ES2248082T3

ES2248082T3 - Empleo de esteroles y esteres de esterol nanometricos.

Info

Publication number: ES2248082T3
Application number: ES00938794T
Authority: ES
Inventors: Christian Kropf; Bernd Fabry; Manfred Biermann; Hans Dolhaine; Peter Christophliemk; Christine Schroder
Original assignee: Cognis IP Management GmbH
Current assignee: Cognis IP Management GmbH
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: US6352737B1; AU5405200A; EP1189522A1; CA2376818A1; WO2001000046A1; ATE304799T1; IL147259A0; EP1189522B1; NO20016342L; DE50011218D1; JP2003516115A; NO20016342D0

Abstract

Empleo de esteroles y/o ésteres de esterol nanométricos, que se encuentran revestidos de un coloide protector toxicológicamente inofensivo, con diámetros de partícula en el intervalo de 10 a 300 nm, como aditivos alimentarios.

Description

Empleo de esteroles y ésteres de esterol nanométricos.

La presente invención se enmarca en el área de las nanopartículas y está relacionada con el empleo de esteroles y ésteres de esterol nanométricos como aditivos alimentarios.

Estado de la Técnica

Los esteroles y ésteres de esterol representan importantes materias primas tanto para la cosmética y farmacia como para la industria alimentaria. De este modo, hay referencias, por ejemplo, de que los esteroles, especialmente los representante vegetals ("fitoesteroles"), están incorporados en la membrana basal de la piel y alcanzan la superficie de la piel mediante la diferenciación de las células de la piel. Esto podría explicar el efecto de cuidado y protección de los fitoesteroles en la cosmética de la piel. El uso tópico de los esteroles conlleva también una mayor humedad de la piel y un creciente contenido en lípidos. Así se mejora el comportamiento escamativo de la piel y se reducen los eritemas que pudiera hpero/aunque/sin embargo. Vistas panorámicas de las propiedades de esteroles y ésteres de esterol en la cosmética se describen, por ejemplo, en Parf. Kosm. 75, 755 (1994) y/o Cosm. Toil. 110, 72 (1995) de R.Wachter. Otra importante propiedad de los fitoesteroles, y ante todo de los ésteres de fitoesterol, es su efecto hipocolésterinémico, es decir su capacidad, tras la ingestión oral (por ejemplo como aditivo de la margarina), de reducir significativamente el contenido de colésterina en la sangre, que ya se describía como 1953 en J. Nutrit. 50, 191 (1953) de Peterson et al.. En la misma dirección se manifiestan también los registros de patentes US 3,089,939, US 3,203,862, así como el registro de patente alemana DE-OS 2035069 (Procter & Gamble). Los principios activos se añaden convencionalmentea aceites de cocina o comestibles y se incorporan entonces a la comida, siendo sin embargo las cantidades empleadas generalmente pequeñas y hallándose normalmente por debajo del 0,5% en peso, para evitar que los aceites comestibles se enturbien o que los esteroles precipiten al añadir agua. La incorporación de éster de sitoestanol en la margarina, mantequilla, mayonesa, salsas para ensaladas y similares para la reducción del contenido de colésterina en sangre se propone en el registro internacionalde patente WO 92/19640 (Raision). Se encuentran también referencias al respecto en el registro de patente alemana DE-A1 19700796 (Henkel) y en EP 0 897 671 (Unilever).

El efecto de los esteroles y ésteres de esterol se asocia constantemente con la velocidad con la que se reabsorben los compuestos. De este modo, en lo que se refiere a las sustancias disponibles del estado de la técnica, existe aún un considerable potencial de mejora al respecto. El objetivo de la presente invención se basa en acelerar la absorción de esteroles y ésteres de esterol ingeridos oralmente mediante la provisión de nuevas formas.

Descripción de la invención

Una finalidad de la invención es el empleo de esteroles y/o ésteres de esterol nanométricos, que se encuentran revestidos de un coloide protector toxicológicamente inofensivo, con diámetros de partícula en el intervalo de 10 a 300 nm, como aditivos alimentarios y como principios activos para la elaboración de agentes hipocolésterinémicos.

Sorprendentemente se ha descubierto que la reabsorción y el efecto hipocolésterinémico de esteroles y ésteres de esterol, especialmente aquellos a base de materias primas vegetales, puede aumentar significativamente, si éstos se encuentran en forma de nanopartículas, es decir de partículas con un diámetro medio en el intervalo de 10 a 300 y preferentemente de 50 a 150 nm. Con todo esto se diferencia entre dos modos de ejecución, o sea la incorporación directa de nanopartículas a los alimentos y el encapsulado de las partículas para su ingestión oral individual. La invención incluye además el conocimiento de que los esteroles y/o ésteres de esterol nanométricos muestran unas solubilidad y/o dispersabilidad mejoradas, de forma que ahora es más posible incorporar clara y permanentemente también mayores cantidades, por ejemplo, en aceites comestibles.

Esteroles y Ésteres de Esterol

Se entienden por esteroles (sinónimo: estenoles) aquellos esteroides animales y/o vegetales, que sólo portan un grupo hidroxílico en el C_{3}, pero ningún otro grupo funcional. Los esteroles contienen generalmente de 27 a 30 átomos de carbono y un doble enlace en la posición 5/6, ocasionalmente en 7/8, 8/9 u otras posiciones. Además de estas especies insaturadas se emplean también como esteroles los compuestos saturados que se obtienen mediante endurecimiento, conocidos como estanoles, e incluidos en la presente invención. Un ejemplo de esterol animal apropiado es el colesterol. Ejemplos típicos de firoesteroles apropiados, que se prefieren por motivos de aplicación industrial, son, por ejemplo, los ergoesteroles, campe-steroles, estigma-steroles, brassica-steroles, así como preferentemente sitoesteroles y/o sitoestanoles y especialmente \beta-sitoesteroles y/o \beta-sitoestanoles. Además de los denominados fitoesteroles, se emplean preferentemente sus ésteres. El componente ácido del éster puede volverse ácido carboxílico de
Fórmula (I),

(I)R^{1} CO-OH

donde R^{1}CO representa un radical acil alifático, lineal o ramificado con de 2 a 22 átomos de carbono y con 0 y/o 1, 2 ó 3 dobles enlaces. Ejemplos típicos son los ácidos acético, propiónico, butírico, valeriánico, caproico, caprílico, 2-etilhexanoico, cáprico, láurico, isotridecanoico, mirístico, palmítico, palmoleico, esteacínico, isiesteárico, oleico, elaidico, petrosélico, linólico, linólico conjugado (CLA), linoleico, oleoesteárico, aráquico, gadoleico, behénico y erúcico, así como sus mezclas industriales, obtenidos, por ejemplo, mediante la separación por presión de naturales grasas y aceites, mediante la reducción de aldehídos de la oxosíntesis de Roelen o como fracción monomérica mediante la dimerización de ácidos grasos insaturados. Se prefieren los ácidos grasos industriales con de 12 a 18 átomos de carbono, como por ejemplo: los ácidos grasos de coco, palma, nuez de palma o sebo. Se prefiere especialmente el empleo de ésteres de \beta-sitoesterol y/o \beta-sitostanoles con ácidos grasos con de 12 a 18 átomos de carbono. Estos ésteres se pueden elaborar también mediante la esterificación directa de los fitostenoles con los ácidos grasos o mediante la transesterificación con alquilésteres pobres en ácidos grasos o triglicéridos, en presencia de catalizadores apropiados, como, por ejemplo, metilato sódico o, más especialmente, enzimas [ref. EP-A2 0195311 (Yoshikawa)].

Elaboración de Nanopartículas

Se conoce un procedimiento para la elaboración de nanopartículas mediante expansión rápida de disoluciones supercríticas (Rapid Expansión of Supercritical Solutions RESS), por ejemplo, gracias al artículo de S.Chihlar, M. Türk y K.Schaber en Proceedings World Congress on Particle Technology 3, Brighton, 1998. Para evitar que las nanopartículas se aglomeren de nuevo, se recomienda añadir las nanopartículas o bien inmediatamente tras la elaboración de los alimentos o también disolver los materiales de partida en presencia de un coloide protector apropiado, es decir especialmente inofensivo toxicológicamente y/o extender las disoluciones críticas en disoluciones acuosas y/o alcohólicas del coloide protector, que a su vez pueden contener también emulgentes y/o coloides protectores disueltos. Con todo esto, son coloides protectores apropiados, por ejemplo la gelatina, chitosán, caseina, goma arábiga, ácido lisalbínico, almidón y polímeros, como alcoholes polivinil, polivinilpirrolidona polialquilenglicoles y poliacrilato. Los esteroles y/o ésteres de esterol a emplear son, por consiguiente, aquellos que se encuentran revestidos de un coloide protector toxicológicamente inofensivo de einem toxicológica inofensivo en coloide protector revestido existir. Aquí entran preferentemente en consideración gelatina, chitosán o sus mezclas. Convencionalmente se emplean los coloides protectores en concentraciones del 0,1 al 20, preferentemente del 5 al 15% en peso - relativo a los esteroles y/o ésteres de esterol.

Otro procedimiento apropiado para la elaboración de partículas nanométricas es la Técnica de evaporación. En este contexto, los materiales de partida se disuelven primero en un disolvente orgánico apropiado (por ejemplo: alcanos, aceites vegetales, éteres, ésteres, cetonas, acetales y similares). A continuación se introducen las disoluciones resultantes en agua u otros no-disolventes, opcionalmente en presencia de un compuesto de superficie activa disuelto, de forma que las partículas precipitan mediante la homogeneización de ambos disolventes no miscibles, evaporándose preferentemente el disolvente orgánico. En vez de una disolución acuosa se pueden emplear también emulsiones O/W y/o microemulsiones O/W. Como compuestos de superficie activa se pueden utilizar los emulgentes y coloides protectores ya mencionados al principio. Otra posibilidad para la elaboración de nanopartículas consiste en el llamado Procedimiento GAS (Gas Anti-Solvent Recrystallization). El procedimiento hace uso de un gas altamente comprimido o de un fluido supercrítico (por ejemplo, dióxido de carbono) como no-disolvente para la cristalización de sustancias disueltas. La fase gaseosa comprimida se introduce en la disolución primaria de materiales de partida y allí se absorbe, de forma que hay un aumento del volumen del fluido, una reducción de la solubilidad y las partículas finamente divididas precipitan. Análogamente apropiado resulta el Procedimiento-PCA (Precipitation with a Compressed Fluid Anti-Solvent). En este proceso, la disolución primaria de materiales de partida se introduce en un un fluido supercrítico, con lo que se forma un goteo finamente dividido, en el que transcurren los procesos de difusión. De este modo se lleva a cabo una precipitación de las partículas más finas. En el Procedimiento-PGSS (Particles from Gas Saturated Solutions) se funden los materiales de partida mediante la introducción de gas (por ejemplo, dióxido de carbono o propano). Presión y temperatura alcanzan condiciones cercanas a las críticas. La fase gaseosa se disuelve en el sólido y origina una reducción de la temperatura de fusión, de la viscosidad y de la tensión superficial. En la expansión mediante un difusor se forman configuraciones más finas de partículas mediante el efecto refrigerante.

Aplicabilidad Industrial

La fina divisivilidad especial de las partículas origina, tras su ingestión oral, una más rápida reabsorción por parte del suero sanguíneo, en comparación con los esteroles y ésteres de esterol del estado de la técnica. Además del encapsulado in situ de nanopartículas, también es posible disolver y/o dispersar las sustancias en alimentos corrientes, como son por ejemplo: mantequilla, margarina, alimentos dietéticos, aceites de freiduría, aceites comestibles, mayonesas, aliños de ensaladas, productos de cacao, embutidos y similares. Los compuestos nanométricos se encuentran en una relación de pesos del 0,01 al 5, preferentemente del 0,1 al 2 y especialmente del 0,5 al 1% en peso - relativo a los agentes.

Ejemplos Ejemplos de Elaboración

Para la elaboración de esteroles y ésteres de esterol nanométricos (Ejemplos 1 a 5) se tomó primero dióxido de carbono de un recipiente a presión constente de 60 bar y se purificó en una columna de carbono activo y un einer filtro molecular. Tras la licuación se comprimió el CO_{2} con ayuda de una bomba de diafragma a un rango de capacidades constante de 3,5 l/h a la presión supercrítica p deseada. A continuación se lleva el disolvente en un precalentador a la temperatura necesaria T1 y se introdujo en una columna de extracción (acero, 400 ml) cargado con el esterol y/o éster de esterol. La mezcla supercrítica resultante, es decir fluida, se atomizó con un difusor de láser de extracción (longitud 830 \mum, diámetro 45 \mum) a una temperatura T2 en una cámara de expansión de plexiglás, que contenía una dispersión acuosa al 4% en peso de un coloide protector. El medio fluido se evaporó, dejando atrás las nanopartículas dispersas atrapadas en el coloide protector. Para la elaboración de nanopartículas conforme al Ejemplo 6 se añadió a gotas una disolución al 1% en peso de fitosterol en acetona bajo fuerte agitación a 40ºC y una presión media de 40 mbar en una dispersión acuosa al 4% en peso de una mezcla de gelatina y chitosán. El disolvente evaporado se condensó en una trampa de frío, mientras que la dispersión con las nanopartículas se quedó atrás. Las condiciones procedimentales y el rango medio de tamaño de partículas (como se determinó fotométricamente por el método WEM-3 para los Ejemplos 1 a 5 y por dispersión láser para el Ejemplo 6) se muestran en la siguiente Tabla 1.

TABLA 1

Nanopartículas
Ej.	esterol/ésteres de esterol	Disolv.	p bar	T1 ºC	T2 ºC	coloide protector	PGB nm
1	Fitosterol*	CO_{2}	200	80	175	Gelatina	60-135
2	Fitosterol*	CO_{2}	180	70	160	Gelatina	75-125
3	\beta-sitostanol	CO_{2}	200	85	180	Gelatina	75-130
4	\beta-sitostenil-laurato	CO_{2}	200	85	175	Chitosán	55-140
5	\beta-sitostanil-estearato	CO_{2}	200	85	175	Gelatina/chitosán (1:1)	60-150
6	Fitosterol*	-	-	-	-	Gelatina/chitosán (1:1)	60-150
*) \begin{minipage}[t]{145mm} 58,1% en peso de \beta\text{-}sitosterol, 29,8% en peso de campesterol, 4,5% en peso de estigmasterol; 3,8% en peso de tocoferol; 0,4% en peso de colesterol; 0,3% en peso de esqualano; insaponificables hasta el 100%. \end{minipage}

Ejemplos de Producción

Se prepararon cápsulas de gelatina (Peso aproximado 1,5 g) con un contenido del 5% en peso de \beta-sitostanol y/o éster de \beta-sitoestanol (nanopartículas encapsuladas en una matriz de gelatina- y/o chitosán y/o producto comercial nanométrico), así como con un 0,5% en peso de colesterina radioactivamente marcada. Para la prueba del efecto hipocolésterinémico se dejó sin comida a ratas macho durante toda una noche (peso individual aproximado 200 g). Al día siguiente se insertó a cada animal de prueba una muy pequeña cápsula de gelatina con una sonda estomacal junto con agua con sal común. Tras 3, 6, 12, 24 y 48 h wurde se extrajo sangre a los animales y se determinó el contenido en colesterina radioactiva. Los resultados, que representan el valor medio de las medidas realizadas a 10 animales de prueba, se resumen en la Tabla 2. Las cifras relacionadas con la disminución de la radioactividad se basan en cada caso en un grupo de control de animales de prueba, a los que únicamente se suministraron cápsulas de gelatina con un contenido del 20% en peso de vitamina E y una correspondiente proporción de colesterina marcada radioactivamente. Los Ejemplos 1 y 2 son acordes a la invención, los Ejemplos V1 y V2 son ejemplos comparativos.

TABLA 2

Efecto hipocolésterinémico
Ej.	Fitosterol(éster)	Radioactividad [%-rel.]
		tras 3 h	tras 6 h	tras 12 h	tras 24 h	tras 48 h
V1	\beta-sitostanol*	93	83	75	50	32
V2	\beta-sitostanil-estearato*	90	80	71	44	26
1	nano-\beta-sitostanol**	88	77	69	44	27
2	nano-\beta-sitostanil-estearato***	85	74	66	37	21
) Producto comercial ) gem. Ejemplo de Producción 3 **) gem. Ejemplo de Producción 4

Claims

1. Empleo de esteroles y/o ésteres de esterol nanométricos, que se encuentran revestidos de un coloide protector toxicológicamente inofensivo, con diámetros de partícula en el intervalo de 10 a 300 nm, como aditivos alimentarios.

2. Empleo según la reivindicación 1, caracterizado porque se emplean fitoesteroles o sus ésteres.

3. Empleo según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque se emplean sitoesteroles o sus ésteres.

4. Empleo según al menos una de las reivindicaciones 1 bis 3, caracterizado porque se emplean esteroles y/o ésteres de esterol nanométricos obtenidos mediante (a) disolución de los materiales de partida bajo condiciones supercríticas supercríticas o cercanas a las críticas en un disolvente apropiado, (b) expansión de la mezcla fluida a través de un difusor sobre el vacío, un gas o un fluido, y (c) evaporación simultánea del disolvente.

5. Empleo según la reivindicación 4, caracterizado porque como coloide protector se emplea gelatina y/o chitosán.

6. Empleo según al menos una de las reivindicaciones 1 bis 5, caracterizado porque los esteroles y/o ésteres de esterol se emplean en concentraciones del 0,01 al 5% en peso - relativo a los alimentos.

7. Empleo según al menos una de las reivindicaciones 1 bis 6, caracterizado porque los esteroles y/o ésteres de esterol son utilizados en la mantequilla, margarina, alimentos dietéticos, aceites de freiduría, aceites comestibles, mayonesas, aliños de ensaladas, productos del cacao o embutidos.

8. Empleo de esteroles y/o ésteres de esterol nanométricos, que se encuentran revestidos de un coloide protector toxicológicamente inofensivo, con diámetros de partícula en el intervalo de 10 a 300 nm, como principios activos para la elaboración de agentes hipocolésterinémicos.