PROCESO PARA LA FABRICACION DE INULINA DE ACHICORIA ...

ES 2 203 063 T3
○19
OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
ESPAÑA
11○ Número de publicación: 2 203 063
51○ Int. Cl. 7 : C08B 37/18
A01G 1/00
12○ TRADUCCIÓN DE PATENTE EUROPEA T3
86○ Número de solicitud: 99901596 .9
86○ Fecha de presentación: 13.01.1999
87○ Número de presentación de la solicitud: 1049723
87○ Fecha de publicación de la solicitud: 08.11.2000
54○ Título: Proceso para la fabricación de inulina de achicoria.
30○ Prioridad: 21.01.1998 EP 98870012
45○ Fecha de publicación de la mención BOPI:
01.04.2004
45○ Fecha de la publicación del folleto de la patente:
01.04.2004
73○ Titular/es: Tiense Suikerraffinaderij N.V.
Tervurenlaan, 182
1150 Brussel, BE
72○ Inventor/es: Smits, Georges y
De Leenheer, Leen
74○ Agente: Botella Reyna, Antonio
Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de
la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea
de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se
considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art. 99.1 del
Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).
Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid

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Proceso para la fabricación de inulina de achicoria.
Campo de la invención
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DESCRIPCIÓN
La presente invención se refiere a un proceso para la fabricación de inulina de achicoria, hidrolizados y derivados
de inulina, para el uso de ciertas raíces de achicoria en tales procesos, así como a productos de inulina de achicoria
mejorada, hidrolizados y derivados de inulina de achicoria.
Antecedentes de la técnica anterior
La inulina es un carbohidrato que aparece en muchas plantas y que puede ser producida por ciertas bacterias.
La inulina de origen vegetal consiste en una composición polidispersa de cadenas de oligo- y polisacáridos que
están compuestos de unidades de fructosa unidas una a otra a través de β(2-1) uniones de fructosil-fructosa, y que
en su mayor parte terminan en una unidad de glucosa. La inulina de origen vegetal está por lo general compuesta de
cadenas lineales, aunque puede también contener algunas cadenas ramificadas.
Las fuentes vegetales principales para la inulina son raíces de Achicoria (Cichorium intybus) y tubérculos de
Dahlia y alcachofa de Jerusalén, en los cuales la inulina puede estar presente, respectivamente, en concentraciones
de alrededor de 15 - 18%, 12% y 14 a 18% en peso fresco. La inulina puede ser fácilmente extraída de estas partes
de las plantas, purificada y opcionalmente fraccionada para retirar impurezas, mono- y disacáridos y oligosacáridos
indeseados, para proporcionar diversos grados de inulina.
La inulina puede estar generalmente representada, dependiendo de la unidad de carbohidrato terminal, por las
fórmulas generales GFn y Fm, en las que G representa una unidad de glucosa, F representa una unidad de fructosa, n
es un número entero que representa el número de unidades de fructosa unido a la unidad de glucosa terminal, y m es
un número entero que representa el número de unidades de fructosa unidas una a otra en la cadena de carbohidrato.
El número de unidades de sacáridos (unidades de fructosa y glucosa) en una molécula, es decir los valores n+l y m
en las fórmulas anteriores, son comúnmente referidas como el grado de polimerización, representado por (DP). Con
frecuencia también se usa el parámetro del grado medio (numérico) de polimerización representado por (DP), que es
el valor DPn calculado, después de la hidrólisis completa, según lo siguiente:
DPn =
% total de F
+ 1
% total de G
ya que, en inulinas naturales, la fracción F m va a ser considerada como despreciable (en la ecuación % se refiere
a % p/p). Además, en este cálculo los sacáridos glucosa (G), fructosa (F) y sacarosa (GF), que están presentes en
el polisacárido polidisperso, no se deberían tomar en consideración, y el grado medio de polimerización es de este
modo (DPn) de inulina, aquí intercambiablemente referido brevemente como (DP) de inulina o (DP) [conféreo L. De
Leenheer en “Production and use of inulin”; Carbohydrates as Organic Raw Materials, Vol. III, p. 67-92, (1996)].
Las cadenas de polisacárido de inulina natural de origen vegetal generalmente tienen un grado de polimerización
(DP) que oscila de 3 a alrededor de 100, mientras el (DP) ampliamente depende de la fuente vegetal, la fase de
crecimiento de la planta, el tiempo de recolección, las condiciones de almacenamiento, y las condiciones del proceso
usado para la extracción y purificación de la inulina natural.
Por el término inulina natural se quiere decir aquí inulina que ha sido extraída de plantas o partes de plantas frescas,
sin aplicar ningún proceso para aumentar o disminuir el (DP), mientras se toman precauciones para inhibir la actividad
de la hidrolasa propia de la planta (por ejemplo, brevemente llevando a ebullición el extracto) y para evitar la hidrólisis.
El (DP) de inulina natural de este modo esencialmente corresponde al (DP) de la inulina ya que está presente en la
planta o partes de la planta.
La inulina obtenida de plantas o partes de la planta a través de técnicas de fabricación convencionales, incluyendo
extracción, purificación y aislamiento, sin ningún proceso para aumentar el (DP) de la inulina natural, está expresada
aquí, intercambiablemente como inulina de calidad (DP) estándar o inulina de calidad estándar. Como consecuencia
del proceso de fabricación, el (DP) de inulina de calidad estándar es por lo general alrededor de 1 a 1,5 más bajo que
el (DP) de la inulina natural correspondiente.
Con respecto al grado medio de polimerización (DP) de inulina de achicoria de calidad estándar, se debe hacer
una distinción entre el (DP) específico, que es el (DP) de la inulina obtenido de las raíces de achicoria tratadas en un
momento específico del crecimiento o período de procesamiento, y la media (DP), que es el valor medio del (DP) de
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la inulina obtenida de las raíces de achicoria, tomando en consideración un período de procesamiento predeterminado
contiguo al período de crecimiento. Por el período de procesamiento de las raíces se quiere decir aquí un período
contiguo al período de crecimiento hasta el final del procesamiento de las raíces de achicoria en inulina en una forma
de partículas o hasta una etapa en la producción de inulina en el que el compuesto intermedio obtenido puede ser
almacenado sin degradación. Aquí, el período de procesamiento incluye de este modo el período de recolección que
es el período, siguiente al período de crecimiento, en el que no ocurre ningún alargamiento adicional de la cadena
de inulina (es decir, no hay ningún aumento adicional de (DP) aunque durante el cual las raíces todavía permanecen
en el suelo, así como la recolección como tal, el posible período de almacenamiento de las raíces, que se mantiene
preferiblemente reducido, así como su procesamiento como tal en inulina o hasta una etapa en la producción de
inulina en la que el compuesto intermedio obtenido puede ser almacenada sin degradación, por ejemplo por secado de
pulverización. Por consiguiente, por el procesamiento de las raíces se quiere decir aquí la recolección (incluyendo el
período de recolección y la recolección como tal), el posible almacenamiento y procesamiento como tal, y por raíces
que han sido procesadas se quiere decir aquí la recolección (período de recolección y la recolección como tal), el
posible almacenamiento, y el procesamiento como tal, de las raíces en inulina o en dicho compuesto intermedio.
Como resultado de la estandarización buscada para los productos comerciales, el valor del (DP) de la inulina de
grado estándar comercial comúnmente corresponde al valor de la media (DP) siendo considerado el total del período
de procesamiento, por lo general un período de alrededor de 60 a 90 días.
El grado de polimerización de (DP) de la inulina de achicoria natural oscila desde 3 a alrededor de 70. El (DP)
exacto de la inulina natural procedente de las raíces de achicoria, que ha sido desarrollada según las condiciones
convencionales conocidas, oscila desde alrededor de 10 a 14 (L. De Leenheer, o.c., p. 71), mientras que la media de
(DP) de la inulina de achicoria de calidad estándar conocida, es decir la inulina obtenida de las raíces de achicoria que
se han desarrollado y procesado bajo las condiciones convencionales, conocidas, está en el intervalo de alrededor de 9
a 11, y está típicamente alrededor de 10.
La inulina de las fórmulas generales GFn y Fm que tiene un grado más bajo de polimerización, por lo general
definido como un (DP) < 10, es comúnmente denominada oligofructosa y se refiere en lo sucesivo de forma correspondiente.
La inulina está disponible comercialmente. Por ejemplo, la inulina de achicoria está disponible bajo el nombre
comercial RAFTILINE de ORAFTI, (Bélgica). Los productos típicos RAFTILINE son, por ejemplo, ST, ST-
Gel y GR (es decir toda la inulina de calidad (DP) estándar aunque en una forma física diferente, con una media de
inulina (DP) de alrededor de 10 y que contiene como subproductos un máximo total de alrededor de 8% en peso de
glucosa, fructosa y sucrosa); LS (es decir una inulina de calidad (DP) estándar baja en azúcar con una media (DP) de
inulina de alrededor de 10 pero que contiene como subproductos un total menor que 1% en peso de glucosa, fructosa y
sacarosa); y HP y HP-Gel (es decir ambas inulinas de calidad de alto rendimiento aunque en una forma física diferente,
consistiendo ambas inulinas de alta calidad (DP), fraccionada con una inulina (DP) (no una media de inulina (DP)) de
al menos 23 que están esencialmente libres de los subproductos de glucosa, fructosa y sacarosa).
Aunque la inulina está disponible en escala industrial sólo desde alrededor de 1990 en adelante, se han encontrado
ya aplicaciones industriales importantes en la industria alimentaria y se usa también cada vez más en la industria no
alimentaria.
La inulina es fácilmente dispersable en líquidos acuosos, es pobremente soluble en agua fría aunque bastante soluble
en agua caliente y muestra una buena estabilidad térmica. Dependiendo de la presencia y concentración de los
subproductos, en particular monosacáridos, disacáridos y oligosacáridos, la inulina tiene un sabor que varía desde
ligeramente dulce a prácticamente libre de sabor. La inulina en preparaciones alimentarias, puede, por ejemplo, mejorar
la textura y palatabilidad, y contribuir a dar más cuerpo y una textura cremosa, suave en los productos de bajo
contenido en grasa. La inulina también mejora la estabilidad de emulsiones, dispersiones, mousses, espumas y cremas.
Adicionalmente, según se describe en el documento EP-A-0 607 187, la inulina puede formar con agua una estructura
cremosa, parecida a la grasa, estable (cuando se somete a la mezcla o a las fuerzas cortantes dentro de un cierto
intervalo de concentración y temperatura). Además, la inulina propiamente dicha, es decir cuando no tiene en cuenta
mono- y polisacáridos que están posiblemente presentes como subproductos en el polisacárido polidisperso, tiene un
valor calórico bajo, debido a que cuando es ingerida no se digiere en el intestino delgado de los humanos y muchos
animales vertebrados, aunque entra casi cuantitativamente al intestino grueso donde es fermentada por bacterias, en
particular por bifidobacterias. En vista de sus propiedades únicas, la inulina es ampliamente usada como un sustitutivo
de azúcar bajo en caloría, sustitutivo de grasa y/o agente texturizante en diversos productos alimentarios, por ejemplo
en chocolate y productos de pastelería, en productos horneados y cereales para desayuno, en productos lácteos, tales
como postres, cremas, leches, quesos y yogures, en productos de mesa para untar, en aderezos de ensaladas, en preparaciones
de frutas, en postres congelados, en productos de carne, tales como por ejemplo patés, y en bebidas, como
por ejemplo los descritos en los documentos EP-A- 0 599 830, EP-A- 0 607 187, EP-A- 0 607 189, y EP-A- 0 651
614. Además, la inulina también se usa ampliamente en diversos productos alimentarios.
Además, la inulina que es una fibra dietética natural, ha demostrado tener efectos saludables deseados en humanos
y muchos animales vertebrados, tales como por ejemplo efectos prebióticos beneficiosos, en vista de lo cual la inulina
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es ya ampliamente usada en alimentos y bebidas para mejorar el funcionamiento del sistema digestivo, incluyendo la
estimulación del crecimiento, metabolismo y actividad de las bifidobacterias mientras que reduce las menos deseables
bacterias intestinales.
Se ha descrito también que la inulina tiene efectos beneficiosos sobre el metabolismo de los lípidos y tiene efectos
profilácticos y terapéuticos, por ejemplo sobre la génesis y desarrollo del cáncer de mama (EP-A-0 692 252) y cáncer
de colon en humanos y animales no rumiantes (EP 97870069.8).
Adicionalmente, se usan grandes cantidades de inulina como materia prima para la fabricación de oligofructosa y
fructosa, productos que se usan ampliamente en la industria alimentaria, por ejemplo en la fabricación de productos
lácteos y bebidas.
Además, la inulina se usa como materia prima para la fabricación de diversos derivados químicos.
En el presente se acepta generalmente que, comparado con las aplicaciones actuales y cantidades usadas, la inulina
como tal y como materia prima tiene todavía un potencial mucho más amplio.
La fuerza de las propiedades más tecnológicas y nutricionales y los efectos de inulina, así como su adaptabilidad
como materia prima para la fabricación de oligofructosa, fructosa y derivados de inulina, son en su mayor parte
proporcionales a su grado medio de polimerización (DP): mientras más alto el (DP), mejor.
Se han descrito ya diversos procesos para la fabricación de inulina desde las fuentes vegetales, que incluyen extracción,
purificación y fraccionamiento.
En el documento US 4.285.735, W.A. Mitchell y col. describen un proceso para la fabricación de inulina cristalina
a partir de los tubérculos de Dahlia que comprende una primera etapa de aislamiento en la que los tubérculos son
finamente triturados y las substancias insolubles en agua son retiradas de las substancias solubles en agua; una etapa
siguiente en la que se somete a ebullición la fase acuosa obtenida durante unos pocos minutos, seguido de la retirada de
la materia coagulada, la concentración de la solución clarificada a 40 - 70% de contenido de materia seca, sembrando
con cristales de inulina, enfriando y almacenando durante alrededor de 12 horas de 1º a 15ºC; y una etapa final, en la
que la inulina cristalina resultante es aislada desde el licor madre y secada. No se ha descrito ningún rendimiento o
grado medio de polimerización de la inulina cristalina seca.
En el documento WO 94/12541 de Raffinerie Tirlemontoise S.A., se describe un proceso para retirar en gran parte
glucosa, fructosa y sacarosa de la inulina de achicoria de calidad estándar vía técnicas de cromatografía de columna. El
proceso comprende cargar una columna que contiene una resina de intercambio de catión con una solución de inulina,
meta estable, acuosa que contiene 20-40% en peso de materia seca, seguido por la elusión con agua preferiblemente a
65 - 75ºC, y rendimientos de inulina con una concentración total de dichos azúcares por debajo de 1% en peso. Esta
inulina de calidad estándar baja en azúcar tiene un (DP) de alrededor de 10, que esencialmente corresponde al (DP) de
la inulina de partida de achicoria.
Puesto que muchas propiedades de inulina están favorablemente influenciadas por un aumento de su grado medio
de polimerización, diversos procesos han sido ya desarrollados para la preparación de inulina a partir de fuentes
vegetales con un (DP) que es mayor que el (DP) de la inulina natural correspondiente.
Un método, mencionado en la solicitud de patente internacional WO 96/01849, consiste en la precipitación fraccionada
de inulina desde una solución acuosa por disminución gradual de la solubilidad de inulina en la solución a
través de la adición de un alcohol más bajo. Las cadenas de polisacáridos más largas precipitan antes de las más cortas
y pueden ser separadas de la última aislándolas de la mezcla, opcionalmente en diversas fracciones, por filtración o
centrifugación. En consecuencia, se obtiene un producto bastante puro con un más alto (DP) que el (DP) de la inulina
de partida. Sin embargo, el proceso es complejo y laborioso y el rendimiento es muy bajo, lo que hace que el método
no sea técnica y económicamente atractivo para una fabricación a escala industrial.
Adicionalmente, la inulina con un más alto (DP) que la inulina de fuente natural puede ser preparada por técnicas
de cristalización fraccionada clásica. Tal método está por ejemplo descrito en Le Sillon Belge, 24 de abril, (1989),
según el cual la solución de inulina polidispersa acuosa templada es gradualmente enfriada usando temperaturas de
límite máximo entre 40ºC y 10ºC, cuando sea necesario en reacciones de injertos con cristales de inulina. Puesto que
las moléculas de inulina con un más alto grado de polimerización son menos solubles que aquellas con un grado más
bajo de polimerización, las primeras se precipitarán antes que las últimas, permitiendo de este modo separarlas una
de otra y aislarlas de la mezcla por filtración o centrifugación. Siendo el método laborioso no es económicamente
atractivo y difícilmente adecuado para la fabricación a escala industrial.
Se ha descrito un método similar por E. Berghofer (Inulin and inulin containing crops, Ed. A. Fuchs, Elseviers Sc.
Publ., p. 77, (1993), según el cual una solución acuosa de inulina de achicoria polidispersa es sometida a cristalización
con una configuración de enfriamiento lento (3ºC/hora desde 95ºC a 4ºC) bajo la adición de cristales de injerto. Las
cadenas de inulina más largas que precipitan antes que las más cortas, la primera puede ser separada de la última y son
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aisladas por filtración o centrifugación. El método, sin embargo, sufre de desventajas que son comparables a las del
método descrito en Le Sillon Belge, indicado más arriba.
Según un método adicional, descrito en el documento EP 0 627 490 de Südzucker AG., la inulina natural polidispersa
es tratada con enzima de inulinasa para descomponer la fracción de inulina con un bajo grado de polimerización,
aumentando de este modo el (DP) de la fracción de inulina restante. Los productos de degradación formados, esencialmente
glucosa y fructosa, tienen que ser eliminados por una etapa de purificación suplementaria, que constituye
una desventaja técnica y económica.
En el documento WO 96/01849 de Tiense Suikerraffinaderij, se describe un proceso económicamente más atractivo
para la fabricación a escala industrial de inulina con un grado de medio de polimerización que es casi el doble o aún
mayor, que el (DP) de la inulina de partida. El proceso comprende una cristalización dirigida de inulina a partir de
una solución acuosa meta estable de una inulina de partida polidispersa, produciendo una suspensión de partículas de
inulina cristalizadas. Típicamente dicha inulina de partida es inulina de achicoria bruta, es decir inulina extraída de
raíces que ha sido posteriormente sometida a un tratamiento de depuración (es decir un tratamiento que comprende un
baño de cal, carbonatación y filtración) o inulina de achicoria de calidad estándar con un (DP) de alrededor de 10. Las
partículas de inulina formadas son aisladas por filtración o centrifugación. Antes del secado, son lavadas con agua fría
desmineralizada que elimina la mayor parte de las impurezas restantes, mono- y disacáridos, así como la mayor parte
de los polisacáridos (DP

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(que tiene un (DP) de alrededor de 10), (iii) la necesidad de incluir una etapa de fraccionamiento en el proceso de
fabricación de la inulina de achicoria cuando, por ejemplo por razones tecnológicas o nutricionales, se requiere la
inulina con un (DP) que es más alto que el (DP) de alrededor de 10 de la inulina de achicoria estándar conocida, (iv)
los rendimientos más bien pobres de los procesos de fraccionamiento conocidos que conducen a la inulina con un
(DP) más alto cuando la inulina de achicoria de calidad estándar (con una media de (DP) de alrededor de 10) se usa
como inulina de partida, y (v) la situación económica poco atractiva de las plantas para el procesamiento de las raíces
de achicoria. Estas plantas son comúnmente operadas durante sólo unos pocos meses al año y están dimensionadas
para procesar una cantidad grande de raíces de achicoria en un período de tiempo muy limitado. El procesamiento
como tal de las raíces para la fabricación de inulina o de un compuesto intermedio como se mencionó anteriormente,
comúnmente toma alrededor de un día, mientras que el período de procesamiento, incluyendo la recolección (período
de recolección y recolección como tal), almacenamiento y procesamiento como tal, de las raíces, comúnmente dura
alrededor de 60 a alrededor de 90 días.
Objetos de la invención
La presente invención pretende resolver uno o más de dichos problemas, entre otros, proporcionando un nuevo
proceso para la fabricación de inulina de achicoria. En particular, la invención pretende proporcionar un proceso para
la fabricación de inulina de achicoria, hidrolizados parciales, hidrolizados completos y derivados de inulina, a partir
de las raíces de achicoria con un período de crecimiento y/o un procesamiento que parcial o totalmente cae fuera de
los convencionales. Adicionalmente, la invención pretende proporcionar un proceso para la fabricación de inulina de
achicoria de calidad estándar con una media de (DP) incrementada comparada con la inulina de achicoria de calidad
estándar conocida mientras posiblemente proporciona ventajas económicas y técnicas adicionales, para proporcionar
una inulina de achicoria de calidad estándar mejorada y usos de la misma, así como también proporcionar un proceso
para la fabricación de inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento con un rendimiento incrementado. Adicionalmente,
la invención pretende proporcionar un proceso mejorado para la fabricación de hidrolizados y derivados de
inulina de achicoria.
Descripción de la invención
La producción de inulina de achicoria es un proceso activado enzimáticamente en el que está involucrado el así
llamado gen SST y gen FFT del genoma de la achicoria.
Los códigos del gen SST para una enzima transferasa que cataliza la reacción de transferencia de la fructosa a partir
de la sacarosa sintetizada por la planta de achicoria, para formar una oligofructosa de (DP) más baja (principalmente
GF 2), según se representa esquemáticamente en la ecuación (1) más abajo, en la que G, F y GF respectivamente
representan una unidad de glucosa, fructosa y sacarosa, y GFF representa la oligofructosa GF 2 de (DP) más abajo:
GF + GF ——–> GFF + G (1)
Los códigos del gen FFT para una enzima transferasa que cataliza la transferencia de fructosa a partir de una
oligofructosa, por lo general una oligofructosa GF2, a otra, que resulta en el aumento por una unidad de (DP) del
substrato de oligofructosa, finalmente da por resultado cadenas de inulina de la fórmula general GF n con un (DP) >
10, según se representa esquemáticamente en la ecuación (2a, 2b, y 2c) más abajo, en la que G, F, n y GFF tienen el
significado definido anteriormente y GFFF, GFFFF, GFn−1 y GFn representan un oligosacárido o polisacárido (inulina)
que depende del valor de n:
GFF + GFF ——–> GFF + GF (2a)
GFF + GFFF ——–> GFFFF + GF (2b)
GFF + GF n−1 ——–> GF n + GF (2c)
Por otro lado, se conoce que las cadenas de inulina pueden también sufrir degradación en las raíces de achicoria
con posterioridad a su síntesis.
Se ha encontrado ahora que la degradación es principalmente catalizada por una o más enzimas con actividad de
exohidrolasa (en lo adelante referida como enzyma exohidrolasa) codificada por uno o más genes FEH (en lo adelante
referido como gen FEH) del genoma de la achicoria.
La degradación que ocurre a través de una reacción repetitiva, puede esquemáticamente ser representada por la
ecuación (3a) y (3b) más abajo, en la que G, F, GF n y n tienen los significados definidos anteriormente:
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GFn ——–> GFn−1 + F (3a)
GH n−1 ——–> GF n−2 + F ; etc. (3b)
Los inventores han encontrado ahora que la actividad del gen FEH en la planta de achicoria, y de este modo la
producción de enzima exohidrolasa y la correspondiente degradación de cadenas de inulina en las raíces de achicoria
son esencialmente activadas por la aparición de condiciones de baja temperatura durante el período de procesamiento
y durante una gran parte del período de crecimiento de las raíces, particularmente desde el comienzo del tercer mes
del período de crecimiento en adelante.
Por dichas condiciones de baja temperatura se quiere decir no sólo aquellas condiciones de temperatura en las que
las raíces de achicoria se han congelado (es decir condiciones en las cuales se destruyen las células de las plantas en
las raíces), sino también aquellas en las que las raíces se congelan (es decir condiciones en las cuales las células en
las raíces no se destruyen, sino en las que, como consecuencia de la actividad del gen FEH, se pone en marcha un
metabolismo alterado según el cual las raíces comienzan a metabolizar las moléculas de inulina). Dichas condiciones
de baja temperatura son, en particular, condiciones correspondientes a una temperatura en protección termométrica
por debajo de alrededor de menos 1ºC que corresponde a una temperatura de alrededor de menos 3ºC a menos 5ºC en
la superficie del suelo.
Se puede encontrar fácilmente si el gen FEH en las raíces de achicoria se ha activado o no, debido a que la
activación del gen FEH está marcada por un aumento significativo en la concentración de fructosa en las raíces de
achicoria (véase la ecuación (3a) y (3b) anteriormente expuesta).
Tomando en consideración lo anteriormente expuesto, los inventores han encontrado que en las regiones apropiadas
para el crecimiento de achicoria las cuales además tienen las condiciones de temperatura climatológicas apropiadas,
las raíces de achicoria se pueden desarrollar y procesar en inulina o en hidrolizados o derivados de inulina, fuera de
los períodos de procesamiento y crecimiento convencionales, conocidos. También se ha encontrado que los productos
de inulina de achicoria mejorados, particularmente la inulina de achicoria de calidad estándar mejorada, se pueden
obtener así como los hidrolizados y derivados mejorados de dicha inulina, a partir de las raíces de achicoria que han
sido desarrolladas y procesadas en dichas regiones bajo dichas condiciones de temperatura climatológicas apropiadas.
Por regiones apropiadas se quiere decir aquí regiones que presentan las condiciones conocidas para el crecimiento
de achicoria, tal como, por ejemplo, condiciones con relación al suelo y la humedad.
Por condiciones de temperatura climatológicamente apropiadas se quiere decir condiciones que son tales que el
gen FEH en las raíces de achicoria no es activado por la aparición de condiciones de baja temperatura según se define
anteriormente.
Basado en las investigaciones anteriores, aunque no deseando que se limite por cualquier teoría establecida anteriormente,
se proporciona por la presente invención una solución a uno o más de los problemas antes mencionados
con relación a la provisión de inulina de achicoria, hidrolizados y derivados de inulina.
En consecuencia, en una primera realización de la invención, se proporciona un proceso para la fabricación de inulina
de achicoria, hidrolizados de inulina o derivados de inulina, a partir de raíces de achicoria a través de técnicas de
fabricación convencionales, en las que la materia prima para el proceso son raíces de achicoria desarrolladas en regiones
apropiadas y que han sido desarrolladas y procesadas bajo condiciones de temperatura climatológicas apropiadas
las cuales son tales que durante un período de al menos desde el comienzo del tercer mes del período de crecimiento
hasta el final del procesamiento de las raíces de achicoria el gen FEH en las raíces de achicoria no ha sido activado
(es decir, no activado en absoluto o no activado hasta un grado importante) por la aparición de condiciones de baja
temperatura, dichas raíces de achicoria han tenido un período de crecimiento de al menos 150 días, preferiblemente de
al menos 160 días, más preferiblemente de alrededor de 180 días, y dicha achicoria ha sido sembrada en el hemisferio
norte dentro de un período seleccionado a partir de los períodos que van desde el 1 de diciembre hasta el 14 de marzo,
desde el 15 de mayo hasta el 31 de mayo, y desde el 1 de junio, preferiblemente desde el 15 de junio hasta el 30 de
noviembre, siempre que cuando se ha sembrado dicha achicoria en el período del 15 de mayo hasta el 31 de mayo o
del 1 de junio hasta 14 de junio, las raíces de achicoria han tenido un período de crecimiento de al menos 180 días, o en
el hemisferio sur dentro de un período seleccionado a partir de los períodos que van desde el 1 de junio hasta el 14 de
septiembre, desde el 15 de septiembre hasta el 30 de septiembre, desde el 1 de octubre hasta el 14 de noviembre, desde
el 15 de noviembre hasta el 30 de noviembre, y desde el 1 de diciembre, preferiblemente desde el 15 de diciembre
hasta el 31 de mayo.
En una realización preferida, las condiciones de temperatura climatológicas son tales que el gen FEH no es activado
durante un período de procesamiento de 60 días, más preferiblemente 90 días contiguos al período de crecimiento.
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En una realización preferida, la inulina de achicoria es inulina de achicoria de calidad estándar con un (DP) de al
menos alrededor de 10, inulina de achicoria de calidad estándar baja en azúcar con un (DP) de al menos alrededor de
10, o inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento con un (DP) de al menos alrededor de 20.
En una realización preferida adicional, la inulina de achicoria es inulina de achicoria de calidad estándar mejorada
(que es inulina de achicoria de calidad estándar con una media de (DP) de al menos 12, más preferiblemente de al
menos 14), inulina de achicoria de calidad estándar baja en azúcar mejorada (la cual es inulina de achicoria de calidad
estándar baja en azúcar con una media de (DP) de al menos 12, preferiblemente de al menos 14), o inulina de achicoria
de calidad de alto rendimiento mejorada (la cual es una inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento con una
media de (DP) de al menos 20, preferiblemente al menos 23, más preferiblemente al menos 25), siendo tomada la
media de (DP) sobre un período de procesamiento de al menos 60 días. Para preparar inulina con una media de (DP)
siendo tomada en un período de procesamiento determinado, los lotes de inulina obtenidos durante cada período son
combinados, por ejemplo por mezclado.
En una realización preferida adicional, el proceso rinde una inulina de hidrolizado parcial siendo preferiblemente
una composición de oligofructosa o un hidrolizado completo de inulina siendo una composición de fructosa, en
particular un sirope de fructosa rico en fructosa.
Los inventores adicionalmente han encontrado que, en regiones apropiadas, bajo condiciones de temperatura climatológicas
apropiadas, las raíces de achicoria pueden ser desarrolladas y procesadas en inulina, incluyendo un período
de crecimiento de la achicoria de al menos 160 días, preferiblemente de alrededor de 180 días, y un período de procesamiento
de las raíces de al menos 60 días, preferiblemente de alrededor de 90 días, sin que ocurra una considerable
degradación de la cadena de inulina en las raíces, y que a partir de las raíces de achicoria desarrolladas y procesadas
bajo estas condiciones de temperatura climatológicas apropiadas, se puede obtener inulina de achicoria de calidad
estándar mejorada a través de las técnicas de fabricación convencionales, sin ningún fraccionamiento, con una media
de (DP) siendo considerado en un período de procesamiento de al menos 60 días, preferiblemente de 90 días, que es
al menos 20% más alta, por lo general desde 30 a 50% más alta, y típicamente alrededor de 40% más alta, que la
media de (DP) siendo considerado en un período de procesamiento correspondiente de inulina de achicoria de calidad
estándar conocida.
Por dichas condiciones de temperatura climatológicas apropiadas en esta realización se quiere decir condiciones
en las que el gen FEH en las raíces de achicoria no es activado (es decir no activado en absoluto o no activado a un
grado importante) por la aparición de dichas condiciones de baja temperatura dentro de un período de al menos 220,
preferiblemente al menos 240, días consecutivos inmediatamente antes del final del procesamiento de las raíces.
Por inulina de achicoria de calidad estándar conocida se quiere decir aquí inulina obtenida por técnicas de fabricación
convencionales (sin una etapa de proceso para aumentar el (DP) de la inulina natural) a partir de las raíces de
achicoria que han sido desarrolladas y procesadas bajo condiciones de temperatura climatológicas convencionales.
Por condiciones de temperatura climatológicas convencionales se quiere decir aquí condiciones en las que dentro
de un período menor que 220 días consecutivos inmediatamente antes del final del procesamiento de las raíces, han
ocurrido las condiciones de baja temperatura las cuales activan el gen FEH en las raíces de achicoria hasta un grado
importante.
Mientras que la inulina de calidad estándar conocida comúnmente tiene una media de (DP) (sobre un período de
procesamiento de al menos 60 días) de alrededor de 10, la inulina de calidad estándar mejorada a partir de raíces
de achicoria desarrolladas y procesadas bajo dichas condiciones climatológicas apropiadas tiene una media de (DP)
(sobre un período de procesamiento de al menos 60 días), de al menos 12, por lo general de 13 a 16 y típicamente de
al menos 14.
En consecuencia, en una realización adicional de la presente invención, se proporciona un proceso para la fabricación
de inulina de achicoria de calidad estándar mejorada a partir de raíces de achicoria a través de técnicas de
fabricación convencionales, en las que la materia prima para el proceso son raíces de achicoria desarrolladas en regiones
apropiadas y que han sido desarrolladas y procesadas bajo condiciones de temperatura climatológicas apropiadas
en las que, dentro de un período de al menos 220, preferiblemente de al menos 240, días consecutivos inmediatamente
antes del final del procesamiento de las raíces, no han ocurrido condiciones de baja temperatura que hayan activado
el gen FEH en las raíces de achicoria, dichas raíces han tenido un período de crecimiento de al menos 160 días, el
gen FEH en las raíces de achicoria no ha sido activado por la aparición de condiciones de baja temperatura dentro
del período de al menos el comienzo del tercer mes del período de crecimiento hasta el final del procesamiento de
las raíces, y el producto obtenido es inulina de achicoria de calidad estándar mejorada con una media de (DP) siendo
considerado un período de procesamiento de al menos 60 días contiguos al período de crecimiento, la cual es de al
menos 12, por lo general de 13 a 16, y preferiblemente al menos 14.
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En una realización preferida de dicho proceso, las condiciones de temperatura climatológicas son tales que no
ocurren condiciones de baja temperatura que activen el gen FEH en las raíces de achicoria dentro de un período total
de al menos 270 días consecutivos, más preferiblemente de al menos 300 días consecutivos, inmediatamente antes del
final del procesamiento de las raíces, y más preferiblemente dentro de un período que cubre un año completo.
En una realización preferida adicional de dicho proceso para la fabricación de inulina de achicoria de calidad
estándar mejorada, la achicoria ha sido sembrada en el hemisferio norte al menos dentro de un período seleccionado
a partir de los períodos que van desde el 1 de diciembre hasta el 14 de marzo, desde el 15 de marzo hasta el 14 de
mayo, desde el 15 de mayo hasta el 31 de mayo, y desde el 1 de junio hasta el 30 de noviembre, o en el hemisferio
sur al menos dentro de un período seleccionado de los períodos que van desde el 1 de junio hasta 14 de septiembre,
desde el 15 de septiembre hasta el 14 de noviembre, desde el 15 de noviembre hasta el 30 de noviembre y desde el 1
de diciembre hasta el 31 de mayo.
En los procesos según la invención las condiciones de temperatura climatológicas apropiadas son preferiblemente
tales que durante el período pertinente inmediatamente antes del final del procesamiento de las raíces de achicoria la
temperatura en la protección termométrica no ha caído por debajo de menos 1ºC, lo cual por lo general corresponde a
una temperatura de superficie del suelo de alrededor de menos 3ºC a menos 5ºC. Más preferiblemente, la temperatura
en la protección termométrica no ha caído por debajo de 0ºC, por lo general correspondiendo a la temperatura de
superficie del suelo de alrededor de menos 2ºC a menos 4ºC. Más preferiblemente, la temperatura en la protección
termométrica no ha caído por debajo de más 3ºC.
Los inventores han encontrado que las regiones apropiadas para el crecimiento de achicoria las cuales presentan,
además de las condiciones conocidas para el crecimiento de achicoria, dichas condiciones de temperatura climatológicas
apropiadas, existen en ciertas regiones de USA, Europa, África, América del Sur, Australia y Asia. Típicamente,
tales regiones apropiadas con las condiciones de temperatura climatológicas apropiadas se encuentran en la región
californiana de USA, en ciertos valles de Chile, y en ciertas regiones marítimas de Europa, Turquía, China, India,
Marruecos, Argelia y Sur África.
Bajo las condiciones de temperatura climatológicas apropiadas según la presente invención, el rendimiento de
las raíces de achicoria por hectárea (que va desde alrededor de 25 a 100 ton/hectáreas) así como el contenido total
de carbohidratos y el contenido de inulina en las raíces (que va desde, respectivamente, desde alrededor de 14% a
alrededor de 20% y desde alrededor de 13 a alrededor de 19% por peso de las raíces frescas), son comparables a las
observadas para raíces de achicoria que crecen bajo condiciones de temperatura climatológicas convencionales.
El proceso anteriormente mencionado según la invención no sólo proporciona una nueva inulina de achicoria de
calidad estándar mejorada, que tiene propiedades mejoradas dando por resultado desde su más alto (DP) comparado
con la inulina de achicoria de calidad estándar conocida, aunque también proporciona materia prima o compuestos intermedios
mejorados, tales como soluciones o concentrados de inulina depurada, inulina refinada o inulina purificada,
para la fabricación según las técnicas convencionales de inulina de calidad especial, tal como inulina de achicoria de
calidad estándar baja en azúcar mejorada e inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento mejorada, hidrolizados
y derivados de inulina.
Las etapas de los diversos procesos de los procesos anteriormente mencionados para la fabricación de inulina
de calidad estándar, de calidad estándar mejorada, de calidad estándar baja en azúcar, de calidad estándar baja en
azúcar mejorada, de calidad de alto rendimiento, e inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento mejorada, de
hidrolizados parciales o completos y derivados de inulina de calidad estándar y de inulina de achicoria de calidad
mejorada, pueden ser realizados por técnicas que son bien conocidas en la técnica, algunas de las cuales corresponden
bien a técnicas comúnmente usadas en la fabricación de azúcar a partir de azúcar de remolacha o caña.
En una forma de ejecución típica de dichos procesos para la fabricación de respectivamente, inulina de achicoria
de calidad estándar e inulina de achicoria de calidad estándar mejorada, las técnicas de fabricación convencionales
comprenden las siguientes etapas consecutivas:
(i) aislamiento de la inulina a partir de las raíces de achicoria, proporcionando una solución acuosa de inulina
bruta;
(ii) purificación de la inulina bruta obtenida en la etapa (i), produciendo una solución acuosa de inulina purificada,
opcionalmente seguida por concentración de esta solución por la retirada parcial del agua produciendo
un concentrado de inulina purificado; y
(iii) aislamiento de la inulina a partir de la solución acuosa o concentrado de inulina purificada obtenida en la
etapa (ii), produciendo respectivamente inulina de achicoria de calidad estándar e inulina de achicoria de
calidad estándar mejorada, en partículas.
Las técnicas adecuadas para el aislamiento de inulina a partir de raíces de achicoria comprenden, por ejemplo,
trituración y molturación húmeda o molienda de las raíces de achicoria o preferiblemente, extracción de la inulina a
partir de raíces de achicoria cortadas en láminas o desmenuzada recientemente con agua caliente.
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Las técnicas adecuadas para la purificación de la inulina bruta obtenida en la etapa (i) comprenden, por ejemplo,
depuración del líquido acuoso obtenido en la etapa (i) (comprendiendo por ejemplo tratamiento en baño de cal y carbonatación
u otra técnica de floculación y filtración), seguido por el refinado (comprendiendo por ejemplo tratamiento
sobre intercambiadores de iones, tratamiento con carbón activado y filtración, o ultrafiltración), mientras que la solución
puede ser concentrada por la retirada parcial del agua por medio de calor y/o presión reducida. El aislamiento de
la inulina de achicoria de calidad estándar o inulina de achicoria de calidad estándar mejorada en forma de partículas
a partir de la solución acuosa o concentrado de inulina purificada obtenida en la etapa (ii) anteriormente mencionada
es típicamente realizado por secado por pulverización, como por ejemplo como se describe en el documento WO
94/19973.
En un aspecto adicional de la invención, se proporciona un proceso para la fabricación de inulina de achicoria de
calidad estándar baja en azúcar, que contiene en total menos del 1% en peso de sacarosa y sacáridos monoméricos, en
el que la inulina de achicoria de calidad estándar mejorada obtenida en la etapa (iii) del proceso antes mencionado o
una solución o concentrado de inulina purificada obtenida en la etapa (ii) del proceso antes mencionado, se usa como
una materia prima, y es, según las técnicas de fabricación conocidas, sujeta a las etapas consecutivas siguientes:
(iv) retirada de la sacarosa y sacáridos monoméricos, produciendo un concentrado o solución de inulina de
calidad estándar baja en azúcar, y
(v) aislamiento de la inulina de calidad estándar baja en azúcar en forma de partículas a partir de la solución o
concentrado obtenidos en la etapa (iv),
produciendo inulina de achicoria de calidad estándar baja en azúcar con una media de (DP), siendo considerada
sobre un período de procesamiento de al menos 60 días, de al menos 12, típicamente de 13 a 16, preferiblemente de al
menos 14.
Dicha retirada de sacarosa y sacáridos monoméricos se puede realizar, por ejemplo según se describe en la solicitud
de patente PCT WO 94/12541, a través de la cromatografía de columna de una solución meta-estable, acuosa, de la
inulina de partida, mientras que la inulina de achicoria de calidad estándar baja en azúcar mejorada obtenida puede ser
aislada en forma de partículas a través del secado por pulverización, por ejemplo según se describe en la solicitud de
patente PCT WO 94/19973.
Además, los inventores también han encontrado que comenzando a partir de inulina de achicoria de calidad estándar
mejorada o a partir de sus compuestos intermedios de inulina depurada, o solución o concentrado de inulina
purificada obtenida en la etapa (ii) del proceso antes mencionado según la invención, y teniendo un (DP) de al menos
12, el rendimiento de inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento obtenido a través de las técnicas de fraccionamiento
convencionales se aumenta significativamente comparado con el rendimiento obtenido por dichas técnicas
convencionales cuando la inulina de calidad estándar conocida o su compuesto intermedio, depurado o una solución o
concentrado de inulina refinada con un (DP) de alrededor de 10, se usa como materia prima.
Por inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento se quiere decir aquí inulina que ha sido sometida a uno o
más procesos de fraccionamiento para aumentar el (DP) de la inulina de partida para alcanzar un (DP) de al menos 20.
Mientras que comúnmente se obtiene un rendimiento de inulina de calidad de alto rendimiento de alrededor de
30% a alrededor de 35% (calculado sobre la materia seca de la materia prima) a través de técnicas convencionales
comenzando a partir de inulina de achicoria de calidad estándar conocida o compuesto intermedio depurado correspondiente
o inulina de achicoria refinada con un (DP) de alrededor de 10, como por ejemplo el descrito en la solicitud
de patente PCT WO 96/01849, se obtiene un rendimiento de 40% o más de inulina de calidad de alto rendimiento de
un (DP) de al menos 20 por dichas técnicas convencionales cuando se obtiene la inulina de calidad estándar mejorada
o su compuesto intermedio, depurada o refinada en el proceso según la presente invención con un (DP) de al menos
12, preferiblemente de al menos 14, es usada como una materia prima.
En consecuencia, en un aspecto adicional del objeto de la invención, se proporciona un proceso mejorado para la
fabricación de inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento con un (DP) de al menos 20 que está esencialmente
libre de sacáridos monoméricos de bajo peso molecular, sacáridos diméricos y oligofructosa, y esencialmente libre de
colorantes, sales, proteínas, ácidos orgánicos y auxiliares tecnológicos tales como productos que afectan la solubilidad,
en los que la inulina de achicoria de calidad estándar mejorada o su compuesto intermedio, la solución o concentrado
de inulina refinada o depurada, obtenida en la etapa (ii) del proceso anteriormente mencionado según la invención, con
un (DP) de al menos 12, se usa como una materia prima y está sujeta según las técnicas de fabricación conocidas a las
etapas consecutivas siguientes:
(vi) fraccionamiento, y
(vii) aislamiento en forma de partículas de la inulina de calidad de alto rendimiento a partir del producto fraccionado
obtenido en la etapa (vi), de ese modo produciendo inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento
con un (DP) de al menos 20 en un rendimiento de 40% o más basado en la inulina de partida.
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En una realización preferida, se obtiene la inulina de calidad de alto rendimiento con un rendimiento de 45% y
tiene un (DP) entre 20 y 35, preferiblemente de al menos 23.
En otra realización preferida del proceso anteriormente mencionado, la materia prima, la inulina de achicoria de
calidad estándar mejorada o un compuesto intermedio de la misma, tal como inulina de achicoria refinada o depurada,
tiene una media de (DP) de al menos 14, y el producto obtenido es inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento
mejorada, que es obtenida con un rendimiento de más de 40%, preferiblemente al menos 45%, típicamente entre
alrededor de 45% y 50%, basado en la materia prima, con una media de (DP), siendo considerado un período de
procesamiento de al menos 60 días, de al menos 23, preferiblemente de al menos 25.
Las etapas del proceso anteriormente mencionado para la fabricación de inulina de achicoria de calidad de alto
rendimiento mejorada o de calidad de alto rendimiento se pueden realizar según las técnicas convencionales que son
bien conocidas en la técnica. El fraccionamiento es preferiblemente realizado a través de cristalización dirigida de una
solución de inulina metaestable acuosa, produciendo una suspensión acuosa de inulina fraccionada. El aislamiento
de la inulina fraccionada en forma de partículas a partir de dicha suspensión se realiza comúnmente por filtración,
centrifugación o técnicas similares, por lo general seguidas por lavado con agua y secado de las partículas aisladas,
según por ejemplo como se describe en la Solicitud de Patente PCT WO 96/01849. Cuando se usa la inulina depurada
como una materia prima puede ser beneficioso incluir una etapa de refinamiento en el proceso de fraccionamiento.
Opcionalmente, la inulina de calidad de alto rendimiento mejorada o inulina de calidad de alto rendimiento obtenida
puede ser transformada en una forma de polvo compuesto de partículas y/o agregados o conglomerados, diluyendo
la inulina de calidad de alto rendimiento aislada con agua seguida de secado por pulverización según las técnicas
conocidas, como por ejemplo las descritas en las solicitudes de patente PCT WP 94/19973 y WO 96/01849.
Adicionalmente, la inulina de achicoria obtenida según la presente invención puede opcionalmente estar asociada
en la etapa de aislamiento de la inulina en partículas o en una etapa adicional, a otro alimento, o componentes alimentarios,
tales como por ejemplo, sacarosa, edulcorantes de alta intensidad, productos lácteos, y extractos de café, cacao
o té, a través de las técnicas conocidas, por ejemplo por secado por copulverización según se describe en el documento
EP 96870099.7.
En un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un proceso mejorado para la fabricación de una
composición de oligofructosa polidispersa, por técnicas conocidas a partir de la inulina, por ejemplo por hidrólisis
enzimática o ácida, parcial de la inulina y la posterior purificación, por ejemplo según se describe en la solicitud
de patente PCT/BE 97/00087, en la que la inulina de achicoria de calidad estándar mejorada con un (DP) de al
menos 12, preferiblemente de al menos 14, o compuesto intermedio, solución o concentrado de inulina refinada o
depurada, obtenida en un proceso según la presente invención descrita anteriormente, se usa como una materia prima y
la composición de oligofructosa polidispersa obtenida tiene un (DP) en el intervalo de 2 a 10 y contiene al menos 90%,
calculado sobre la materia seca, cadenas de polisacáridos de fórmula F m y GF n en la que G y F tienen el significado de
una unidad de glucosa y unidad de fructosa, respectivamente, y n y m son números enteros.
En un aspecto adicional del contenido de la invención, se proporciona un proceso mejorado para la fabricación según
las técnicas conocidas de una composición de fructosa por hidrólisis completa de inulina de achicoria, por ejemplo
por hidrólisis enzimática o ácida, seguida de purificación, por ejemplo, según se describe en la solicitud de patente EP
97870111.8, en la que la inulina de achicoria de calidad estándar mejorada con un (DP) de al menos 12, preferiblemente
de al menos 14, o su compuesto intermedio, solución o concentrado de inulina refinada o depurada, obtenida en
el proceso anteriormente mencionado según la presente invención, se usa como una materia prima, produciendo de ese
modo directamente, es decir sin una etapa de fraccionamiento, una composición de fructosa por ejemplo un sirope de
fructosa, que contiene al menos 89% de fructosa en peso, calculado sobre materia seca. En la composición de fructosa
obtenida por la relación F/G es mayor que en una composición de fructosa obtenida por técnicas convencionales a
partir de inulina de calidad estándar o a partir de su compuesto intermedio, solución o concentrado de inulina refinada
o depurada.
En incluso otro aspecto del contenido de la invención, se proporciona un proceso para la fabricación según las
técnicas conocidas de derivados mejorados de inulina, por ejemplo por eterificación, esterificación, carboximetilación,
etoxilación con óxido de etileno, cationización o reticulación, en los que la inulina de achicoria de calidad estándar
mejorada o su compuesto intermedio, solución o concentrado de inulina refinada o depurada, o inulina de calidad
de alto rendimiento obtenida en el proceso según la presente invención descrita aquí antes, se usa como una materia
prima.
Según otra realización, la presente invención se refiere a la inulina de achicoria de calidad estándar mejorada
con, expresado en materia seca, un contenido de inulina de al menos alrededor de 92% en peso y un contenido total
máximo de glucosa, fructosa y sacarosa de 8% en peso, y con una media de (DP) (después del procesamiento) -
siendo considerado un período de procesamiento de las raíces de achicoria usadas como materia prima en el proceso
de fabricación de dicha inulina de al menos 60 días, preferiblemente de al menos 90 días - de al menos 12, típicamente
de 13 a 16, preferiblemente de al menos 14.
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En un aspecto adicional, la invención se refiere a inulina de achicoria de calidad estándar baja en azúcar mejorada
con, expresada en materia seca, un contenido de inulina de más de 99% en peso y un contenido total de glucosa,
fructosa y sacarosa menor que 1% en peso, que tiene un (DP) de al menos 12, típicamente de 13 a 16, preferiblemente
de al menos 14.
En aún un aspecto adicional, la invención se refiere a inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento mejorada
que está esencialmente libre de sacáridos monoméricos de bajo peso molecular, sacáridos diméricos y oligofructosa,
y esencialmente libre de colorantes, sales, proteínas, ácidos orgánicos y auxiliares tecnológicos tales como productos
que afectan la solubilidad, con una media de (DP), siendo considerado un período de procesamiento de raíces de
achicoria de partida de al menos 60 días, de al menos 20, preferiblemente de al menos 23, y más preferiblemente de
al menos 25.
Dichas inulinas de achicoria de calidades mejoradas están preferiblemente presentes en la forma de partículas
secadas por pulverización o de agregados secados por pulverización y/o partículas aglomeradas, y son obtenibles por
los procesos de fabricación descritos anteriormente según la presente invención.
En aún un aspecto adicional, la invención se refiere a una composición de oligofructosa polidispersa mejorada,
respectivamente a una composición de fructosa, mejorada obtenible por hidrólisis parcial, respectivamente por hidrólisis
completa de inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento o inulina estándar mejorada según la presente
invención, según se define anteriormente.
En otra realización, la presente invención se refiere al uso de raíces de achicoria desarrolladas en regiones apropiadas
como una material prima en un proceso para la fabricación de inulina de achicoria, de hidrolizados parciales
de inulina, de hidrolizados completos de inulina o de derivados de inulina, dichas raíces haciendo sido desarrolladas
y procesadas bajo condiciones de temperatura climatológicas apropiadas las cuales son tales dentro de un período de
al menos a partir del comienzo del tercer mes del período de crecimiento hasta el final del período de procesamiento,
el gen FEH en las raíces de achicoria no ha sido activado por la aparición de condiciones de baja temperatura, dichas
raíces de achicoria han tenido un período de crecimiento de al menos 150 días, preferiblemente de al menos 160 días,
más preferiblemente de al menos 180 días, y dicha achicoria ha sido sembrada en el hemisferio norte dentro de un
período seleccionado a partir de los períodos que oscilan desde el 1 de diciembre hasta el 14 de marzo, desde el 15
de mayo hasta el 30 de mayo, y desde el 1 de junio, preferiblemente desde el 15 de junio, hasta el 30 de noviembre,
siempre que cuando dicha achicoria se haya sembrado en el período desde el 15 de mayo hasta el 31 de mayo, o desde
el 1 de junio hasta el 14 de junio, las raíces de achicoria hayan tenido un período de crecimiento de al menos 180 días
o en el hemisferio sur dentro de un período seleccionado desde los períodos que oscilan desde el 1 de junio hasta el 14
de septiembre, desde el 15 de septiembre hasta el 30 de septiembre, desde el 1 de octubre hasta el 14 de noviembre,
desde el 15 de noviembre hasta el 30 de noviembre, y desde el 1 de diciembre, preferiblemente el 15 de diciembre,
hasta el 31 de mayo.
En una realización adicional, la presente invención se refiere al uso de raíces de achicoria que crecen en regiones
apropiadas como una materia prima en un proceso para la fabricación de inulina de achicoria, de hidrolizados parciales
de inulina, de hidrolizados completos de inulina, o de derivados de inulina, habiendo sido desarrolladas y procesadas
dichas raíces bajo condiciones de temperatura climatológicas apropiadas las cuales son tales que dentro de un período
de al menos 220 días consecutivos, preferiblemente al menos 240 días consecutivos, más preferiblemente de al menos
270 días consecutivos, aún más preferiblemente de al menos 300 días consecutivos, y más preferiblemente dentro de
un período que cubre un año completo, no ocurren condiciones de baja temperatura las cuales activan el gen de FEH
en las raíces de achicoria, y dichas raíces han tenido un período de crecimiento de al menos 160 días y preferiblemente
de al menos 180 días, y no ocurre ninguna de las condiciones de baja temperatura que activan el gen FEH en las raíces
a partir del comienzo del tercer mes del período de crecimiento hasta el final del período de procesamiento de las
raíces.
Los procesos típicos para dicha fabricación y calidad típica de inulina de achicoria, de hidrolizados de inulina
parciales y completos, son por ejemplo, los descritos anteriormente.
En aún otra realización, la presente invención se refiere al uso de inulina de achicoria de calidad estándar mejorada,
inulina de achicoria de calidad estándar baja en azúcar mejorada e inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento
mejorada según la presente invención en la fabricación de alimento, alimentos y bebidas, particularmente en la fabricación
de composiciones alimentarias prebióticas y funcionales, dietéticas, bajas en caloría, composiciones de alimentos
y bebidas así como en la fabricación de composiciones no alimentarias. En aún otra realización adicional, la presente
invención se refiere a inulina de achicoria de calidad estándar mejorada, inulina de achicoria de calidad estándar baja
en azúcar mejorada e inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento según la presente invención para usar en la
fabricación de una composición terapéutica o profiláctica, para usar como un medicamento, y para usar en un método
terapéutico y/o profiláctico para el tratamiento de humanos y animales vertebrados, en particular para la estimulación
de absorción de calcio, el aumento mineral de la densidad del hueso, para la prevención o tratamiento de osteoporosis
y de cáncer, típicamente cáncer de pecho y cáncer de colon.
En una realización final, la presente invención se refiere al uso de inulina de achicoria de calidad estándar mejorada,
inulina de achicoria de calidad estándar baja en azúcar mejorada e inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento
mejorada según la presente invención como una materia prima en la fabricación de derivados químicos de la inulina, tal
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como, por ejemplo, derivados obtenidos por eterificación, esterificación, carboximetilación, etoxilación, cationización
y reticulación.
Como materia prima para usar en las diversas realizaciones según la presente invención, preferiblemente se selecciona
una variedad de achicoria que produce poco desbaste bajo condiciones de crecimiento determinadas, más
preferiblemente una variedad de achicoria que es convencionalmente clasificada como “resistente al desbaste”, tales
como por ejemplo la variedad “Orchies”.
Adicionalmente, la variedad de achicoria es preferiblemente seleccionada convencionalmente mientras se tiene en
cuenta los particulares del suelo y los particulares de las condiciones climatológicas del área en los cuales las raíces
tienen que crecer. En ciertas regiones en donde la humedad es baja y/o la temperatura es alta comparada con las
regiones convencionales en donde crece la achicoria, las raíces de achicoria son preferiblemente cultivadas usando
irrigación. El tipo de irrigación, tal como, por ejemplo, riego por surco, aspersión o irrigación tipo aspersión, es
seleccionado preferiblemente según la clase de suelo y/o las condiciones climatológicas.
Los procesos para la fabricación de las diversas inulinas de achicoria de calidades mencionadas, hidrolizados y derivados
de inulina, los productos mejorados y sus usos según la presente invención, así como el uso para la fabricación
de dichos productos de raíces de achicoria que se han desarrollado y procesado bajo condiciones de temperatura climatológica
apropiadas según la presente invención como se define anteriormente, presentan diversas ventajas económicas
y/o nutricionales, tecnológicas considerables sobre los procesos y productos conocidos.
Por ejemplo, la invención permite la fabricación directa por técnicas convencionales de inulina de achicoria de
calidad estándar mejorada así como la inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento mejorada, con una media de
(DP) siendo considerado un período de procesamiento predeterminado que es significativamente mayor que la media
de (DP) de la calidad conocida correspondiente de inulina de achicoria. Estos obviamente da por resultado en diversos
ahorros de coste, debido a que no se requiere ninguna etapa de fraccionamiento, respectivamente ninguna etapa de
fraccionamiento adicional para obtener dicha inulina mejorada, dando por resultado de este modo ahorros de tiempo
y costes de fabricación. Adicionalmente, con frecuencia pueden ser usadas cantidades más pequeñas de productos de
inulina mejorada comparadas con productos de inulina conocidas correspondientes en composiciones determinadas
para obtener un efecto tecnológico predeterminado, tal como, por ejemplo, un efecto texturizante o estabilizante. Esto
también da por resultado ahorros de producto y ahorros de coste y proporciona una flexibilidad incrementada en el
contenido de ingredientes de, por ejemplo, alimento, composiciones alimentarias y bebidas. Los hidrolizados a partir
de inulina de calidad estándar mejorada o sus compuestos intermedios presentan un contenido de fructosa más alto,
respectivamente un contenido de oligofructosa más alto, que los hidrolizados correspondientes de inulina de achicoria
de calidad estándar conocida sin un refinamiento adicional del producto de partida o los hidrolizados, que obviamente
dan por resultado ventajas con respecto a por ejemplo aspectos nutricionales, tiempo de fabricación y costes.
Los derivados químicos a partir de la inulina de achicoria de calidad estándar mejorada según la presente invención
pueden mostrar propiedades físico químicas mejoradas y/o funcionalidad mejorada comparada con los derivados
correspondientes obtenidos a partir de inulina de achicoria de calidad estándar conocida.
Además, por la selección de una región apropiada con las condiciones de temperatura climatológicas apropiadas
para el crecimiento y procesamiento de raíces de achicoria según la presente invención, es posible extender los
períodos de procesamiento y crecimiento convencionales en duración así como en período de tiempo del año. En regiones
con dichas condiciones de temperatura climatológicas apropiadas, la achicoria no puede sólo ser sembrada o
en plántulas (trasplantadas) plantadas al comienzo de la primavera, aunque también en otros momentos puntuales en
el transcurso del año, por ejemplo, incluso en otoño. En consecuencia, debido a la no activación del gen FEH bajo
dichas condiciones de temperatura climatológicas apropiadas, el período de siembra puede ser extendido a un período
de al menos ocho meses comparado con el período convencional de alrededor de 50 días. También la recolección,
almacenamiento y procesamiento de las raíces de achicoria para producir inulina o hidrolizados no se limita ya al
final del otoño, sino puede ser ampliado sobre una gran parte del año. Mientras más largo sea el período con las condiciones
de temperatura climatológicas apropiadas, más largo los períodos disponibles para la siembra, crecimiento,
recolección, almacenamiento y procesamiento de las raíces de achicoria. En regiones apropiadamente seleccionadas,
incluso es posible sembrar, desarrollar, recolectar, almacenar y procesar raíces de achicoria para producir inulina, hidrolizados
y derivados de inulina, todo el año. Este período se amplia para el crecimiento y procesamiento de raíces de
achicoria para la producción de inulina, hidrolizados o derivados de inulina, obviamente dando por resultado ventajas
significativamente técnicas y económicas. Por ejemplo, el suministro de raíces de achicoria para dicha producción
puede ser distribuido sobre la mayor parte del año, incluso durante un año completo, y como resultado del mismo, las
plantas de procesamiento no se ven confrontadas ya con un período corto por año para el procesamiento de las raíces
de achicoria. Esto hace posible reducir el tamaño de las plantas de procesamiento y/o explotarlas más eficazmente y
de una manera más atractiva económicamente.
La invención se ilustra por los ejemplos que se facilitan más abajo.
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Ejemplo 1 (Comparativo)
ES 2 203 063 T3
Inulina de achicoria de calidad estándar a partir de raíces de achicoria desarrolladas en Bélgica bajo condiciones
de temperatura climatológicas convencionales (cosecha de otoño)
Se sembraron semillas revestidas de Achicoria, variedad Madonna, el 16/04 en Opheylissem (Bélgica) y crecieron
bajo condiciones no irrigadas; población de 150.000 plantas/ha.
La recolección se realizó manualmente dos veces por semana desde 16/09 hasta 12/10 y las raíces fueron procesadas
sin demora.
A. La extracción de inulina se hizo a escala de laboratorio a partir de ralladuras de achicoria que fueron preparadas
cortando en láminas (cortando las raíces en trozos de alrededor de 2cm/1cm/0,5cm y mezclándolas en un mezclador
Warring* (*nombre comercial) hasta completar la homogenización. Se realizó la extracción tratando las ralladuras con
agua destilada hirviendo (300 g de agua para 60 g de ralladura en un frasco Duran* de 500 ml (*nombre comercial)).
Para lograr la completa extracción, la mezcla de ralladuras y el agua se incubaron en un frasco cerrado a 75ºC durante
60 minutos con agitación a 135 rpm. El pH de la mezcla se reguló entre 5,5 y 7, si era necesario, antes de la incubación
para evitar la hidrólisis ácida. Finalmente, una centrifugación de 10 min a 4.500 rpm separó los sólidos del sobrenadante,
produciendo de este modo la solución de inulina (natural) bruta a la cual se añadió azida sódica (0,01%) para la
conservación.
Se realizó el análisis del grado medio de polimerización (DP) de la inulina midiendo la fructosa, glucosa y sacarosa
en dicho sobrenadante por medio de HPLC antes y después de completar la hidrólisis con la enzima Fructozym*
(*nombre comercial de NOVO NORDISK, Dinamarca) y aplicando la siguiente fórmula:
Fa − (Fb + GFb/2) + 1
= (DP) inulina
Ga − (Gb + Gfb/2)
Fa y Fb: fructosa respectivamente después y antes de la hidrólisis
Ga y Gb: glucosa respectivamente después y antes de la hidrólisis
GFb: sacarosa antes de la hidrólisis
El valor de (DP) de la inulina de este modo obtenida corresponde al grado de polimerización (DP) de la inulina
natural (el cual no toma en consideración la glucosa, fructosa y sacarosa presente).
Se midió el contenido de inulina por el mismo método basado en la medida de glucosa, fructosa y sacarosa por
HPLC antes y después de la hidrólisis y dividiendo el resultado entre 1,09 para la compensación de la ganancia de
peso inducida por la hidrólisis. También se tomaron en consideración las diluciones diferentes, debido a la extracción,
estabilización con azida sódica, tamponamiento e hidrólisis enzimática.
Se obtiene el % de inulina (% en peso de inulina) por la siguiente fórmula:
% de inulina =
(Fa − (Fb + GFb/2) + Ga − (Gb + GFb/2))
1, 09
Los resultados se facilitan en la tabla 1 a continuación.
TABLA 1
Resultados sobre raíces frescas
x factores de dilución
Fecha recolección período crecimiento + Contenido de inulina de raíces frescas (DP) de inulina natural
procesamiento (días) (% en peso)
17/09 155 17,4 14,2
01/10 169 17,0 14
15/10 183 17,2 13,1
29/10 197 16,3 12,1
12/11 211 16,5 9,6
26/11 225 16,2 8,7
10/12 231 15,6 8,2
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B. Se recolectaron 399 kg de raíces el 1/10, 29/10 y 26/11 que fueron también procesadas en escala piloto.
La extracción se realizó en raíces de achicoria cortadas en láminas con un contador difusor de corriente a 15 kg/h
según se usó en el procesamiento de remolacha de azúcar (temperatura de difusión; 70-75ºC; 125% el trasvase; tiempo
de permanencia 1 h; pH 5,4-5,8).
La depuración se realizó por tratamiento de baño de cal y carbonatación similar al procesamiento de la remolacha
a temperaturas entre 65 y 75ºC seguido de filtración por a 85ºC.
Se realizó el refinamiento por tratamiento sobre un intercambiador de catión fuerte y un intercambiador de anión
débil (tratamiento realizado dos veces), evitando que el pH bajara por debajo de 4,5, seguido por un tratamiento con
1% de carbón activado y filtrado. El sirope resultante se evaporó hasta una concentración de 35 Brix, se secó por
pulverización en un secador Buchi* de laboratorio (* nombre comercial) en partículas de 96% de materia seca y se
analizó. Los resultados se facilitan en la tabla 2 más abajo.
Se obtuvo de este modo mas del 80% de rendimiento (sobre base de inulina) de inulina de achicoria de calidad
estándar.
TABLA 2
Resultados de inulina de achicoria de calidad estándar obtenida por procesamiento a escala piloto
fecha de recolección días* (DP) inulina natural (DP) inulina calidad estándar** pérdida en (DP) por
procesamiento***
1/10 169 14 12,8 1,2
29/10 197 12,1 11,7 1,4
26/11 225 8,7 7,0 1,7
*total días de crecimiento + período de procesamiento;
**(DP) después del procesamiento;
*** procesamiento como tal a escala piloto.
C. Fabricación de inulina a escala industrial
Las raíces de achicoria consisten principalmente en las variedades Madonna, Orchies, y Cassel, sembradas durante
abril (como medio alrededor del 16 de abril) en Bélgica se procesaron desde 19/09 hasta 15/12 en una fábrica de Oreye
(Bélgica) bajo condiciones similares según se definen anteriormente para el proceso a escala piloto (difusión a 72-76ºC;
el trasvase a 135%; pH entre 5,4-5,8). La depuración y refinamiento se realizaron según se describe anteriormente
para el proceso a escala piloto. Después del tratamiento con carbón activado y filtración, se continuó el procesamiento
con una etapa de esterilización del filtro antes de la evaporación. El sirope resultante se secó por pulverización en
una secadora de pulverización industrial (NIRO* (*nombre comercial) torre de secado), produciendo partículas con
contenido del 96% de materia seca, y se analizó después. Los resultados se mostraron en la tabla 3 más abajo. Se
obtuvo de este modo entonces 85% de rendimiento (en base de inulina) de inulina de calidad estándar.
TABLA 3
Resultados de inulina de achicoria de calidad estándar obtenida por procesamiento a escala industrial
fecha de recolección período de crecimiento + (DP) inulina natural (DP) inulina de pérdida en (DP) por
Procesamiento. (días*) calidad estándar procesamiento**
1/10 169 13,9 12,7 1,2
15/10 183 12,5 11,2 1,3
29/10 197 11,9 10,6 1,3
12/11 211 9,6 8,1 1,5
26/11 225 8,9 7,3 1,6
10/12 231 8,5 6,9 1,6
* calculado desde el 16 de abril
** procesamiento como tal a escala industrial
La media de (DP) de la inulina de achicoria de calidad estándar fabricada a escala industrial (valor medio de (DP)
siendo considerado el período indicado) obtenido de este modo se muestra en la tabla 4.
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TABLA 4
Media de (DP) de inulina de achicoria de calidad estándar
período considerado período de procesamiento en días inulina natural media inulina de calidad
de (DP) estándar media de (DP)
1/10->12/11 43 12,0 10,7
1/10->26/11 57 11,4 10,0
1/10->10/12 71 10,9 9,5
Es práctica general en Bélgica y en la mayor parte del hemisferio norte detener la producción de inulina antes del
final de noviembre para ser capaz de vender la inulina de achicoria de calidad estándar con un (DP) de alrededor de
10. Este requisito de (DP) no se alcanzaría incluyendo el producto de las últimas fechas de recolección.
Ejemplo 2
Inulina de achicoria de raíces de achicoria desarrolladas en California (USA) bajo condiciones de temperatura climatológicas
según la invención (cosecha de otoño)
Se sembraron semillas revestidas de achicoria, variedad Orchies, el 26/03 en Dixon (USA) bajo condiciones de
irrigación. La densidad de siembra fue de 85.000 raíces/ha. La cosecha se realizó manualmente, aproximadamente
desde el 21/8 hasta el 26/11 y las raíces se procesaron sin retraso. El análisis de la inulina natural se realizó según el
método descrito en el Ejemplo 1. Los resultados se muestran en la tabla 5.
TABLA 5
Resultados sobre raíces frescas
Fecha recolección período crecimiento + Contenido de inulina de raíces frescas (DP) de inulina natural
procesamiento (días) (% en peso)
21/8 149 15,8 16,6
24/9 183 17,1 18,0
29/10 218 16,5 17,9
26/11 246 15,7 17,5
Ejemplo 3
Inulina de achicoria a partir de raíces de achicoria desarrolladas en California (USA) bajo condiciones de temperatura
climatológicas según la invención (cosecha de otoño)
Se sembraron semillas revestidas de achicoria, variedad Cassel, el 04/04 en Artois (USA) bajo condiciones de
irrigación. La cosecha se realizó manualmente, una vez al mes, desde el 21/08 hasta 26/11, y las raíces se procesaron
sin retraso. Los análisis de la inulina natural se realizaron según el método indicado en el ejemplo 1. Los resultados se
muestran en la tabla 6 más abajo.
TABLA 6
Resultados sobre las raíces frescas
Fecha recolección período crecimiento + Contenido de inulina de raíces frescas (DP) de inulina natural
procesamiento (días) (% en peso)
21/08 140 15,3 15,0
19/09 169 16,7 17,4
24/10 204 17,0 18,2
26/11 237 17,1 15,4
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Ejemplo 4
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Inulina de achicoria a partir de raíces de achicoria desarrolladas en California (USA) bajo condiciones de temperatura
climatológicas según la invención (Cosecha de primavera)
a) Se sembraron semillas revestidas de achicoria, variedad Orchies, el 3/10 y 30/10 en Davis (California) bajo
condiciones de irrigación. La cosecha se hizo manualmente comenzando en mayo y junio del siguiente año, y
se analizaron las raíces sin demora, según el método indicado en el ejemplo 1. Se muestran los resultados en la
tabla 7 más abajo.
TABLA 7
Resultados en la variedad Orchies (cosecha de primavera en Davis, USA)
fecha de siembra fecha de cosecha período de crecimiento + contenido de inulina de (DP) inulina
procesamiento (días) raíces frescas % en peso natural
3/10 8/05 217 13,7 16,0
2/06 242 14,5 16,0
30/10 3/06 216 13,5 14,6
b) Se sembraron semillas revestidas de achicoria, variedad de Orchies y Madonna, en 2/10 y 31/10 en Coalinga
(California) bajo condiciones de irrigación. Se realizó la cosecha manualmente al comienzo y terminación de
junio del siguiente año, y las raíces se analizaron sin retraso, según el método indicado en el ejemplo 1. Los
resultados se muestran en la tabla 8 más abajo.
TABLA 8
Resultados en las variedades de Orchies y Madonna (Cosecha de primavera en Coalinga, USA)
fecha de siembra fecha de cosecha período de crecimiento + contenido de inulina de (DP) inulina
procesamiento (días) raíces frescas % en peso natural
ORCHIES:
2/10 9/06 250 13,7 17,1
29/06 270 16,9 19,6
31/10 9/06 221 14,9 19
29/06 241 17,0 17,5
MADONNA:
2/10 9/06 250 14,2 18,1
29/06 270 14,7 20,6
31/10 9/06 221 13,0 16,8
29/06 241 13,8 18,8
Ejemplo 5
Producción de inulina depurada de raíces de achicoria desarrolladas en Artois (California:USA) bajo condiciones de
temperatura climatológicas según la invención (cosecha de otoño)
15 kg de raíces de achicoria del Ejemplo 3 (variedad Cassel; recogida el 26/11; con contenido de inulina de 17,1%
y (DP) de inulina natural de 15,4) se procesaron según el Ejemplo 1 formando un sirope de inulina (natural) bruta: la
extracción se realizó en 3 lotes de 5 kg de raíces que fueron cortadas en láminas en pequeñas trozos de 0,3-0,8 cm
de grueso, 0,3-0,8 cm de ancho y de 2 a 6 cm de largo. Los cortes en láminas fueron extraídos por tratamiento con
7 kg de agua hirviendo y manteniendo la mezcla a 75ºC durante 90 minutos en pH de 5,4-5,8. Los cortes en láminas
fueron separados del extracto y el líquido turbio así obtenido de los 3 lotes se combinó para tratamiento adicional. Se
obtuvieron en total 18,1 kg de zumo de extracción, representando alrededor de 2.200 gramos de inulina bruta. Este
zumo pudiera ser almacenado hasta un procesamiento adicional añadiendo 0,01% de azida sódica.
Se continuó el procesamiento por una etapa de depuración que comprende:
- calentamiento del zumo a 85ºC durante 15 minutos para resolubilización de la inulina,
- enfriamiento del zumo a 65ºC y tratamiento previo en baño de cal,
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- un primer tratamiento en baño de cal - carbonatación a 70-75ºC, con filtración a 80-85ºC, seguido por un segundo
tratamiento en baño de cal - carbonatación a 70-75ºC con filtración a 80-85ºC. La solución obtenida se concentró
entonces por evaporación desde alrededor de 15 Brix a alrededor de 32 Brix antes de un procesamiento adicional. Se
obtuvieron en total 7,4 kg de zumo depurado a 32 Brix mostrando un 85% de pureza de inulina. Si el procesamiento
no se continuó sin retraso, el zumo se mantuvo congelado hasta del procesamiento adicional.
Ejemplo 6
La fabricación de inulina de calidad estándar a partir de raíces de achicoria desarrolladas en Artois (California:
USA) bajo condiciones de temperatura climatológicas según la invención (cosecha de otoño)
Se obtuvieron 3 kg de zumo depurado a 32 Brix en el ejemplo 5 y se calentaron a 95ºC durante 20 minutos,
se enfriaron a 35ºC y se envió posteriormente alrededor de 1 litro de intercambiador de catión fuerte, 1 litro de
intercambiador de anión débil, 0,5 litros de intercambiador de catión fuerte y 0,5 litros de intercambiador de anión
débil. En consecuencia, la solución se trató con 1% de carbón activado pulverizado a 60ºC, se filtró, evaporó hasta
35 Brix y se secó por pulverización en un secador de pulverización Buchi* de laboratorio (* nombre comercial)
produciendo partículas con un 96% de contenido de materia seca.
El producto obtenido es inulina de achicoria de calidad estándar mejorada con una pureza de más de 99,7% de
inulina y un (DP) de 14,2: (la pérdida de (DP) debida al procesamiento fue de este modo 1,2). Los resultados de los
análisis del producto realizado por HPLC se facilitan en la tabla 9 más abajo.
TABLA 9
Composición de inulina de achicoria de calidad estándar mejorada
(Resultados en % del total de materia seca)
Inulina de calidad estándar mejorada Inulina de calidad estándar*
% %
Fructosa 1,1 3,4
Glucosa 0,5 1,2
Sacarosa 4,7 10,2
Inulina 93,3 85
Total 99,6 99,8
* datos comparativos obtenidos aplicando el mismo procedimiento para la solución de inulina bruta del ejemplo 1,
cosecha 29/10.
Extrapolando estos resultados al Ejemplo 3 durante un período de procesamiento (incluyendo recolección y procesamiento)
desde 19/9 a 26/11 da por resultado una media de (DP), siendo considerado de este modo un período de
procesamiento de 69 días, para la inulina de achicoria de calidad estándar mejorada de 16,5.
Ejemplo 7
Fabricación de inulina de calidad de alto rendimiento a partir de las raíces de achicoria desarrolladas en Artois
(California: USA) bajo condiciones de temperatura climatológicas según la invención (cosecha de otoño)
El método usado según se describe en la solicitud de patente WO 96/01849, adjunto a este documento para referencia,
comprendiendo una cristalización dirigida de la inulina a partir de solución de inulina polidispersa acuosa meta
estable.
Se obtuvo un kg de zumo depurado a 32 Brix en el ejemplo 5, conteniendo 270 gramos de inulina depurada que se
vertió en un frasco Duran* (*nombre comercial) y se calentó durante 15 min en una olla a presión para completamente
solubilizar la inulina. En consecuencia, esta solución se enfrió hasta 20ºC dentro de un período de 5 minutos directamente
seguidos por la adición de una suspensión de injerto de inulina en una relación 1/500% en peso (injertando
materia seca/materia seca de inulina). La solución se dejó reposar durante 20 horas para cristalización, entonces se
filtró en un filtro al vacío y la torta de filtro se lavó con 330 gramos de agua destilada, produciendo una torta de filtro
al 42% de materia seca. Se obtuvieron después de secar 127 gramos de inulina de achicoria de calidad (HP) de alto
rendimiento, con una pureza >99,5% y un (DP) de 29. Esto corresponde a un rendimiento del 47% (basado en inulina).
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Cuando se aplicó el mismo procedimiento (depuración y cristalización dirigida) a una solución de inulina bruta
(del ejemplo 1; cosechada el 29/10) dando por resultado a partir de las raíces un (DP) de inulina natural de 12,1,
entonces la inulina de alto rendimiento resultante tiene un (DP) de 25 y se obtuvo en un rendimiento de sólo 29%
(basado en inulina).
Ejemplo 8
Fabricación de fructo-oligosacáridos a partir de raíces de achicoria desarrolladas en Artois (California: USA) bajo
condiciones de temperatura climatológicas según la invención (cosecha de otoño)
Se obtuvo 1 kg de zumo depurado a 32 Brix en el ejemplo 5 y se calentó a 95ºC durante 20 minutos, se enfrió
hasta 60ºC, se ajustó el pH a 5,4 con HCL y se añadieron 160 unidades de una preparación de una endoinulinasa
(obtenida por fraccionamiento de una inulinasa de Aspergillus ficuum según se describe por B. Norman y col., Denpun
Kagaku, vol., 36, 103-111, (1989)) según el proceso descrito en la solicitud de patente PCT/BE97/00087, adjunto a
este documento para referencia.
El zumo fue incubado entonces durante 24 h a 60ºC, sometido a ebullición durante 2 minutos para desactivar las
enzimas, enfriado a 15ºC y adicionalmente refinado según se describe en el ejemplo 1, produciendo una composición
fructo oligosacárido (oligofructosa) mejorada. Los resultados de los análisis se ofrecen en la Tabla 10, realizados por
cromatografía de gas, de la composición obtenida, en comparación con la composición obtenida a partir del zumo de
inulina bruta (del ejemplo 1) procediendo de raíces con un (DP) de inulina natural de 12,1.
TABLA 10
Composición de fructo oligosacárido mejorada
(Resultados en % del total de materia seca (medida como Brix))
composición de oligofructosa mejorada composición de oligofructosa estándar
Fructosa 4,0 4,4
Glucosa 0,5 1,0
Sacarosa 4,2 9,4
otros DP2 3,3 2,8
GF2=DP3 2,8 6,3
F3=DP3 27,5 21,8
GF3=DP4 7,5 11,4
F4=DP4 20,1 13,4
GF4=DP5 10,0 12,4
F5=DP5 6,5 3,8
GF5=DP6 7,8 9,4
F6=DP6 3,8 1,9
GF6=DP7 1,1 1.3
F7=DP7 0,4 0
GF7=DP8 0,3 0.3
GF8=DP9 0,1 0,1
GF9=DP10 0,1 0,0
TOTAL 99,9 99,7
% OLIGOFRUCTOSA 91,2 84,9
*datos comparativos obtenidos aplicando el mismo procedimiento a la solución de inulina bruta del ejemplo 1;
cosecha 29/10.
Ejemplo 9
Fabricación de fructosa a partir de raíces de achicoria desarrolladas en Artois (California; USA) bajo condiciones
de temperatura climatológicas según la invención (cosecha de otoño)
1 kg de zumo depurado a 32 Brix obtenido en el ejemplo 5 se calentó a 95ºC durante 20 minutos, se enfrió
a 60ºC, se ajustó el pH a 4,5 con HCl y se añadieron 775 Unidades de enzima Fructozyn* (Nombre comercial;
NOVO NORDISK, Dinamarca). La mezcla fue incubada durante 24 h a 60ºC, sometida a ebullición durante 2 minutos
para desactivar las enzimas, enfriada a 15ºC y además refinada según se describe en el ejemplo 1 produciendo una
composición de fructosa mejorada. Los resultados del análisis, realizados por HPLC, de la composición obtenida, en
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comparación con la composición obtenida a partir del zumo de inulina bruta (del ejemplo 1) proveniente de las raíces
con un (DP) de inulina natural de 12,1 se facilitan más abajo en la Tabla 11.
TABLA 11
Composición de fructosa mejorada
(Resultados en% del total de materia seca (medida como Brix)
composición de fructosa mejorada composición de fructosa estándar
Fructosa 90,0 86,5
Glucosa 8,2 11,3
Sacarosa 0,3 0,4
Dianhidrido de difructosa 1,3 1,6
DP3 0 0
Total 99,8 99,8
• datos comparativos
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REIVINDICACIONES
1. Proceso para la fabricación de inulina de achicoria a partir de raíces de achicoria a través de técnicas de fabricación
convencionales, caracterizado porque:
- la materia prima para el proceso son raíces de achicoria que han sido desarrolladas en regiones apropiadas y
han sido desarrolladas y procesadas según las condiciones de temperatura climatológicas apropiadas que son tales
que durante un período de al menos desde el comienzo del tercer mes del período de crecimiento hasta el final del
procesamiento de las raíces de achicoria el gen FEH en las raíces de achicoria no se ha activado por la aparición de
condiciones de baja temperatura,
- dichas raíces de achicoria han tenido un período de crecimiento de al menos 150 días,
- dicha achicoria ha sido sembrada
- en el hemisferio norte durante un período seleccionado a partir de los períodos que van desde 1 de diciembre
hasta el 14 de marzo, desde el 15 de marzo hasta el 14 de mayo, desde el 15 de mayo hasta el 31 de mayo, desde el
1 de junio hasta el 14 de junio, y desde el 15 de junio hasta el 30 de noviembre, siempre que cuando dicha achicoria
haya sido sembrada en los períodos desde el 15 de mayo hasta el 31 de mayo, y desde el 1 de junio hasta el 14 de
junio, las raíces de achicoria hayan tenido un período de crecimiento de al menos 180 días, y siempre que cuando
dicha achicoria haya sido sembrada en el período desde el 15 de marzo hasta el 14 de mayo, las raíces de achicoria se
han desarrollado y procesado bajo condiciones climatológicas en las que, dentro de un período de al menos 220 días
consecutivos inmediatamente precediendo el final del procesamiento de las raíces, sin que hayan ocurrido condiciones
de baja temperatura que hayan activado el gen FEH, y las raíces de achicoria hayan tenido un mínimo período de
crecimiento de al menos 160 días,
- en el hemisferio sur dentro de un período seleccionado a partir de los períodos que van desde 1 de junio hasta el
14 de septiembre, desde el 15 de septiembre hasta el 30 de septiembre, desde el 1 de octubre hasta el 14 de noviembre,
desde el 15 de noviembre hasta el 30 de noviembre, y desde el 1 de diciembre hasta el 31 de mayo, y
- la inulina obtenida es
- inulina de achicoria de calidad estándar baja en azúcar o calidad estándar con un (DP) de al menos 10, o
- inulina de achicoria de calidad estándar baja en azúcar mejorada o calidad estándar mejorada con una media de
(DP) de al menos 12, o
- inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento con un (DP) de al menos 20, o
- inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento mejorada con una media de (DP) de al menos 20,
- siendo considerada una media de (DP) sobre un período de procesamiento de al menos 60 días.
2. Proceso según la reivindicación 1, en el que la achicoria ha tenido un período de crecimiento de al menos 180
días.
3. Proceso según la reivindicación 1, en el que la achicoria ha sido sembrada en el hemisferio norte.
4. Proceso según la reivindicación 1, para la fabricación de inulina de achicoria de calidad estándar mejorada, en
el que las raíces de achicoria han sido desarrolladas y procesadas bajo condiciones de temperatura climatológicas en
las que, dentro de un período de al menos 220 días consecutivos inmediatamente antes del final del procesamiento de
las raíces, no han ocurrido condiciones de baja temperatura que hayan activado el gen FEH en las raíces de achicoria,
dichas raíces habían tenido un período de crecimiento de al menos 160 días, y la inulina obtenida es inulina de achicoria
de calidad estándar mejorada con una media de (DP) siendo considerado un período de procesamiento de al menos 60
días, que es al menos 12.
5. Proceso según la reivindicación 4, en el que no ha ocurrido ninguna de las condiciones de baja temperatura que
haya activado el gen FEH en las raíces de achicoria dentro de un período total de al menos 240 días consecutivos y la
achicoria haya tenido un período de crecimiento de al menos 180 días.
6. Proceso según la reivindicación 5, en el que la achicoria ha sido sembrada en el hemisferio norte dentro de un
período seleccionado a partir de los períodos que van desde el 1 de diciembre hasta el 14 de marzo, desde el 15 de
marzo hasta el 14 de mayo, desde 15 de mayo hasta el 31 de mayo, y desde el 1 de junio hasta el 30 de noviembre, o en
el hemisferio sur dentro de un período seleccionado a partir de los períodos que van desde el 1 de junio hasta el 14 de
septiembre, desde el 15 de septiembre hasta el 14 de noviembre, desde el 15 de noviembre hasta el 30 de noviembre,
y desde el 1 de diciembre hasta el 31 de mayo.
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7. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dichas condiciones de temperatura climatológicas
son tales que durante el período pertinente inmediatamente antes del final del procesamiento de las raíces de
achicoria la temperatura en la protección termométrica no ha caído por debajo de menos 1ºC.
8. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dichas regiones apropiadas para el crecimiento
de achicoria que, además de las condiciones conocidas para el crecimiento de achicoria, presentan dichas condiciones
de temperatura climatológicas, que comprenden regiones marítimas de Europa y Turquía.
9. Proceso según la reivindicación 1 para la fabricación de inulina de achicoria de calidad estándar o inulina de
achicoria de calidad estándar mejorada, en el que la materia prima son raíces de achicoria que han sido desarrolladas
y procesadas bajo las condiciones según se definen en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, comprendiendo las
etapas siguientes:
(i) aislamiento de la inulina a partir de las raíces de achicoria que produce una solución acuosa de inulina bruta,
(ii) purificación de la inulina bruta obtenida en la etapa (i) que produce una solución acuosa de inulina purificada,
óptimamente seguida por la concentración de esta solución por la retirada parcial del agua produciendo un concentrado
de inulina purificada, y
(iii) aislamiento en forma de partícula de la inulina a partir de la solución acuosa o concentrado de inulina purificada
obtenida en la etapa (ii), produciendo de ese modo, respectivamente, inulina de achicoria de calidad estándar o inulina
de achicoria de calidad estándar mejorada.
10. Proceso según la reivindicación 9, que comprende:
- por la etapa (i): extracción con agua caliente de la inulina a partir de láminas cortadas frescas o desmenuzadas de
las raíces de achicoria, produciendo una solución acuosa de inulina bruta,
- por la etapa (ii): purificación de la solución acuosa de inulina bruta obtenida en la etapa (i) por depuración seguida
de refinado, y
- por la etapa (iii): aislamiento de, respectivamente, inulina de achicoria de calidad estándar o inulina de achicoria
de calidad estándar mejorada, en forma de partículas partiendo de secado por pulverización.
11. Proceso según la reivindicación 1, para la fabricación de inulina de achicoria de calidad estándar baja en
azúcar o inulina de achicoria de calidad estándar baja en azúcar mejorada que contiene en total menos del 1% en
peso de sacáridos monoméricos y sacarosa, por técnicas convencionales a partir de raíces de achicoria, en el que la
materia prima son raíces de achicoria que han sido desarrolladas y procesadas bajo las condiciones según se define en
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
12. Proceso según la reivindicación 11, en el que, respectivamente, la inulina de achicoria de calidad estándar o
inulina de achicoria de calidad estándar mejorada o la correspondiente inulina purificada intermedia, obtenida por un
proceso definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 es usada como una fuente de materia prima y es, según
las técnicas conocidas, sometida a las siguientes etapas consecutivas adicionales:
(iv) retirada de los sacáridos monoméricos y sacarosa, produciendo una solución de inulina baja en azúcar o
concentrado, y
(v) aislamiento de la inulina baja en azúcar en forma de partículas partiendo de la solución o concentrado obtenido
en la etapa (iv),
y el producto obtenido es, respectivamente, inulina de achicoria de calidad estándar baja en azúcar con una media
de (DP) de al menos 10 o inulina de achicoria de calidad estándar baja en azúcar mejorada con una media de (DP) de
al menos 12, la media de (DP) siendo considerada sobre un período de procesamiento de al menos 60 días.
13. Proceso según la reivindicación 1, para la fabricación de inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento con
un (DP) de al menos 20, o inulina de achicoria de alta calidad mejorada con una media de (DP), siendo considerado un
período de procesamiento de las raíces de achicoria de al menos 60 días, de al menos 20, que están esencialmente libres
de sacáridos monoméricos, sacáridos diméricos y oligofructosas de bajo peso molecular, y esencialmente libres de colorantes,
sales, proteínas, ácidos orgánicos y auxiliares tecnológicos, en el que la materia prima son raíces de achicoria
que han sido desarrolladas y procesadas bajo las condiciones según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a
8.
14 Proceso según la reivindicación 13, en el que la inulina de achicoria de calidad estándar con un (DP) de al menos
12, inulina de achicoria de calidad estándar mejorada respectivamente con una media de (DP), siendo considerado un
período de procesamiento de las raíces de achicoria de al menos 60 días, de al menos 12, o su inulina de compuesto
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intermedio, depurada o refinada, obtenida por un proceso definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, es
usada como una materia prima y sometida, según técnicas conocidas, a las etapas consecutivas siguientes:
(vi) fraccionamiento, y
(vii) aislamiento en forma de partículas de inulina de calidad de alto rendimiento a partir del producto fraccionado
obtenido en la etapa (vi),
proporcionando de ese modo inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento, inulina de achicoria de calidad
de alto rendimiento mejorada respectivamente con un rendimiento de al menos 40% basado en la inulina de partida.
15. Proceso según la reivindicación 14, en el que el fraccionamiento se realiza por cristalización dirigida de una
solución metaestable acuosa de la materia prima, y el aislamiento de la inulina fraccionada en forma de partículas se
realiza por filtración o centrifugación incluyendo lavado con agua.
16. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en el que la inulina de partida tiene un (DP), respectivamente
una media de (DP) de al menos 14, y la inulina de achicoria de calidad de alto rendimiento, la inulina de
achicoria de calidad de alto rendimiento mejorada respectivamente es obtenida con un rendimiento de al menos 45%
basado en la materia prima, y tiene un (DP), respectivamente una media de (DP), de al menos 20, la media de (DP)
siendo considerada en un período de procesamiento de las raíces de la fuente de achicoria de al menos 60 días.
17. Proceso para la fabricación de una inulina de achicoria hidrolizada parcial, por técnicas convencionales a partir
de raíces de achicoria, en el que la materia prima son raíces de achicoria que han sido desarrolladas y procesadas bajo
las condiciones según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 y el producto obtenido es oligofructosa
polidispersa.
18. Proceso según la reivindicación 17, en el que respectivamente, la inulina de achicoria de calidad estándar mejorada
o de calidad estándar o los compuestos intermedios correspondientes, la inulina refinada o depurada, obtenida
por un proceso definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, es usada como una materia prima y el producto
obtenido es oligofructosa polidispersa que contiene al menos 90% en peso de materia seca y la oligofructosa tiene un
(DP) de 2 a 10.
19. Proceso para la fabricación de un hidrolizado completo de inulina de achicoria, por técnicas convencionales a
partir de raíces de achicoria, en el que la materia prima son raíces de achicoria que han sido desarrolladas y procesadas
bajo las condiciones según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, y el producto obtenido es fructosa.
20. Proceso según la reivindicación 19, en el que, respectivamente, la inulina de calidad estándar o de calidad estándar
mejorada respectivamente o la correspondiente al compuesto intermedio, inulina refinada o depurada, obtenida
por un proceso definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, es usada como una materia prima, y el producto
obtenido es fructosa que contiene al menos 89% en peso de fructosa, calculada en materia seca.
21. Proceso para la fabricación de un derivado de inulina de achicoria, por técnicas convencionales a partir de
inulina de achicoria o un compuesto intermedio de la misma, en el que la materia prima para la inulina son raíces de
achicoria que han sido desarrolladas y procesadas bajo las condiciones según se define en cualquiera de las reivindicaciones
1 a 8.
22. Método de uso de raíces de achicoria como una materia prima en un proceso para la fabricación de inulina
de achicoria, de un hidrolizado completo o parcial de inulina, o un derivado de inulina, caracterizado porque las
raíces han sido desarrolladas en regiones apropiadas y desarrolladas y procesadas bajo condiciones de temperatura
climatológicas según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la
Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación del
Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas
antes del 7-10-1992, no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran
protección a productos químicos y farmacéuticos como tales.
Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluida en la mencionada reserva.
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