno hasta presión atmosférica. Se tomó una muestra de la dispersión y se le midió porcentaje de estabilidad.

[95] Tabla 4 [96]

[97] Ensayo 3.2 [98] El ensayo se repitió bajo las mismas condiciones de operación descritas en el ensayo 3.1, pero con la cantidad de fitosteroles y cantidad y tipo de emulsificante que se indican en la Tabla 5 junto con la estabilidad de la dispersión resultante.

[99] Tabla 5 [100]

[101] Posteriormente, se prepararon nuevas emulsiones con las recetas de las Tablas 4 y 5, y se homogenizaron a una temperatura de 160 ⁰ C y luego enfriaron a temperatura ambiental. Ambas preparaciones presentaron una estabilidad mayor a 99%.

[102] A partir de los resultados del Ejemplo 3 se puede observar que el proceso inventado a diferencia con los procesos del estado de arte, permite la obtención de dispersiones de fitosteroles de alta estabilidad sin una etapa necesaria de homogeneización y tanto con emulsificantes de bajo número HLB (lecitina de soya HLB 3.8) como con emulsificantes de alto número HLB (Ester esteárico de sacarosa HLB 11).

[103] Ejemplo 4. [104] Dispersiones de fitosteroles preparadas con sales sódicas de ácidos grasos de aceite de girasol. [105] Ensayo 4.1 [106] En un reactor Parr (Parr Instrument Company, Moline , IL. USA) de 1 litro, con agitador de turbina, provisto de una línea de nitrógeno y una línea de vacío, con calefacción eléctrica con control termostático, se cargaron 500 g de agua blanda, 5 g fi- tosteroles, 0,05 g de sales sódicas de ácidos grasos de aceite de maravilla (SSAGM). El reactor cerrado se sometió a vacío por 2 minutos a 30 rpm. Luego se aumentaron las revoluciones a 700 rpm y se calentó a 160 ⁰ C por 10 minutos. Finalmente se enfrió hasta 25 ⁰ C y se ecualizó la presión interna con nitrógeno hasta presión atmosférica. Se tomó una muestra de la dispersión y se le midió la estabilidad que resultó ser mayor que 99% como se muestra en Tabla 6. El ensayo se repitió seis veces más (ensayos 4.2 al 4.7) bajo las mismas condiciones de operación pero con diferentes cantidades de ñ- tosteroles y SSAGM como se muestra en Tabla 6. En todos los casos la estabilidad de las dispersiones resultantes fue mayor que 99%.

[107] Tabla 6 [108]

[109] Como se observa, el porcentaje de estabilidad de las dispersiones de fitosteroles es mayor a 99 %, aún con tan sólo 1% de emulsificantes en relación con fitosteroles. [HO] Sobre el 5% de fitosteroles en base de la dispersión, se obtienen dispersiones de fitosteroles de mayor viscosidad, de fácil aplicación en formulaciones alimenticias como lácteos, margarinas, mayonesas y otras, y de excelente palatabilidad y estabilidad.

[111] La media del tamaño de partícula del ejemplo 4.1 es de aproximadamente 100 nm. La dispersión es semi cristalina.

[112] Ejemplo 5 [113] Dispersiones de fitosteroles preparadas con sales sódicas de ácidos grasos de aceite de coco.

[114] Se repitió el ensayo bajo las condiciones del ensayo 4.3 del ejemplo 4 pero utilizando 7,5 g de sales sódicas de ácidos grasos de aceite de coco como emulsificante en lugar de los 0,5 g de sales sódicas de aceite de maravilla. Se obtuvo una dispersión en estado de gel, semitransparente, con un porcentaje de estabilidad del 100%. La dispersión se incorpora con facilidad en formulaciones alimenticias en general.

[115] Ejemplo 6.

[116] Estabilidad de dispersiones homogeneizadas.

[117] Ensayo 6.1.

[118] En un reactor de acero inoxidable 316 de 300 litros, con agitador de turbina y baffles internos, provisto de una línea de nitrógeno y una línea de vacío, calentado mediante chaqueta de aceite térmico con control termostático y chaqueta de enfriamiento, se cargaron 150 kg de agua blanda, 1,5 kg de fitosteroles y 150 g de span 20. El reactor cerrado se sometió a vacío hasta alcanzar 50 mbar a 15 rpm para luego ecualizar con nitrógeno. La operación se repitió y finalmente se aplicó vacío hasta 50 mbar aproximadamente. Luego se aumentaron las revoluciones a 330 rpm, y se calentó a 160 ⁰ C por 20 minutos. Posteriormente, se alimentó la emulsión, a una temperatura de 160 ⁰ C, a un homogenizador calef accionado modelo MR- 15 APV-Gaulin, y se homogenizó en dos etapas, a 300 y 50 bares respectivamente. Se tomó una muestra de la emulsión ho- mogenizada y se enfrió hasta temperatura ambiental. La estabilidad de la dispersión resultante fue 90 % como se muestra en la Tabla 7.

[119] El ensayo se repitió bajo las mismas condiciones de operación pero diferentes combinaciones de cantidad y tipo de emulsificante y de relación fitosterol/emulsificante como se indica en Tabla 7 junto con los valores de la estabilidad resultante para cada combinación.

[120] Tabla 7

[121]

[122] Como se observa de la tabla 7, el proceso de la presente invención permite obtener dispersiones de fitosteroles de alta estabilidad, utilizando un amplio rango de emulsi- ficantes, desde bajo número HLB (monoglicéridos) hasta alto número HLB (oleato de sodio), en un amplio rango de concentración de fitosteroles en la dispersión y de concentración relativa de emulsificantes.

[123] Ejemplo 7 [124] Estabilidad de dispersiones con una mezcla de emulsificantes. [125] Se prepararon dispersiones de fitosteroles como se describe en Ejemplo 4 utilizando una mezcla de estearato de potasio y Tween 80 en diferentes proporciones relativas como se muestra en Tabla 8, junto con el valor de la respectiva estabilidad de la dispersión resultante.

[126] Tabla 8 [127]

[128] Como se observa en la tabla 8, mezclas de emulsificantes también se pueden formular para obtener dispersiones de alta estabilidad. Al sustituir Tween 80 con poli- sorbatos de nuevo se obtuvieron dispersiones de alta estabilidad. Dichas dispersiones son de fácil incorporación en matrices alimenticias como bebidas, lácteos, margarinas, mayonesas, etc.

[129] Ejemplo 8 [130] Dispersión de fitosteroles de soya preparadas con sales sódicas de ácidos grasos de aceite de maravilla. [131] Una dispersión de fitosteroles de soya de la composición indicada en Tabla 9 fue preparada de acuerdo con las condiciones descritas en Ejemplo 4.

[132] Tabla 9: Composición de fitosteroles de Soja [133]

[134] La estabilidad de la dispersión resultante fue mayor a 99%, al igual que para las dispersiones fitosteroles de tall oil preparadas por el mismo procedimiento.

[135] Ejemplo 9 [136] Dispersión de fitostanoles (fitosteroles hidrogenados) preparadas con sales sódicas de ácidos grasos de aceite de maravilla.

[137] Una dispersión de fitostanoles de la composición indicada en Tabla 10 fue preparada de acuerdo con las condiciones descritas en Ejemplo 4 con la diferencia de que la temperatura del reactor fue 173°C en vez de 160 ⁰ C.

[138] Tabla 10: Composición utilizada en Ejemplo 9 [139]

[140] Los resultados obtenidos de estabilidad son similares a los obtenidos con fitosteroles de tall oil, eso es, una estabilidad mayor a 99%.

[141] Ejemplo 10 [142] Estabilidad de dispersiones de fitosteroles preparados con leche descremada en un proceso continuo. [143] El equipo experimental para llevar a cabo este ejemplo consistió en un primer intercambiador de placas (IC 1) para calentar la alimentación acuosa a un primer reactor Parr de 1 litro de capacidad (Pl) provisto de un agitador tipo turbina, un segundo intercambiador de placas (IC 2) a la salida del reactor provisto de una válvula de descarga y que operaba a 5 ⁰ C para enfriar la dispersión a la salida de Pl, y un segundo reactor Parr (P2) conteniendo fitosteroles líquidos a 160 ⁰ C en una atmósfera de nitrógeno, calentado con una cinta eléctrica y conectado a Pl a través de una bomba de engranaje. IC 1 era calentado con aceite térmico a 170 ⁰ C y estaba conectado a un estanque de alimentación a través de una bomba de engranaje. El sistema IC 1 -Pl-IC 2 se operó primero con agua blanda y mediante ajuste del flujo se alcanzó un estado estacionario con un tiempo de residencia de 20 segundos cuando la temperatura de Pl era 160 ⁰ C. Luego la alimentación fue reemplazada por leche descremada conteniendo sales sódicas de ácidos grasos de aceite de maravilla a la concentración de 50 mg/litro.

[144] Después de algunos minutos Pl se alimentó de P2 con fitosteroles líquidos a 160 ⁰ C a la tasa de 20g/minuto y luego de alcanzar un nuevo estado estacionario se tomaron muestras de la dispersión de fitosteroles en leche descremada a la salida de de IC 2.

[145] No se detectó separación de fases en la dispersión, el sabor fue neutro y no se pala- tibilizó la presencia de fitosteroles dispersados. La estabilidad fue de 99%.

[146] Ejemplo 11

[147] Estabilidad de dispersiones de fitosteroles preparados con leche de soya en un proceso continuo.

[148] Se repitió el ensayo 10, utilizando leche de soya en vez de leche descremada. Se obtuvo una dispersión de fitosteroles en leche de soya. No se observó separación de fases, el sabor era neutro y no se palatibilizó la presencia de los fitosteroles dispersados. El porcentaje de estabilidad fue de 99%.

[149] Ejemplo 12

[150] Estabilidad de una dispersión concentrada de fitosteroles preparada con leche descremada en un proceso continuo.

[151] El equipo experimental del Ejemplo 10 fue modificado para llevar a cabo Ejemplo 12 del modo siguiente: Entre Pl y IC 2 se intercaló la descarga de un tercer intercambiador de calor (IC 3). Un tercer reactor (P3) conteniendo la leche descremada se conectó a IC 3 a través de una bomba de engranaje. En este ejemplo la temperatura de los fitosteroles fundidos, (bajo atmósfera de nitrógeno, como en Ejemplo 10) fue de 165 ⁰ C.

[152] El sistema IC 1 -Pl- IC 3-IC 2 se operó inicialmente con una solución de oleato de sodio al 0,65% en agua blanda a la tasa de 100 mL/min entrando a Pl a través de IC 1 a la temperatura de 165 ⁰ C y saliendo de IC 2 a la temperatura de 15 ⁰ C. Después de un cierto lapso fitosteroles fundidos desde P2 fueron alimentados a Pl a la tasa de 35 mL/ min y una dispersión viscosa a la temperatura de 63 ⁰ C era descargada a través de IC 2. Bajo estas condiciones se alimentó leche descremada desde P3 a IC 3 a la tasa de 7 L/ min y se operó el sistema hasta alcanzar un estado estacionario luego del cual se comenzaron a tomar muestras. Las muestras no mostraron separación de fases, el sabor fue neutro y no se palatibilizó la presencia de fitosteroles dispersados. La estabilidad fue de 99%.

[153] Ejemplo 13

[154] Obtención de un polvo de fitosteroles dispersable.

[155] En un mezclador de 500 litros con agitación central de paleta se cargó 100 kg de dispersión de fitosteroles del ensayo 6,1 del ejemplo 6. Se adicionó bajo agitación 250 g de maltodextrina. La suspensión resultante se alimentó a una torre de secado Niro con un disco de atomización que rotaba a 12.000 rpm, a un flujo de 1,5 litros/min mediante una bomba marca Moyno. Las temperaturas de entrada y salida del aire fueron 210 ⁰ C y 105 ⁰ C respectivamente. Se colectaron 745 g de fitosteroles en polvo. El polvo se resuspendió fácilmente en agua, sin la necesidad de agitación vigorosa u homogenización.

[156] Ejemplo 14

[157] Obtención polvos de fitosteroles dispersables.

[158] Se repitió la operación de secado del ejemplo 13 con las dispersiones de los ensayos 6.2, 6.5, 6.8, 6.10, 6.19, 6.20 y 6.21 del ejemplo 6. Los polvos obtenidos en cada ensayo eran fácilmente resuspendidas y dispersadas bajo agitación suave en agua, leche, leche de soja, infusión de hierbas y café.

[159] Ejemplo 15

[160] Dispersión inestable de fitosteroles.

[161] Se repitió el mismo procedimiento de secado del Ejemplo 13 con 100 litros de una dispersión de fitoesteroles preparadas según el ejemplo 2. El polvo una vez suspendido decantaba con facilidad.

[162] Ejemplo 16

[163] Evaluación del efecto del consumo de dispersiones de fitosteroles y fitosteroles dispersables sobre la absorción de colesterol in vivo.

[164] Veintiséis (26) ratones de 21 días de la cepa C57/BL6 fueron alimentados libremente con una dieta basal de bajo contenido de colesterol (<0.02 %, Prolab RMH3000; PMI Feeds, StLouis, MO) y fueron dividido en cinco grupos, cada uno de los cuales en adición a la dieta basal, tuvieron a su disposición ad líbitum un ingrediente adicional que fue el siguiente por grupo:

[165] Grupo Control (n= 5) : solución acuosa de oleato de sodio al 0,01 %

[166] Grupo l(n=5) : suspensión de fitosteroles del ensayo 6.8 del ejemplo 6.

[167] Grupo 2 (n=6) : suspensión al 1% en fitosteroles preparada a partir de fitosteroles dispersables preparados según Ejemplo 14 correspondiendo al ensayo 6.8

[168] Grupo 3(n=5) : emulsión de esteres de fitostanoles (2%). [169] Grupo 4(n=5) suspensión al 1% en fitosteroles preparada a partir de los fitosteroles dispersables preparados en el ejemplo 15.

[170] La dosis estimada de consumo diario por animal fue de 100 mg de fitosteroles o fitostanoles. [171] Para la determinación de la absorción de colesterol se utilizó la metodología denominada 'razón isotópica dual en fecas' según Schwarz etalf Schwarz M, Russell DW, Dietschy JM, Turley SD. (1998) Marked reduction in bile acid synthesis in cholesterol 7 a -hydroxylase-deficient mice does not lead to diminished tissue cholesterol turnover or to hypercholesterolemia J. Lipid Res. 39: 1833-1843.) que resulta de la medición indirecta de la diferencia entre la radioactividad medida en una dosis única de colesterol radiomarcado administrado por canulación gástrica y la radioactividad encontrada en las fecas acumuladas durante 24 h luego de la administración oral de colesterol radiomarcado. La metodología incluye la administración conjunta con el colesterol de sitostanol radiomarcado a modo de estándar interno no absorbible para la calibración de las mediciones.

[172] Luego de 40 días de tratamiento consumiendo los fitosteroles o fitostanoles, los animales recibieron una dosis única de 1 uCi de [4- ¹⁴ C] colesterol junto con 2 uCi de [5,6- ³ H] sitostanol. Se recolectaron las fecas de 24 h y se extrajeron los lípidos de la mezcla dosificada y de las fecas para luego medir la diferencia en la razón ¹⁴ C/ ³ H.

[173] Resultados: [174] Tabla 11 [175]

[176] ^a p<0,05 respecto Grupo Control prueba no paramétrica de Mann-Whitney

[177] ^b p<0,05 respecto Grupo 3 prueba no paramétrica de Mann-Whitney

[178] Los resultados muestran que la absorción normal de colesterol es de 72%. Los animales del Grupo 4, que fueron alimentados con las dispersiones de fitoesteroles preparadas a partir de los fitoesteroles dispersables preparados en el ejemplo 15, mostraron la menor capacidad de inhibición de colesterol, de 14%, respecto al Grupo Control. Le siguió el Grupo 3, alimentado con dispersiones acuosas de esteres de ñ- toestanoles, los cuales poseen amplio reconocimiento científico de su eficacia. El Grupo 1 mostró la mayor capacidad de reducción de absorción de colesterol, de 47% respecto al Grupo Control, evidenciando que las dispersiones elaboradas mediante los procesos de la presente invención son altamente eficientes para la reducción de la absorción de colesterol. De igual modo, los polvos dispersables de fitosteroles preparados mediante los procesos de la presente invención (Grupo 2) son significativamente superiores para la reducción de la absorción de colesterol a los esteres de ñ- tostanoles y a fitoesteroles dispersables preparados mediante otros procesos descritos en el estado del arte.

[179] Ejemplo 17 [180] Aderezo de ensaladas [181] Para la producción de aderezo de ensaladas conteniendo fitosteroles libres dispersados se utilizó la fórmula presentada en la tabla 12:

[182] Tabla 12 [183]

[184] La dispersión de fitosteroles, sal, azúcar y especias y saborizantes se mezclaron bajo agitación y progresivamente se agregaron carboximetil celulosa, aceite y vinagre bajo mezclamiento, para luego homogenizar. Finalmente se agregaron las especias y los saborizantes bajo mezclamiento. El aderezo de ensaladas elaborado presentó consistencia y sabor deseados.

[185] Ejemplo 18 [186] Preparación de una bebida láctea [187] Para la producción de una bebida láctica conteniendo fitosteroles dispersados se utilizó la fórmula presentada en la tabla 13:

[188] Tabla 13 [189]

[190] Se calentó la dispersión de fitosteroles a 40 ⁰ C y se le agregó la leche en polvo bajo agitación. Se pasteurizó a 84 ⁰ C y se enfrió a 5 ⁰ C.

[191] Ejemplo 19 [192] Preparación de una margarina. [193] Para la producción de una margarina conteniendo fitosteroles dispersados se utilizó la fórmula presentada en la tabla 14:

[194] Tabla 14 [195]

[196] Se calentó la dispersión de fitosteroles a 80 ⁰ C y se agregó bajo mezclamiento la sal, mono- y di- glicéridos, saborizantes solubles en agua y sorbato de potasio. Una vez homogéneo, se pasteurizó a 60 ⁰ C. Se calentó el aceite vegetal a 80 ⁰ C y se adicionó a la manteca, mantequilla, saborizantes solubles en aceite y lecitina bajo agitación para formar una mezcla homogénea. Manteniendo una temperatura de 70 ⁰ C, se agregó la fase acuosa y se agitó para formar una emulsión. La mezcla luego se enfrió y envasó.

[197] Ejemplo 20 [198] Preparación de un yogurt [199] Para la producción de un yogurt conteniendo fitosteroles dispersados se utilizó la fórmula presentada en la tabla 15:

[200] Tabla 15 [201]

[202] Se calentó la dispersión de fitosteroles a 40 ⁰ C y se disolvió la leche en polvo. Esta mezcla se pasteurizó y luego se disolvió el azúcar y se inoculó con un cultivo de yogurt para llevar a cabo la incubación de la mezcla a 37 ⁰ C hasta alcanzar pH 4,2. Finalmente se agregó una mezcla de estabilizantes y se envasó.

Aplicabilidad industrial

[203] El interés de la industria alimentaria para la elaboración de productos que contengan fitosteroles reside en la demostrada capacidad de los fitosteroles para inhibir la absorción de colesterol de origen alimentario.

[204] La presente invención revela un proceso de dispersión de fitosteroles en que los fitosteroles, un medio acuoso y uno o más agentes tensoactivos de grado alimentario, con un bajo contenido relativo de tensoactivos a fitoesteroles y en concentraciones de fitosteroles significativas para su uso como ingrediente en la industria alimentaria o farmacéutica, se dispersan a temperaturas altas, sobre el punto de fusión de los fitosteroles para formar una emulsión, seguido por el enfriamiento de la emulsión para originar una dispersión de fitosteroles en el medio acuoso.