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Patent Searching and Data


Title:
METHOD OF PRODUCING CAROTENOID COMPOUNDS FROM MICROALGAL SUBSTRATE INCLUDING COMPRESSION OF THE MICROALGAL POWDER AND EXTRACTION BY SUPERCRITICAL CO2
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/123789
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a method of obtaining bioactive agents from dehydrated unicellular organisms, such as from microalgae, for example. In particular, the invention concerns a method of extracting functional compounds, such as carotenoids, using supercritical CO2 from microalgal substrates previously compressed in controlled conditions.

Inventors:
REYES MADRID FABIÁN ALBERTO (CL)
NUÑEZ MONTOYA GONZALO (CL)
DEL VALLE LLADSER JOSÉ MANUEL (CL)
Application Number:
PCT/CL2014/000089
Publication Date:
August 27, 2015
Filing Date:
December 24, 2014
Export Citation:
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Assignee:
UNIV PONTIFICIA CATOLICA CHILE (CL)
International Classes:
B01D11/02; A61K36/02; C12P23/00
Domestic Patent References:
WO2006047445A22006-05-04
Foreign References:
CN102911095A2013-02-06
US20130046105A12013-02-21
US7329789B12008-02-12
Other References:
UQUICHE, E. ET AL.: "J. Supercritical carbon dioxide extraction of red pepper (Capsicum annum L.) oleoresin.", JOURNAL OF FOOD ENGINEERING., vol. 65, no. 1, 2004, pages 55 - 66, XP055220602, ISSN: 0260-8774
Attorney, Agent or Firm:
CAREY CARVALLO, Francisco et al. (CL)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Proceso para la obtención de compuestos carotenoides a partir de un sustrato de microalgas, CARACTERIZADO porque comprende las etapas de: a. Proveer un sustrato de polvo de microalgas;

b. Comprimir dicho polvo de microalgas; y

c. Realizar una extracción mediante C02 supercritico de los comprimidos producidos en paso b.

2. El proceso de acuerdo a la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque el polvo de microalgas corresponder a polvo seco de microalgas seleccionadas del grupo formado por Chlorella vulgaris, Dunaliella salina, Nannochloropsis sp. , Spirulina platensis, Synechococcus sp. y Haematococcus pluvialis.

3. El proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, CARACTERIZADO porque polvo seco de microalgas posee preferentemente un tamaño de partícula de entre 1 a 1000 μηι, más preferentemente de entre 10 y 200 μιη, y más preferentemente de entre 50 y 100 μπι; y un contenido de humedad no mayor a 5% en base seca, preferentemente no mayor a 3% en base seca.

4. El proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, CARACTERIZADO porque polvo seco de microalgas posee un contenido de astaxantina de entre 1 y 10% p/p, preferentemente de entre 1 y 5%, y más preferentemente de entre 2,5 a 5% p/p.

5. El proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, CARACTERIZADO porque la etapa c. de extracción comprende incorporar una cantidad de comprimidos obtenidos en la etapa b. a un dispositivo de extracción y sellar dicho dispositivo de extracción.

6. El proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, CARACTERIZADO porque en la etapa c. comprende exponer los comprimidos al dióxido de carbono supercrítico durante 60 hasta 600 minutos, preferentemente de 200 a 500 minutos y más preferentemente alrededor de 400 minutos.

7. El proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, CARACTERIZADO porque en la etapa c. el interior del recipiente de extracción es mantenido a una temperatura de al menos 31 °C preferentemente, la temperatura no es mayor a 80°C y más preferentemente se encuentra entre 40-70°C y aún más preferentemente entre 40-60°C.

8. El proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, CARACTERIZADO porque en la etapa c. el interior del dispositivo de extracción es mantenido a una presión de al menos 400 preferentemente 500 más preferentemente 550 bar. 9. Un extracto, CARACTERIZADO porque se prepara mediante el proceso de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 1, donde el extracto comprende al menos 5 gramos, preferentemente sobre 7 gramos, y más preferentemente sobre 10 gramos de carotenoides/astaxantina por cada 100 gramos de sustrato.

Description:
PROCESO PARA LA OBTENCION DE COMPUESTOS CAROTENOIDES A PARTIR DE SUSTRATO DE MICROALGAS QUE COMPRENDE COMPRIMIR EL POLVO DE MICROALGAS Y EXTRAER MEDIANTE C02 SUPERCRITICO

MEMORIA DESCRIPTIVA Antecedentes de la invención

Las microalgas pertenecen a un grupo muy diverso de organismos que son capaces de sintetizar un amplio rango de biomoléculas útiles en la producción de biocombustibles, agentes químicos, cosméticos, alimentos, productos nutracéuticos, farmacéuticos, etc.

Entre estas microalgas, Haematococcus pluvialis es conocida por acumular altos niveles de astaxantina natural, el cual es un valioso carotenoide y un poderoso antioxidante biológico. En este sentido, se ha documentado que la actividad antioxidante de la astaxantina es hasta 10 veces mayor que la de otros carotenoides tales como zeaxantina, luteína y B-caroteno, y hasta 500 veces mayor a la del tocoferol. Consecuentemente, la astaxantina tiene el potencial de reducir el daño oxidativo y el riesgo de ateroesclerosis, así como también de mejorar la respuesta inmune, prevenir un amplio rango de procesos inflamatorios, cáncer, entre muchos otros desórdenes de salud humana.

El mayor mercado para la astaxantina sintética, que representa el 95% del mercado, es la acuicultura en donde se utiliza como pigmento para salmones y truchas. No obstante, para la suplementación en humanos, aún existe la dificultad de proveer una astaxantina natural que posea excelentes niveles de calidad en términos de pureza y actividad antioxidante, y que además se encuentre libre de solventes orgánicos. Esto ha motivado el uso de tecnologías alternativas, tales como el uso de dióxido de carbono supercrítico (C0 2 -SC), debido a sus características favorables de baja toxicidad, alta selectividad y buen preservante de la actividad biológica. La tecnología de extracción mediante C0 2 -SC ha sido descrita y ha cobrado reciente relevancia al ser considerada una tecnología verde ya que el C0 2 es reconocido como un solvente GRAS (Generally Recognized As Safe).

Los inventores de la presente invención han encontrado que la extracción de compuestos carotenoides a partir de sustratos de microalgas en polvo fino que han sido previamente comprimidos bajo ciertas condiciones operativas específicas y controladas, permite optimizar el proceso de extracción.

En particular, la compresión usada como pre-tratamiento para la extracción con C0 2 -SC resuelve el problema de apelmazamiento del sustrato fino (polvo de microalgas deshidradatas) que ocurre durante el proceso de extracción. La compresión además proporciona una matriz especialmente adaptada para la extracción, de modo de proveer una matriz de geometría uniforme y conteniendo una red de poros interconectados. La metodología de la invención contribuye a la ruptura de las paredes celulares de la microalga, y al aumento de la densidad a granel del material mejorando sustancialmente la extracción con C0 2 -SC de bioactivos de la microalga

Es deseable proveer asimismo un proceso de compresión de sustratos de microalgas que no requiera la incorporación de agentes ligantes (agua) o de otros procesos coadyuvantes tales como la aglomeración por volteo, ni la exposición del sustrato a altas temperatura como ocurre en el caso de la extrusión. En tercer lugar, y como efecto colateral de los altos esfuerzos cortantes., la metodología de la invención contribuye a la ruptura de las paredes celulares de la microalga, y al aumento de la densidad a granel del material mejorando sustancialmente la extracción con C0 2 - SC de bioactivos de la microalga. Breve reseña al arte previo

El documento US5256547 describe un método de extracción de un metabolito (ciclosporina A) desde un microorganismo. El método describe la formación de una torta desde el medio de cultivo (conteniendo sólo la biomasa) que es secada y que posteriormente se somete a una extracción con C0 2 -SC. Los pasos subsiguientes están destinados a eliminar lípidos de manera de obtener una mayor pureza del metabolito de interés.

El documento US5932101 describe un proceso de extracción a contra-corriente donde una de las etapas utiliza fluidos en estado supercrítico, en particular menciona C0 2 -SC. El documento menciona como problema los altos costos de una etapa previa de secado del material de partida desde donde se realizará la extracción. Además, dentro de los metabolitos o compuestos que se desean extraer, se menciona carotenoides.

Breve descripción de las figuras

La figura 1 muestra la recuperación de astaxantina total a partir de H. pluvialis comprimido como una función de la masa de solvente específico.

Descripción de la invención

La presente invención provee un proceso para la obtención de bioactivos, en particular de carotenoides desde derivados de organismos unicelulares deshidratados, como por ejemplo, especies de microalgas pertenecientes al grupo formado por las divisiones Cianobacteria (por ejemplo especies Spirulina platensis, Synechococcus sp.,), Clorophyta (por ejemplo especies Chlorella vulga is, Dunaliella salina y Haematococcus pluvialis), Eustigmatophyta (por ejemplo especies de Nannochloropsis sp.), Rodophyta (por ejemplo especies Porfiridium cruentum y Rodela sp.), Haptophyta (por ejemplo especies Isochrysis galbana y Emiliania huxleyi), Dinoflagelados (por ejemplo especies Gymnodinum catenatum y Oxytoxum constrictum), Diatomeas (por ejemplo especies Thalassiosira pseudonana y Phaeodactylum tricornutuni). y otras como Euglenophyta o Crytophyta y mezclas de las mismas. El proceso comprende principalmente la extracción del compuesto de interés utilizando C0 2 -SC desde el o los sustratos seleccionados que han sido previamente comprimidos.

La metodología de acuerdo a la invención mejora el proceso de extracción con C0 2 -SC al permitir la formación de una microestructura controlada (red de poros interconectados) favorable para la transferencia de masa. En efecto, los altos esfuerzos cortantes involucrados en el proceso de compresión permiten romper las paredes celulares y liberar los compuestos bioactivos, los cuales pueden transportarse a través de la red de poros durante la extracción. Asimismo, mediante el proceso de la invención se obtiene una mayor densidad a granel en los extractores, lo que permite aumentar la productividad volumétrica del proceso.

La metodología de la invención también es aplicable a organismos unicelulares tales como microalgas, bacterias y hongos que posean bioactivos susceptibles de ser extraídos con C0 2 -SC (pigmentos, ácidos grasos esenciales, antioxidantes, etc.). En particular, la metodología de la invención también es aplicable a la extracción de pigmentos de Nannochloropsis sp, antioxidante □ -caroteno de Dunaliella salina o pigmento Luteína de Neochloris oleoabundans.

Descripción detallada de la invención

La presente invención provee un proceso para la obtención de compuestos de interés, en particular de carotenoides a partir de derivados de organismos unicelulares deshidratados, como por ejemplo, desde las microalgas Chlorella vulgaris, Dunaliella salina, Nannochloropsis sp. , Spirulina platensis, Synechococcus sp., Haematococcus pluvialis y mezclas de las mismas, pertenecientes a la división Chlorophyta. El proceso comprende la extracción del compuesto de interés utilizando C0 2 -SC preferentemente a partir de un sustrato de Haematococcus pluvialis que ha sido previamente comprimido.

El proceso para la obtención de compuestos de interés de acuerdo a la invención comprende las siguientes etapas:

1. Proveer un sustrato de polvo de microalgas;

2. Comprimir dicho polvo de microalgas; y

3. Realizar una extracción mediante C0 2 -SC de los comprimidos producidos en paso 2. Sustrato

El sustrato desde el cual se realiza la extracción de acuerdo a la invención puede corresponder a polvo seco de microalgas.

Las microalgas son microorganismos fotosintéticos procariontes o eucariontes que se pueden encontrar tanto en ambientes marinos como de agua dulce. Su estructura unicelular o multicelular les permite crecer rápidamente y vivir en condiciones extremas. Su mecanismo fotosintético es similar al de plantas terrestres, pero debido a su estructura y al hecho de prosperar en un ambiente acuático han demostrado ser generalmente más eficientes en convertir energía solar, C0 2 , agua y nutrientes en biomasa

Las microalgas de acuerdo a la invención son seleccionadas preferentemente del grupo formado por Chlorella vulgaris, Dunaliella salina, Nannochloropsis sp., Spirulina platensis, Synechococcus sp. y Haematococcus pluvialis y mezclas de los mismos, y más preferentemente de Haematococcus pluvialis. El polvo seco de microalgas pueden, en una realización preferente, ser sido sometido a un proceso de molienda, de modo de aumentar la ruptura celular para favorecer la extracción de los bioactivos celulares. En una realización de la invención, el polvo seco de microalgas viene preferentemente pretratado por un proceso de molienda o homogenización.

El polvo seco de microalgas posee preferentemente un tamaño de partícula de entre 1 a 1000 μιη, más preferentemente entre 10 y 200 μπι, y más preferentemente entre 50 y 100 μη , con un contenido de humedad no mayor a 5% en base seca, preferentemente no mayor a 3% en base seca.

En una realización de la invención, el polvo seco de microalgas se encuentra libre de aditivos, y se encuentra almacenado en oscuridad a una temperatura de alrededor de 4°C y sellado al vacío. El polvo seco de microalgas de acuerdo a la invención posee un contenido de astaxantina de entre 1 y 10% p/p, preferentemente de entre 1 y 5%, y más preferentemente de entre 2,5 a 5% p/p.

Carotenoides

Los carotenoides son compuestos que presentan principalmente actividad antioxidante, sin embargo, se ha observado que también poseen actividad provitamina A y protectora de la mácula de la retina.

Los carotenoides se pueden dividir en dos familias: las xantofilas y los carotenos. Las xantófilas son moléculas que contienen oxígeno en su estructura como luteina, zeaxantina, y astaxantina, mientras que los carotenos corresponden a compuestos con una cadena de carbonos que no contiene oxigeno como β-caroteno, α-caroteno y licopeno. Debido a que los carotenoides son parte del sistema fotosintético de plantas y organismos marinos existe, estos se encuentran ampliamente distribuidos y disponibles en natureleza. Como fuente alimenticia se pueden encontrar principalmente en frutas y verduras por ejemplo, las espinacas contienen beta-caroteno y luteína, las zanahorias beta-caroteno y α-caroteno, y tomate (licopeno y beta-caroteno ). Asimismo, las microalgas son una gran fuente de estos compuestos para organismos marinos y en menor grado humano y dada su biología compleja son capaces de sintetizar una amplia variedad de carotenoides tales como violaxantina, cantaxantina y fucoxantina, entre otros.

Un extracto preparado mediante el método de la invención comprende preferentemente al menos 5 gramos, preferentemente sobre 7 gramos, y más preferentemente sobre 10 gramos del carotenoide (astaxantina) por cada 100 gramos de extracto.

Compresión

Con el fin de formar los comprimidos de acuerdo al procedimiento de la invención es altamente deseable que el polvo se encuentre en forma de un polvo estable, como por ejemplo, un polvo cristalino.

Es posible la realización de la compactación por varios métodos métodos distintos. En la presente invención el proceso de compresión se realiza preferentemente mediante un método de compactación uniaxial.

En una realización, se realiza la etapa de producción de comprimidos en equipos de molde o punzón de punta unitaria o múltiple de modo manual o semiautomático. En otra realización, y preferentemente para volúmenes escala piloto o industrial la etapa de compresión se realiza en una prensa rotatoria que contiene múltiple moldes o punzones. La etapa de compresión comprende: cargar una cantidad de polvo de microalga de forma manual o automática dentro de la celda o molde definido por el punzón inferior; razar el exceso de sustrato que no ocupó la celda para su reutilización: comprimir mediante el desplazamiento del punzón superior bajo condiciones controladas hasta alcanzar la presión o fuerza máxima determinada en el equipo o dureza esperada del comprimido. En el caso que la producción esté determinada por la presión o fuerza de compresión el límite superior depende de la resistencia del punzón. Finalmente, se eyecta el comprimido desde la celda mediante el desplazamiento positivo del punzón inferior, para reiniciar el proceso. La fuerza de compresión tiene directa relación con la dureza y por tanto la densidad del comprimido. A mayor presión de compresión mayor es la dureza y la densidad del comprimido.

En el caso de la compresión uniaxial las características del comprimido resultante dependen principalmente de tres parámetros de proceso: humedad del material, peso del comprimido, y densidad del comprimido (masa de comprimido por volumen de comprimido). Modificar estos parámatros permite lograr un tamaño y microestructura interna del comprimido de forma controlada para su posterior extracción

Los comprimidos de la invención pueden ser producidos por compresión o compactación del polvo y pueden ser comprimidos en una variedad de formas, tamaños y colores. En una realización de la invención, el comprimido es preferentemente cilindrico.

De acuerdo a la presente invención, el sustrato es sometido a un proceso de secado previo al proceso de compresión para lograr un contenido de humedad no mayor a 5% en base seca, preferentemente no mayor a 3% en base seca. El proceso de secado se puede realizar mediante procedimientos estándares del estado del arte pero en forma preferente se realiza mediante secado por aspersión o liofilización, a efectos de evitar el daño térmico en los compuestos bioactivos.

Los comprimidos obtenidos de acuerdo a la invención comprenden entre 10 y 500 mg de polvo de microalga. En una realización preferente, los comprimidos de acuerdo a la invención comprenden entre 10 y 150mg, preferentemente entre 10 y 50 y más preferentemente entre 15 y 40 mg, de polvo de microalgas.

En una realización preferente de la invención, los comprimidos tienen una densidad de al menos 500 kg/m , preferentemente al menos 900 kg/m , más preferentemente entre 1100 kg/m y 1200 kg/m La densidad del comprimido está relacionada con su microestructura, por lo que a mayor densidad menor es su porosidad.

En una realización de la invención, el comprimido posee una dureza no superior a 15 kP de preferencia entre 1-7 kP.

En otra realización, es posible incorporar lubricantes al sustrato con el fin de prevenir que el polvo de sustrato se adhiera a la matriz de la máquina tabletera, para disminuir la fricción durante la compresión y para permitir la eyección del comprimido desde la matriz. Estos lubricantes se incorporan previo a la etapa de compresión, en proporciones que van típicamente desde 0,2 a 2 gramos en 100 gramos de polvo deshidratado de microalgas, y se seleccionan del grupo formado por estereato de magnesio, estearato de sodio, talco y mezcla de los mismos.

La metodología de la invención descrita permite la formación de comprimidos uniformes con una matriz de tamaño y porosidad controlada adecuada para la extracción con C0 2 -SC. Otro aspecto que favorece la extracción, en especial su productividad volumétrica, se relaciona con la capacidad de empaque de los comprimidos.

Extracción

La etapa de extracción acuerdo a la invención se lleva a cabo preferentemente en un sistema de extracción supercrítica, donde el C0 2 es almacenado en un recipiente de trabajo en condiciones de saturación a temperatura ambiente y se enfría para evitar cavitación en una bomba que presuriza el sistema hasta la presión de extracción haciendo pasar el C0 2 a través del lecho conformado por el sustrato previamente cargado en el extractor; la corriente que sale del extractor con el extracto se expande a través de una válvula ajustándose la temperatura de la corriente para evitar la precipitación del extracto en esta etapa; el extracto precipita en un separador que opera a condiciones de temperatura y presión que fomentan la separación del extracto y el C0 2 ; finalmente el C0 2 gaseoso se condensa y vuelve al recipiente de trabajo, completando el ciclo del solvente.

En una realización de la invención, una cantidad determinada de comprimidos es incorporada al dispositivo de extracción, el cual es posteriormente sellado. Los comprimidos son contactados continuamente con C0 2 en condiciones supercríticas en el dispositivo de extracción por un periodo de tiempo que depende de la cantidad de material extraíble desde los comprimidos. Este tiempo varía típicamente de 60 hasta 600 minutos, preferentemente de 200 a 500 minutos y más preferentemente alrededor de 400 minutos. Luego de este tiempo, se detiene el bombeo de C0 2 y se procede a la descompresión controlada del sistema hasta alcanzar la presión del recipiente de trabajo o la presión atmosférica, dependiendo de la cantidad de C0 2 que se quiera recuperar. En realizaciones preferentes de la invención, el interior del dispositivo de extracción es mantenido a una temperatura de al menos 31°C. Preferentemente, la temperatura es igual o menor a 80°C a efectos de evitar un daño de los principios activos y más preferentemente se encuentra entre 40-70°C y aún más preferentemente entre 40-60°C.

Durante la etapa de extracción, la presión al interior del dispositivo de extracción es preferentemente mantenida al menos a 200 bar con el fin de mantener al dióxido de carbono en estado supercrítico y favorecer la extracción de bioactivos. Preferentemente, la presión de extracción de acuerdo a la presente invención es de al menos 450 bar, mas preferentemente de al menos 500 bar, y más preferentemente alrededor de 550 bar. Bajo estas condiciones de presión la estructura de los comprimidos no se altera.

En una realización preferente de la invención, el C0 2 en el extractor posee una velocidad superficial entre 0,5 y 1 ,5 mm/s, preferentemente a 1 mm/s. La determinación del flujo másico va depender del diámetro del extractor ocupado. Los siguientes ejemplos no tienen como objetivo limitar el alcance de las reivindicaciones de la invención, sino que es un ejemplo de cierta modalidad. Cualquier variación en el método ejemplificado que el especialista en la materia proponga está dentro del alcance de la presente invención.

Ejemplos

1. Sustratos

El polvo fino de microalga H. pluvialis (con un máximo de 3% p/p de astaxantina) previamente sometido a un proceso de ruptura celular, se obtuvo de Atacama Bionatural Products Inc., Iquique, Chile. Con el fin de prevenir su degradación, las muestras fueron almacenadas en oscuridad a -18°C en una bolsa de aluminio sellada al vacío. Previo a su utilización, las muestras se ajustaron a un contenido de humedad de aproximadamente 3% en base seca mediante desecadores con sílica gel durante 2 semanas. Las muestras fueron ubicadas uniformemente sobre placas petri para alcanzar un contenido de humedad homogéneo.

La humedad fue controlada diariamente hasta alcanzar la humedad deseada.

2. Compresión

El material en polvo fue comprimido en una tabletera de laboratorio semiautomática (Natoli NP- RD10A, Missouri, USA), la cual sigue un método de compresión uniaxial. Se obtuvieron comprimidos con los siguientes parámetros: - Peso del comprimido: entre 15 y 40 mg.

Humedad de comprimido: 3% en base seca.

Densidad del comprimido: entre 900 y 1200 kg/rr .

Geometría del comprimido: cilindrica. Los comprimidos creados fueron envasados en bolsas de aluminio y almacenados en desecadores con gel de sílice dentro de un refrigerador (-18°C) a oscuridad hasta su análisis.

I. Caracterización de los comprimidos Densidad del comprimido. La compresión en tabletera produce comprimidos bien definidos con baja variabilidad en sus dimensiones. La forma es cilindrica y mediante la medición de su longitud es posible determinar el volumen y área superficial para cada comprimido. Se seleccionaron 10 comprimidos al azar, se midió su longitud con una cámara 5-Mpx utilizando el software ImageJ 1.46 (NIH, USA). La densidad del comprimido se obtuvo como resultado de la relación entre su volumen individual y su peso.

Densidad a granel. Los comprimidos fueron cargados en un cilindro graduado formando un lecho aplastado firme utilizando un procedimiento de golpeo estándar. Las muestras fueron pesadas en triplicado.

3. Extracción Se llevaron a cabo experimentos de extracción usando una unidad de desarrollo de procesos SFE-50 cm 3 de Thar Technologies (Pittsburgh, PA, EE.UU.).

En cada experimento, se cargó aproximadamente 1 g de comprimidos de H. pluvialis en el dispositivo de extracción y el volumen remanente se rellenó con esferas de vidrio en el fondo y en la parte superior de la celda. Previo a la extracción se ajustó el contenido de humedad de todos los comprimidos a un 3 % b.s en desecadores con silica gel para evitar diferencias en las curvas de extracción por la presencia de agua.

Se ubicaron dispositivos de extracción (2 cm de diámetro interno, 50 cm de capacidad) en un horno de convección que mantuvo la fase de C0 2 -SC cargada a una temperatura de extracción constante. Todos los experimentos se efectuaron usando C0 2 -SC a 40°C, 550 bar y con un flujo de 10 g/min (equivalente a 1 mm/s) de C0 2 de calidad alimentaria (99.8% puro, Indura, Santiago, Chile). Después de un breve periodo de extracción estática (2-5 min), donde se establecieron las condiciones de presión de extracción, se usó una bomba P-50 (Thar Technologies, Pittsburgh, PA, EE.UU.) para fijar a la velocidad deseada del C0 2 -SC en el lecho. A continuación, la presión de extracción se mantuvo en un valor de 550 bar mediante un regulador de contrapresión (BPR). La línea de salida del BPR se conectó al puerto de entrada de una válvula de dos vías y seis puertos, que permitió alternar la recolección del extracto entre viales de vidrio ámbar de 15 mi de capacidad de manera periódica.

A medida que ocurre la extracción, se realizó la toma de ocho muestras espaciadas desigualmente en todos los casos, donde el tiempo de extracción total fue de aproximadamente 7 horas. Los viales de vidrio se dejaron en un baño termostático a 0°C. El extracto recuperado se evaluó gravimétricamente con respecto a diferencias con los viales limpios y secos y luego se almacenó a -18°C hasta su análisis. Con el fin de remover trazas de agua y de C0 2 desde los extractos, se secaron los viales con N 2 durante 5 minutos y posteriormente a temperatura ambiente (22°C) dentro de un disecador antes de ser pesados.

4. Análisis de las muestras

i. Análisis de carotenoides. Se determinó el contenido de astaxantina en las muestras de oleorresina usando análisis espectrofotométrico

5. Resultados I. Caracterización de los comprimidos.

Se fabricaron 3 series de 20 comprimidos (A, B y C) con distintas condiciones de compresión variando el peso y la presión de compresión. Dos de las series de comprimidos se fabricaron con el mismo peso promedio: 40 mg, sin embargo se varió la presión de compresión para obtener dos valores de densidad de comprimido distintas: 25 y 400 Mpa para obtener 926 y 1155 kg/m respectivamente (comprimidos A y B). En la tercera serie de comprimidos (C) se varió el peso: 13,5 mg y, además se aplicó una presión de compresión de 100 Mpa para lograr una densidad promedio de 1 146 kg/m significativamente indistinguible de la serie B.

La Tabla 1 resume las características microestructurales de los comprimidos fabricados. El polvo de H. pluvialis tiene una densidad a granel de 342,4 ± 9,41 kg/m 3 lo que significa que el proceso de compresión aumenta la densidad aparente en un promedio de 150% para los comprimidos de presión de compresión baja (bajo lOOMPa) y 180% para comprimidos de presión de compresión alta (sobre 100 MPa).

Los comprimidos de densidad baja muestran una porosidad de partículas mayor, en tanto que los comprimidos de densidad alta muestran una porosidad de particular baja especialmente para comprimidos de densidad mayor a 1 100 kg/m 3 . Por .lo tanto, la metodología descrita de compresión permite modificar controladamente el tamaño y microestructura (e.g. porosidad) controlando la humedad del sustrato, el peso de comprimido y la presión de compresión utilizada.

Tabla 1. Caracterización de muestras de comprimidos H. pluvialis. Las muestras fueron ordenadas por densidad de comprimido ascendente.

Serie Densidad Densidad a granel [kg/m ] Porosidad

promedio de

comprimido

[kg/m 3 ]

A 926 ± 0,025 515,8 ± 7,98 0,325

B 1155 ± 0.036 609.6 ± 13,29 0,166

C 1 146 ± 0.050 632.7 ± 3,03 0,149 . Extracción supercrítica de astaxantina a partir de comprimidos seleccionados

La Tabla 2 muestra el resumen de las extracciones totales de los tres comprimidos seleccionados incluyendo la pureza de astaxantina. Como se puede observar existe coherencia entre los resultados de rendimiento con los de pureza. Los resultados confirman la importancia de controlar estos parámetros durante el proceso de compresión sobre el impacto en las extracción de astaxantina de H. pluvialis.

Tabla 2. Extracción de astaxantina mediante C0 2 -SC de muestras de comprimidos de H. pluvialis. Las muestras fueron ordenadas por rendimiento de astaxantina descendente.

Tipos de Rendimiento de Pureza de astaxantina comprimidos astaxantina [mg [mg astaxantina /g astaxantina /g microalga] oleorresina]

_ _ , —

B 15,1 7,8

C 16,6 8,7

La figura 1 muestra la recuperación de astaxantina total a partir de H. pluvialis comprimido como una función de la masa de solvente específico utilizando C0 2 -SC a 40°C, 550 bar y 10 g/min. Las series de comprimidos fueron A, B y C de acuerdo a lo indicado en el ejemplo 1. El rendimiento de astaxantina total se define como la masa de los compuestos extraídos / la masa de microalga agregada al extractor)

La compresión demuestra ser un pretratamiento decisivo antes de la extracción mediante C0 2 - SC de compuestos naturales. Es especialmente adecuado para polvos higroscópicos finos, tales como H. pluvialis, que requieren ruptura celular extensiva para adquirir bioactivos de valor elevado. Aunque la compresión no está destinada a la ruptura celular, aparentemente la apoya. Otra ventaja consiste en el aumento de densidad a granel, que implica mejores características de empaque. Además, la metodología ha evidenciado cómo manejar la microestructura de los comprimidos, ajustando el peso y la presión de compresión.