ES2284585T3 - Metodo para producir una preparacion de colorante a partir de raiz de rubia. - Google Patents
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Abstract
Un método para la producción de una preparación colorante a partir de raíz de rubia, que comprende la extracción de la raíz de rubia en agua a una temperatura por debajo de 75ºC, tal como por debajo de 70ºC, preferiblemente por debajo de 65ºC, al mismo tiempo que se proporciona oxígeno a la mezcla de reacción de la raíz de rubia en agua, por agitación de la mezcla de reacción o introducción directa de aire u oxígeno en la mezcla de reacción para obtener la preparación colorante.
Description
Método para producir una preparación de
colorante a partir de raíz de rubia.
La presente invención se refiere a un método
para la producción de una preparación colorante a partir de raíz de
rubia.
La raíz de la planta rubia (Rubia
tinctorum) contiene varios colorantes entre los que se encuentra
la alizarina o 1,2-dihidroxiantraquinona. La
alizarina aparece en las raíces frescas como su glicósido, el ácido
ruberítrico. Las raíces han sido mucho tiempo una importante fuente
del colorante alizarina hasta que se descubrió en 1868 que también
se puede sintetizar químicamente. Sin embargo, la síntesis química
se está volviendo más y más cara y es menos conveniente desde el
punto de vista medioambiental. Por lo tanto, la raíz de rubia fue
considerada otra vez como una alternativa útil para la preparación
del colorante.
Las raíces en sí mismas contienen solamente
cantidades minoritarias del colorante alizarina. Para la formación
de alizarina, es necesario hidrolizar el ácido ruberítrico, es
decir, romper el grupo disacárido. Las raíces, además, comprenden
otro glicósido, llamado lucidin-primaverósido que
contiene el mismo disacárido que el ácido ruberítrico. Durante la
hidrólisis del ácido ruberítrico se puede formar lucidina del
lucidin-primaverósido. La lucidina es, sin embargo,
un agente mutagénico conocido. Por esto se debe evitar su
formación.
La hidrólisis del ácido ruberítrico a alizarina
se puede hacer por diversas vías, particularmente por medio de un
ácido fuerte (tal como H_{2}SO_{4}), una base fuerte (tal como
KOH) o enzimas hidrolíticas (llamadas hidrolasas).
Los presentes inventores primeramente han
probado estos métodos y han llegado a las siguientes
conclusiones.
Cuando una suspensión de raíces secas de rubia
se somete a reflujo en una solución acuosa de H_{2}SO_{4} al
2%, esto lleva a la formación de alizarina, purpurina y
xantopurpurina como los principales componentes antraquinónicos, y
además algunos componentes minoritarios no identificados. Desaparece
el lucidin-primaverósido, pero no se sabe que pasa
con él.
Cuando una suspensión de raíces secas de rubia
en agua se somete a reflujo en KOH al 2%, se forman alizarina y una
amplia variedad de componentes minoritarios, predominantemente
antraquinonas. Debido a que estos componentes no están todos
identificados, se desconoce si están presentes componentes
mutagénicos.
De acuerdo a la bibliografía (T. Masawaki, M.
Taya, S. Tone (1996) Extracción selectiva del ácido ruberítrico en
disolvente a partir de raíces de rubia y subsiguiente hidrólisis con
\beta-glucosilasa, Journal of Fermentation and
Bioengineering 81(6): 567-569), la hidrólisis
de los glícosidos de rubia con \beta-glucosilasas
debería conducir a la formación de alizarina y lucidina. Los
presentes inventores han repetido el experimento pero no tuvieron
éxito en la obtención de alizarina y lucidina. Utilizando
preparaciones enzimáticas comercializadas que contenían actividad
xilenasa y glicosidasa en una suspensión de rubia (en la cual se
inactivaron los enzimas endógenos de la rubia), condujeron a la
alizarina y la lucidina. Pero este método no está disponible tampoco
porque necesitaría una etapa adicional para eliminar la lucidina
mutagénica.
Los documentos de Patentes
GB-A2093868,
FR-A-2483226 divulgan la preparación
de composiciones colorantes mediante tratamiento de extracción de
plantas de rubia, véase también los documentos de Patentes
JP-A-2002-012785 y
JP-A-5-331384. El
documento de Patente US-A-5891433
divulga además un método de extracción de raíz de
rubia.
rubia.
Por consiguiente, un objeto de la presente
invención es proporcionar un método nuevo para producir una
preparación colorante a partir de la raíz de rubia, en cuya
preparación se incrementa la cantidad del colorante alizarina, pero
dicho método no conduce a la formación del subproducto mutagénico
lucidina en la preparación.
En una realización preferente del método según
la presente invención, la alizarina se separa de la preparación
colorante.
Otro objeto más de la presente invención es una
preparación colorante que se obtiene mediante el procedimiento
descrito.
Ésta se consigue mediante la invención por un
método que comprende la extracción de la raíz de rubia en agua a
una temperatura por debajo de 75ºC, tal como por debajo de 70ºC,
preferiblemente por debajo de 65ºC, al mismo tiempo que se
proporciona oxígeno a la mezcla de reacción de la raíz de rubia en
agua. En la investigación que condujo a la presente invención se
estableció que la hidrólisis del ácido ruberítrico se puede llevar
a cabo por enzimas endógenas de la raíz de rubia. En este proceso
enzimático también se forma, del
lucidin-primaverósido, el nordamnacantal. Se
encontró que cuando el oxígeno no está presente o es insuficiente se
forma la lucidina en vez del inocuo nordamnacantal. De ese modo,
para evitar la formación de lucidina es obligatoria la presencia
de
oxígeno.
oxígeno.
Se encontró que la transformación de los
componentes colorantes en las raíces de rubia por las enzimas
endógenas es óptima, cuando la temperatura se encuentra entre 35 y
65ºC, en un tiempo de reacción de 30 minutos. En tiempos de
reacción más altos por ejemplo 4 horas, la temperatura puede ser
incluso más baja, tan baja como 0ºC.
Debido a que la conversión del
lucidin-primaverósido es enzimática, es importante
mantener la temperatura de reacción por debajo de un valor que
llevaría a la desnaturalización de las enzimas. Preferiblemente la
temperatura se mantiene por debajo de 65ºC. A una temperatura más
alta, las enzimas empiezan a desnaturalizarse. Aunque la reacción
todavía continuará por algún tiempo, la transformación no es
completa y por lo tanto no es útil para la preparación del
colorante.
Se encontró que la transformación del ácido
ruberítrico y el lucidin-primacerósido en alizarina
y lucidina, respectivamente, se puede llevar a cabo en agua
desmineralizada, agua ultra pura e incluso agua del grifo. El
intervalo de pH óptimo varía con el tiempo de extracción. El pH
óptimo para un tiempo de extracción de 30 minutos es
aproximadamente 6. A pH superiores o inferiores el porcentaje de
conversión disminuye rápidamente. A las 4 horas el pH óptimo se
sitúa entre 6 y 8.
La provisión de oxígeno se puede alcanzar por
simple agitación de la mezcla de reacción o por la introducción más
directa de aire u oxígeno en la mezcla de reacción. Se prefiere
enriquecer el agua que se usa en la reacción con oxígeno antes de
la adición de la rubia. Se prefiere además, añadir también oxígeno
durante la adición de la rubia y durante la reacción. La
disponibilidad de oxígeno se puede mejorar aumentando el área de
contacto del agua de reacción con el aire circundante u oxigeno
añadido.
La ausencia de lucidina en el producto final se
puede confirmar por medio de HPLC (Cromatografía líquida de alta
resolución).
El término "raíz de rubia" tal como se
utiliza en esta solicitud se refiere a cualquier raíz de rubia, tal
como raíces frescas, raíces secas, raíz pulverizada, etc.
La presente invención se ilustra, además, en los
siguientes Ejemplos.
Las raíces de rubia se secaron y se molieron.
Dos con cinco g de este polvo se suspendieron en 100 ml de agua. La
mezcla de extracción obtenida de ese modo se agitó durante al menos
30-45 minutos a 45ºC o al menos
30-90 minutos a temperatura ambiente. Una muestra
de la mezcla de extracción se diluye 10 veces y se analiza por
HPLC. Se encontró que la mezcla contenía los siguientes
constituyentes: los ácidos carboxílicos pseudoefedrina (PP) y
munjistina (MJ), alizaina (ALI), purpurina (PUR), una pequeña
cantidad de rubiadina (RUB) y nordamnacantal (NOR). Por
consiguiente, el ácido ruberítrico (RZ) se convierte en alizarina
(ALI). El lucidin-primaverósido (LP), sin embargo,
no se convierte en lucidina (LUC) como sería de esperar sino en
nordamnacantal (NOR).
\vskip1.000000\baselineskip
Para demostrar que la hidrólisis es una reacción
enzimática, se llevaron a cabo los siguientes experimentos.
- 1.
- someter a reflujo el polvo de rubia en agua a 100ºC no conduce a la formación de ALI y NOR.
- 2.
- agitar el polvo de rubia en una mezcla de agua y etanol 1:1 a 45ºC no conduce a la formación de ALI y NOR.
3. No se forman ALI y NOR cuando se agita el
polvo de rubia en agua alcalina de pH 10 a 45ºC.
Esto confirma que la reacción es enzimática
puesto que la inactivación de enzimas endógenas por medio de una
temperatura alta, una cantidad de etanol alta o un pH alto no
conduce a los productos finales de la reacción de hidrólisis.
\vskip1.000000\baselineskip
Es necesaria una enzima aparte
para la conversión de
lucidina
Para establecer si solamente una enzima es
responsable de la conversión del LP de LUC a NOR o si la primera
etapa se realiza por una hidrolasa y la segunda etapa por una
oxidasa, se llevaron a cabo los siguientes experimentos.
Experimento
1
Se agita el polvo de rubia durante 1 hora bajo
atmósfera de nitrógeno en un recipiente de reacción cerrado.
Después de 1 hora se abre el recipiente y el nitrógeno se reemplaza
por aire. Se continúa la agitación durante 6 horas.
Tras el análisis de la mezcla de reacción se
deduce que en 60 minutos todo el LP se convierte en LUC. Después de
abrir el recipiente de reacción, la LUC se transforma en NOR, una
etapa que lleva 6 horas. Cuando el oxígeno está presente la LUC no
se puede detectar, lo que significa que su conversión es mucho más
rápida que en la situación experimental presente. Se presupone que
la diferencia en la velocidad de reacción se debe al hecho de que
la LUC no es soluble en agua. En consecuencia, es en general difícil
para la enzima oxidar la LUC sólida a NOR. Sin embargo, cuando la
reacción se lleva a cabo bajo oxígeno la LUC no puede cristalizar,
porque es inmediatamente oxidada a NOR. El NOR es también insoluble
en agua.
Experimento
2
Para demostrar que la conversión de LUC en NOR
es enzimática, se repitieron los experimentos anteriores, pero
antes de abrir el recipiente de reacción, la mezcla de reacción se
calentó a 100ºC para inactivar cualquier enzima que pudiera estar
presente. Después de agitar, se encontró que la LUC no se había
transformado en NOR. Así pues, la presencia de oxígeno solo no es
suficiente para la formación de NOR.
Claims (14)
1. Un método para la producción de una
preparación colorante a partir de raíz de rubia, que comprende la
extracción de la raíz de rubia en agua a una temperatura por debajo
de 75ºC, tal como por debajo de 70ºC, preferiblemente por debajo de
65ºC, al mismo tiempo que se proporciona oxígeno a la mezcla de
reacción de la raíz de rubia en agua, por agitación de la mezcla de
reacción o introducción directa de aire u oxígeno en la mezcla de
reacción para obtener la preparación colorante.
2. Un método según la reivindicación 1, en el
que la extracción se lleva a cabo a temperatura entre 0 y 65ºC.
3. Un método según la reivindicación 1, en el
que la extracción se lleva a cabo en 4 horas.
4. Un método según la reivindicación 1 ó 2, en
el que la extracción se lleva a cabo a una temperatura entre 35 y
65ºC.
5. Un método según la reivindicación 4, en el
que la extracción se lleva a cabo en 30 minutos.
6. Un método según las reivindicaciones
1-5, en el que la reacción se lleva a cabo a un pH
entre 6 y 8.
7. Un método según la reivindicación 6, en el
que la extracción se lleva a cabo en 4 horas.
8. Un método según las reivindicaciones
1-5, en el que la extracción se lleva a cabo a un pH
de aproximadamente 6.
9. Un método según la reivindicación 8, en el
que la extracción se lleva a cabo en 30 minutos.
10. Un método según las reivindicaciones
1-9, en el que la raíz de rubia que se extrae está
seca y en forma de polvo.
11. Un método según las reivindicaciones
7-10, en el que la extracción se lleva a cabo
durante un periodo de al menos 30-45 minutos a una
temperatura de 45ºC.
12. Un método según las reivindicaciones
1-10, en el que la extracción se lleva a cabo
durante un periodo de al menos 30-90 minutos a
temperatura ambiente.
13. Un método según las reivindicaciones
1-12, que comprende además la etapa de separación de
la alizarina de la preparación colorante.
14. Una preparación colorante que se puede
obtener por un método según las reivindicaciones
1-12.
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