B. DESCRIPCION DE LA TECNICA RELACIONADA Los carotenoides son pigmentos naturales que se encuentran ampliamente distribuidos en el reins animal y vegetal. Compíenden a los carotenos, que son catotenoides hidrocarbonados, come son: ß-carogeno, licopeno, entre otros, y las xantofilas que son carotenoides oxigenados como son: luteína, zeaxantina, capsantina, capsomubina, astaxantina, bixina, crocetina, entre otros.

Los carotenoides se producen de manera natural a gran escala, encontrándose en iras, microalgas, hongos, y bacterias.

Los animales no tienen la capacidad de sintetizar carotenoides, y solo los aprovechan de las fuentes naturales para diversos propósitos, entre totros para adquirir color (avers y peces), o para cumplir functiones metabólicas y reproductivas (crustáceos).

En los últirnos años se ha documentado una gran variedad de investigaciones científicas que semm que algunos carotenoides, como la luteína ay la zeaxantina, entre otros, tienen propiedades benéficas al ser humano. Destacan su carácter como antioxidantes naturales los cuales reducen el riesgo de enfemedades degenerativas de los tejidos como el cáncer, y actúan como preventivos de la degeneración macular en personas adultas.

Una dieta abundante y variada de frutas y verduras frescs, generalmente debería ser sdidente para saboer los nwimFs de dichos carotenoides por e) hombte. Sh

embargoen la época actual, la dieta humana careoc muchas veces de la cantidad adecuada de luteína y zeaxantina y/o demás carotenoides. Es por tal razón muy deseable tener fuentes <BR> <BR> altemas conoentradas de carotenoides de alta pureza.<BR> <P> Laluteína y la zeaxantina ocurren en forma natural en verduras tales come espinacas, bróculi, chícharos, coles de Bruselas, calabazas, así como en frutas frescas como el mango, payaya, duraznos y las naranjas, entre otras, y en plantas como la alfalfa.

En algunos vegetales, las xantofilas se encuentran en sur forma libre. Sin embargo, en la mayor parte de lso casos se encuentran en forma esterificada; unidas como diésteres a los ácidos grasos ; mirítico, láurico y palmítico, entre otros. Para poder aprovechar dichas xantofilas, el organismo las hidroliza de manera que puedan ser absorbidas y posteriormente matabolizabas.

En las últrimas décadas se ha generalizabo a nivel mundial el cultivo de la porta de cempasuchil (Tagetes Erecta) cuyas flores tienen un alto contenido de luteína y una menor proprción de zeaxantina. Dichas xatofilas son la fuente natural más utilizada por la industria para elaborar alimentos pigmentantes para aves (pollos y gallinas).

En los años recientes ha surgido una demanda creciente para complementar la dieta del hombre con clichas xantofilas. Por tal motivo es de gran relevancia el deFb pwesos Xbbs para concentrar y purificar xantofilas destinsdas al consumo humano, como la luteína y la zeaxantina, entre otras.

Los trabejos de Tcyczkowski y Hamiliton reportados en Poulltry Science 70(3): 651-64, 1991, aíslan y cristalizan la luteína (y la zeaxantina) de un concentrado saponificado de oleorresina de cempasuchil, mediante un proceso no escalable a nivel industrial, utilizando solventes susceptibles de dejar residuos ocluidos o atrapados en dichos cristales.

8 atpleo de soketes tpo nWnol, o savantes orgánicos halogenados como diclorometano o dicloroetano, implica procesos de cristalización y recristalización, bajas

tas, elm, para la obtención de cristales de luteína de alta pureza. El empleo de sobantes oon un alto nivel de toxicidad requiere de equipo de elaboración caro y de albo grado de sofisticación, lo cual trae como consecuencia procesos que pudieran ser inviables a escala industrial, como en la patente Norteamericana No. 5, 382,714 de Khachik et al, 1995.

En la patente Norteamericana No. 5,648, 564 otorgada a Ausich et al, 1997, se declara que "sorpresivamente" encontraron que al saponificar la oleorresina de cempasuchil con un álcali acuoso diluido con propilen glicol, aparecen cristales de luteína. Es conocido que los diésteres de áådos grasos de las xwiofilas son solubles en solventes afines a las grasas y a los solventes no polares come el hexano, precisamente por la afinidad entre la cadena del ácido graso y los solventes tipo hidrocarburos. Al hidrolizar las xantofilas y por tanto al perder su atndad a solventes aliféticos, su solubilidad en los solventes tipo hidrocarburos, o en medios acuosos, es <BR> <BR> sumamente baja; siendo altamente solubles en solventes polares como oetonas, alcohles,<BR> <BR> sodorados, ec.<BR> <P> Medoite el prooeso de la presente invención hemos logrado obtener concentrados de<BR> xantofils de darde Fsdad en su manejo, sin requerir temperaturas extremas ni equipo costoso. Partiendo del principio que utilizando el mismo solvente (en este caso harem) con el que se leva a cabo la ectraoaon de las xantofilas esterificadas que se encuentran en la materia vegetal (oleorresina), y <BR> <BR> principio que utilizando el mismo solvente (en este caso hexano) con el que se lleva a cabo la<BR> <BR> extracci£n de las xantofilas esterificadas que se encuentran en la materia vegetal (oleorresina), y después de un procedimiento sencillo mediante el cual se insolubilizan las mencionades xantofilas, se separan del concentrado de xantofilas todas las impurezas y materiales extraños (todos los cuales fueron extraídos con hexano) utilizando de nueva cuenta hexano.

Como se verá mas adelante, este prooeso permite lograr concentraciones de luteína y zeaxantina de alta pureza al tratar oleorresinas de flor de cempasuchil (Tagetes Erecta) ó capsantina y capsomubina de alta concentración y gran pureza cuando se trate de oleoresinas de chile rojo y/o páprika (Capsicum Annum).

Lo novedoso de este pfoceso es que, a dilua de ! arte previo, en este caso tas impurezas se van eknrexb en los pesos sucesivos de con el Se enriquecimiento de las xantofilas. Mientras que en oso demás pprocessos o mátodos reportados las xantofilas se extren selectivamente de la mase mediante disolventes de alto riesgo para la saud o bien utilizan procesos más cosbsos a muy bajas temperaturas, así como cristalizaciones y recristalizaciones en las cuales ocurren merrmas sustanciales.

En este proceso para concentrar y purificar xantofilas como la luteína, la zeaxantina, la capsantina y la capsomubina, entre otras, partiendo de extractos vegetales, resulta un proceso sorprendentemente eficaz, económico y limpio.

SUMARIO DELA INVENCION El procesode la presente invención comienza con una primera etapa de refinación de la oteornssma que consiste en la eliminación de los oanpors indeseables, oomo son : ácidos gasos libres, gomas, ceras, fosfátidos, lípidos, clorfilas, compuestos, volátiles, etc, y en la desodorización de la misma. Este proceso de refinación se realiza mediante el tratarniento del material con una solución alcalina diluida, y llevando a cabo una separación mediante centrifugación. posteriormente se realiza un tratamiento ácido, utilizando una solución de ácido diluida y llevando cabo una subsecuente separación mediante centrifugación.

Las xantofilas se encuentran esterificadas en la olecrresina refinada, por lo que la segunda etapa de la presente invención es la saponificación de las xantofilas para ser liberadas de los ácidos grasos, utilizando una solución acuosa altamente alcalina, en presencia de embus y antioxclantes. Cabe notar que la presente invención se lleva a cabo saponificando sin utilizar alcoholes y/o solventes orgánicos.

P*rreie la tercera etapa de la me-am involucra el tratamiento del extracto saponificado que contiene las xantofilas, diluyendo el extracto saponificado en una solución acuosa, y tratándolo con ácido diluido para llevarlo a un pH ligeramente ácido; a continuación se

le reato una serie de lavados acuosos para eliminar residuos de ácido e impurezas de sodio y/o potssio que pudiesen estar presentes; después al concentrado de xantofilas se le elimina la humedad con temperatura y alto vacío En la cuarta etapa, lel concentrado seco es extraído con hexano para eBminarte imputas rémanentes como bs jabones de ácidos grasos y/o ácidos libres, así como impurezas no polares aún presentes.

En la quinta etapa, el solvente es eliminado por decantación y posteriormente recuperado por evaporación. El concentrado de xantofilas de alta pureza se recupera ser procesado en la siguiente etapa.

Durante la sexta etapa, al concentrado de xantofilas de alta pureza se le eliminan las tramas de solvente residual con calor y alto vacíol; se estabiliza y estandariza, para después poder ser oon un El producto así obtenido es altamente puro con un contenido mayor a 90% de carotenoides fioles, y con una concentración de xantofilas superior al 95%. Si se requiere de mayor purerza, esta puede ser obtenida mediante la repetición del anterior proceso de purificaciónh.

Es por lo tanto un objectivo principal de la presente invención, proporcionar un proceso para la obtendón de concentrados de xantofilas de alta pureza, a parir de exhados vegetates (deonesinas).

Es ad-ils un objet principal de la presente invención, proporcionar un proceso de obtención de caxotados de 9ars de afta pureza, de la naturalexza anteriomemte mencionada, que incluye una etapa de refinación para eliminar una parte substancial de las impurezas, para tratamientos subsecuentes.

Es aún un objetivo principal de la presente invención, proprcionar un proceso de obtención de concentrados de xantofilas de alta pureza, de la naturaleza anteriormente mencionada, mediante depuración, saponificación, acidificación, y extracción con hexano.

Es adicionalemente un objetio principal de la presente invención proporcionar un proceso de obéi de concentrados de xantofilas de alta pureza, de la naturaleza anteriormente mencionada, que tiene, entre otras, las siguientes ventajas: * Ser un proceso para producir un concentrado de xantofilas de mayor pureza y concentración <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> quebsdefaftepfevio.<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P># Ser un proceso muy rentable, ya que durante el procedimiento no hay merma considerable<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> de .

# Es aplicable a cualquier calidad de oleorresina y/o materia prima.

# El proceso previo de refinado de la oleorrsina garantiza una mayor pureza en el producto <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> frai.<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P># Las operaciones son sencillas, además cualquier operador las puede llevar a cabo.

Es rápido. Tiene ciclos de operación cortos No se requiere equipos de proceso y control sofisticados.

# El procedimiento es sencillo y ecolót cbbido a la re-utilización y recuperación del úuico solvente utilizado.

# no se utilizan materiales altamente tóxicos ni dañinos.

# El solvente es reutilizado.

# Es un proceso reproducible. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P># El producto obtenido puede ser utilizado en formulaciones para consurno humano debido a su alta pureza, asimismo puede ser utilizado en industría farmacéutica y de cosméticos.

Es un proceso donde el producto obtenido es altamente puro y concentrado, que puede ser utilizado para dosiez y formulación de productos de concentractioners menores <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> ()<BR> (farmacéuticos).

# El procerso de extracción de impurezas del concentrado de xantofilas, mediante el tratamiento con soluciones ácidas, alcalinas, neutras y solventes no polares (hexano) garantiza una

mayor pureza en el producto final.

Estos y otros objetivos y verntajas de la presente invención se harábn evidentes a los expertos en el ramo, de la siguiente descripción detallada de la invención, y oon a ejemplos espeafioos de la misma.

DESCRPCION DETALLADA DE LA INVENCI#N.

El proceso para la obtención de concentrados de xantofilas de alta pureza, de la presente invención empiffra con : una primera etapa de refinación de la oleorresina que consiste en la eliminación de los componentes indeseables come los ácidos grasos libres, gomas, ceras, fosfátidos, lípidos, clorofilas, compuestos volátiles, etc. y en la desodorización de la misam; este prooeso de radon se reaha myrte el tratamiento del extracto vegetal (oleorresina) con una solución alcalina cliluida tal como KOH, NaOH, CaCO3, Na2CO3, K2CO3 y/o combinación de estas, teniendo ersta soluci£n una relacón proporcional al contenido de acidez presente en el extracto, en una relación molar de acidez : élcali entre 1:0.5 a 1:1, preferentemente 1 : 0.5; el tratamiento alcalino diluido requiere de agitación intensa de la mezcla a temperaturas de 25°C a 90°C, preferentemente a 40°C, por un periodo de tiempo de 1 a 240 minutos, preferentemente 30 minutos, posterirmente se lleva a cabo una separación de fases, mediante centrifugación; el tramiento con álcali es seguido de un tratamiento con ácido orgánico o inorgáico, utilizando una solución diluida de un ácido tal como ácido acético, ácido fosfórico, ácido cítrico, eb, entre obus, en una propordón de 0.2 a 1.5 % en volumen, preferentemente 1%; el tratamiento ácido diluido requiere agitación intensa de la mezcla a temperaturas de 25°C a 90°C, preferentemente a 40°C, por un tiempo de 1 a 24 minutos, preferentemente de 30 minutos ; posterimomente se lleva a cabo una subsecuente separación de las fases formadas,

la segunda etapa de la presente invención involucra la saponificación de la oleorresina refinada, desgomaday y desodorizada, siendo esta mezclada con una solución acuosa latarmente alcalina tal come, KOH, NaOH en una proproción de entre 20% a60°, preferentemente de 45% en peso sobre el extracto refinado, preferentemente en presencia de emulsilficantes y antioxidantes para evitar la péridida de xantofilas; la rnezda de reacción es mantenida en atrmósfera inerte, tal como N2, CO2, helio, etc. a presion atmosférica, y a una temperatura de entre 40°C y 120°C, preferentemente de 90°C, durante un periodo de tiempo de 1 a 48 hrs., preferentemente de 8 hr., hasta completar la SE total de la xantofilas; cabe mencionar que en este proceso de saponificación no se utiliza ninguna clase de abots, ni solventes orgánicos, ni mezxclas de estos, a diieronda de las patentes Nortoamoncanas Nos. 5'382, 714 y 5'648, 564 ; con el proceso de saponificación acuosa se obtienen cristales de xantofilas sin recesdad de roaiizar un prooeso de cristalizción, ni disminiuir b bra para la obtención de los cristales, como se sala en la patente Ncítoamericana No.

5'382, 714 ; cuando la saponificación ha llegado a su termine, es decir más de 95 % de xantofilas libres, la mezda es enfilade entre 40°C y 60°C, preferentemente a 50°C; elextracto saponificado ers diluido en agua, en una proprociónm jabón : agua de entre 1:1a 1 : 5, preferentemente una relación de 1 : 3, agitándose durante 30 min.; posteriormente la masa es llevada a un pH entre 4 y 7, preferentemente de 5, con una solución acuose diuide de áciclo, tal como ácido acético, H3PO4 y agitando por periodo de 1 cabe hacer notar que durante la adición de la solución ácida no se cb6erw aumentos

considerables de la temperatura en la meza ; este proceso de ajuste de pH favorece la insolubilidad de las xantofilas en hexano, facilitando la eliminación de impurezas con afinidad a este solvente ; posteriomente la porción acuosa, la cuál contiene impurezas del rlcali y/o impurezas polares formadas durante el proceso de saponificación, es separada por decarntación; al concentrado de xantofilas se le realizan lavados subseouentes con agua hasta que el pH del agua de lavado es rublo, eliminando completamente la acidez e impurezas polares; la cantidad de lavados es varable y puede ser de 2 a 8 lavados, preferentemente 4; el concentrado de xantofilas libre de ácido, es secado al alto vacío entre 5 y 26 pulgadas de Hg, preferentemente 24 pulgadas de Hg, con temperaturas de 40 a 90°C, preferentemente de 50°C, hasta obtener una humedad menor al 10 %; el concentrado de xantofilas seco es sometido a varias extracciones con hexano, en una relación de concentrado : hexano de entre 1 : 1 a 1:10, preferentemente de 1 : 8, esta extracción se lleva a cabo para extractar las impurezas no polares, como sonjabones de ácidos ga y/o ácidos libres, asi como otras impurezas afines al hexano que pudiesen estar en las extracciones se requiere de agitación intensa, temperaturas de 25°C a 60°C, preferentemente de 40°C, así como un período de 1 a 240 min, preferentemente de 30 min, a presión atmosférica, una vez completando el tiempo de extracción hay que dejar en reposo durante 1 a 4 hr., preferentemente 2 hr.: las es oon hecto se reatizan hasta que la coforadón en e) sotverte desaparezca, entre 2 y 10 extracciones, preferentemente 6; durante este procedimiento cabe resaltar que la cantidad de xantofilas extraídas es mínima,y además pueden ser recuperadas del solvente posteriormente, por lo cualla perdida de xantofilas mediante este proceso es muy baja;

la separación del hexano se realiza por decantación una vez teminadas las extracciones y el repose; el concentrado de xantofilas se sedimenta en el fondo del reactor, de esta manera se evita que sea amastrado con el solvente; el solvente decantado es evaporado con temperatura y alto vacío para lograr su total recuperación, así como la separación de las impurezas que haya extraído; cabe hacer notar que el tiermpo de procesamiento de esta etapa puede ser reducido considerablemente con el uso de una centrífuga; el hexo r en el concentrado de xantofilas es recuperado mediante filtrado a alto vado, en un filtro rotatorio; el hexano destilado anteriormente, así como el recuperado por filtración es reutilizado para procesos similares, lo cual provoca que el costo por proceso de esta invención se reduzca ooTsdetabtemenb; posteriormente el concentrado de xantofilas de alta pureza es secado a presión reducida y a temperaturas de entre 25° a 60°C, preferentemente de 50°C; el concentrado de xantofilas seco es estandarizado, estabilizado y formulado.

El concentrado de xantofilas altamente puro queda de esta manera listo para los diversos procesos de aplicación.

Los siguientes ejemplos son presentados para ilustrar, pero no limitar los alcances de la irmenaon.

EJEMPLO No. 1 refinación: 400 Kg. de oleorresina de flor de cempasúchil con una concentración de 90,000 PPM (AOAC), y con una acidez de 12%, se carga a un reactor y se eleva la temperatura a 40°C, y se agita suavemente, posteriormente se le adiciona 400 Kg. de solución acuosa de Na2CO3 diluida

al 2.5%, y se agita durant 5 min., se detene) la agitación y la rezda es alimentada a una centrifuga para separar la porción acuosa; ameguda se carga la fase oleosa centrifugada al reactor y se agita, a continuación se añaden 400 Kg. de ácido fosfórico diluido al 1%, se agita el contenido del reactor durante 5 min. a * la merda del reactor es centrifugada para separar la porción acuosa, obteniéndose 285 Kg. de oleorresina refinada.

SaponMcadón.

Se carga la oleorresina refinada al reactor y se añaden 120 Kg. de KOH acuosa al 45%, a continuación se calienta el contenido del reactor a una terrpefatura de 90°C, la cual es mantenida por 8 hr. llegando a un porcentaje de saponificación mayor al 95.5%.

Punticadón.

A continuación se suspende el calentamiento y se reduce la temperatura a 50°C, sin detener) la agitación se adonna 1, 200 Kg. de agua caliente a 50°C y se continua la agitación dure 1 hr. ; posteriomente se adiciona 100 Kg. de solución de ácido acético al 25% hasta ajustar la solución acuosa en el reactor a un pH de 5, y se agita durante 30 min.; la porción acuosa de ácido es eliminada mediante decantación, enseguida se realizan lavados con agua (pH 7) hasta que el pH de la solución de lavado sea neutro; el concentrado de xantofilas (171 Kg.) es secado con ayuda de temperatura y al alto vacío hasta reducir la humedad a 80/o ; posteriormente se la realizan 5 tasado6 db 1,100 K4. de hexano al concentrado de ) los residuos de hexano en el concentrado se eliminan mediante alto vacío a una temperatura de 50°C ; elconcentrado de xantofilas seco así obtenido, arrojó los siguientes resultados: Cantidad 39,100 Kg.

Xantofilas totales(AOAC) 870, 00 kg/Kg.

Ptza luteína+zeaxantina (HPLC) : 97 % Humedad (Harl Fischer) 8% Como se puede apreciar en este ejemplo, se obtiene un producto altamente concentrado en xantofilas y de una alta pureza (HPLC) debido a bs procedimientos de eliminación de componentes indeseables, desde la materia prirma inicial hasta el concentrado de xantofilas obtenido, teniendo una peridida de pigmento menor a 5.5%, durante tode el proceso.

En este qjempb se obtiene hasta un 94.5% de concentración de xantofilas en base seca en el producto final.

EJEMPLO No. 2 Rción.

100 Kg. de oleorresina de flor, con una concentración de 120,000 ppm (AOAC), con aidez de 14%, se carga a un reactor y se eleva la temperatura a 40°C, y se agita suavemente; posteriomente se le adiciona 100 Kg. de solución acuosa de Na2CO3 diluida al 2.9%, y se agita durante 5 min., se detiene la agitación y la mezcla es alimentada a una centrifuga para separar la porción acuosa; enseguida se carga la fase oleosa centrifugada al reactor y se agita, a continuación se añaden 100 Kg. de cicdo fosfórico diluido al 1%, se agita el contenido del reactor durante 5 min., a continuación la mezcla del reator es centrifugada para separar la porción acuosa, obteniéndose 71 Kg. de oleorresina refinada.

Sa ».

Se carga la oleorresina refinada al reactor y se añaden 30 Kg. de KOH acuosa al 45% ; a continuación se calienta el contenido del reactor a una temperatura de 90°C, la cual es mantenida por 8 hr., llegando a un porcentaje de saponificación mayor de 95 %.

Purificación.

A continuación se suspende el calentamiento y se reduce la temperatura a 50°C ; ss detener la agitación se adiciona 300 Kg. de agua caliente a 50°C y se continua la agitación durante 1 hr.; posteriormente se adiciona 25 Kg. de solución de ácido acático al 25% hasta ajustar la solución acuosa en el reactor a un pH de 5, y se agita durante 30 min.; la porción acuosa de ácido es eliminada mediante decantación, enseguida se realizan lavados con agua (pH 7) hasta que el pH de la solución de lavado sea neutro; el concentrado de xantofilas (42 Kg). es secado con ayuda de temperatura y al alto vacío hasta reduarb 1=a 10% ; posteriormente se la realiza 5 lavados de 270 Kg. de hexane al ccnoantíado de xantofilas, los residuos de hexano en el concentrado se eliminan mediante alto vacío a una temperatura de 50°C.

El concentrado de xantofilas seco, así obtenido, amojó los siguientes resultados: Cantidad 13. 4 Kg.

Xasfioes (AOAC) 845,000 ring. pureza luteína+zeaxantina (HPLC) : 96.5 % Humedad (Karl Fischer) 10% Como se puede apreciar en este ejemplo, se obtiene un producto altamente concentrado en xantofilas y de una alta pureza (HPLC). Debido a los procedimiento de eliminación de componentes indeseables, desee la materia prima inicial hasta el concentrado de xantofilas obtenido, tenijndose una pérdida de pigmentio menor a 6% durante todo el proceso.

En este ejemplo se obtiene hasta un 93.85 % de concentración de xantofilas en base seca en el producto final.

Cabe finalmente mencionar que en b anteriomrmente descrito se hace referencia especifica al hexano como un solvente selecivo para este proceso, pero que pudiera ser posible utilizar algún otro tipo de solvente lífquido de naturaleza química similar.