Gama-undecenolaktón, spôsob jeho prípravy a jeho použitie v kozmetike a vo forme potravinárskych prísad

Číslo patentu: E 7897

Dátum: 02.11.2005

Autori: Mane Jean, Zucca Joseph

Je ešte 3 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

0001 Predmetom tohto vynálezu je nový laktón, gama -undecenolaktón jeho syntéza biologickou cestou, obzvlášť stereoselektlvna syntéza každého z jeho izomérov (R) alebo (S) a jeho použitie, najmä v potravinárskom a parfumérskom sektore.0002 Široká verejnost najviac oceňuje prírodné produkty a preto sa priemyselní výrobcovia,ktorí používajú aromatické zlúčeniny alebo odoranty, snažia o vytvorenie prírodných aromatizujúcich látok alebo prípravkov. Tomuto kritériu môžu zodpovedať len látky identiñkované v prírode, preto sa v súčasnosti vyrábajú z rastlín alebo mikroorganizmov mikroorganizmy sa používajú čoraz častejšie vďaka rozumným nákladom biotechnologických procesov na syntézu prírodných molekúl. To je aj prípad gama-laktónov.0003 Gama-laktóny sú aromatické molekuly vytvárajúce vôňu a chuť mnohých prírodných produktov. Napríklad gama-heptalaktón je známy pre svoju arómu a orieškovú alebo karamelovú chuť, gama-nonalaktón má krémovú alebo kokosovú arómu gama-dekalaktón a gama-undekalaktón majú vôňu a chut broskýň alebo marhúľ.0004 Gama-laktóny existujú v prírodnom stave, vo forme dvoch enantiomérov (R) a (S), pričom enantíomér (R) je dominantný.0005 Gama-laktóny môžu byt vytvorené synteticky alebo biosyntézou prostredníctvom mikroorganizmov. Patent EP 371 568 opisuje výrobný postup gama-Iaktónov pomocou mikroorganizmov vhodných na prípravu potravinárskych výrobkov , napríklad najmä Saccharomyces cerevisiae, Debaromyces hansenii alebo Candida boidiníí.0006 US 5,112,803 uvádza, že gama-oktalaktón, a najmä jeho optické izoméry (R) a (S), je užitočný pri vytváraní maslových vônl a chutí. a opisuje postup na zvýraznenie vône alebo chuti látok pridaním väčších množstiev opticky aktívnych gama -oktalaktónov a zmesi jednotlivých zložiek, ktoré sú vedľajšími produktmi biologického postupu na získavanie gamaoktalaktónov opísaného v tomto patente. Postup opísaný v US 5,112,803 uvádza, žez kyseliny kaprylovej je možné získať dva izoméry (R) a (S) gama-oktalaktónu prostredníctvom biosyntézy a pomocou kmeňa, akým je napríklad Syncephalastratum sp. alebo Mortíere/Ia sp.,tento postup však nie je enantioselektívny.0007 Prínos gama-Iaktónov v potravinárskom a parfumérskom priemysle je významný,a získanie produktov s odlišnými organoleptickými nuansami je skutočným priemyselným problémom.0008 Predmetom tohto vynálezu je navrhnúť nový gama -laktón, gama-undecenolaktón, ktorý má podobné, hoci odlišné aromatické a chutové vlastnosti ako známe gama -laktóny, najmä vôňu a chut ananásu a granátovéhojablka.0009 Je známe, že chiralita volatilných molekúl môže spôsobiť rozdiely pri vnlmaní vône, a že optické izoméry gama-Iaktónov nemajú vždy rovnaké organoleptické vlastnosti Preto jeveľmi dôležité získat osobitý optický izomér gama-laktónu, najmä pokial je tento izomér získaný rovnako efektívnym, prípadne efektívnejším postupom ako v minulosti a za konkurencieschopnú cenu.0010 Ďalším predmetom vynálezu je navrhnúť efektívny a úsporný spôsob biologickej syntézy gama-undecenolaktónu, a najmä postup stereoselektívnej syntézy každého z optických izomérov (R) a (S) gama-undecenolaktónu.0011 Gama undecenolaktón v zmysle tohto vynálezu zodpovedá nasledujúcemu vzorcu (1)kde Iaktónový cyklus môže mat jednu nenasýtenú väzbu medzi uhlíkom č. 2 a uhlíkom č. 3 a kde R 1 je C 7 alkenylová skupina sjedinou alkénovou nenasýtenou väzbou 010-011, alebo C 7 alkenylová skupina sviacerými nenasýtenými väzbami, zahrnujúca C 111-C 11 alkenylová nenasýtenie a aspoň jedno dalšie alkenylová nenasýtenie na uhlíku inom ako C 7, pričom skupina R 1 môže byť substituovaná.0012 Podľa výhodného spôsobu uskutočnenia vynálezu, R 1 obsahuje jedinú ne nasýtenú väzbu.-2 0013 Podľa ďalšieho spôsobu uskutočnenia vynálezu, R 1 obsahuje viaceré nenasýtenosti,z toho jednu alkenylovú C 10 a aspoň jednu ďalšiu nenasýtenú alkenylovú väzbu na uhlík iný ako C 7.0014 Podľa osobitého spôsobu uskutočnenia vynálezu je R 1 alkenylová skupina so 7 atómami uhlíka, prípadne substituovaná, sjedinou nenasýtenosťou na C 10-C 11.0015 Podľa ďalšieho výhodného spôsobu uskutočnenia vynálezu, R 1 nie je substituované atómom halogénu, najmä brómom alebo chlórom.0016 Podľa ďalšieho spôsobu uskutočnenia vynálezu, R 1 je skupina C 7 H 13 najvhodnejšie skupina CH 2 CH-CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2-, a laktónový cyklusje nasýtený.0017 Pod pojmom substituovaný alkenyl sa rozumie alkenyl, ktorého aspoň jeden uhlík nesie aspoň jednu substitučnú skupinu. Pod pojmom substitučná skupina sa rozumie najmä hydroxylová,ketónová, tiolová, alkylová alebo alkenylová skupina.0018 Gama-undecenolaktón v zmysle vynálezu ma asymetrický uhlík na pozícii 4 a môže byt v konfigurácii (R) alebo (S).0019 Patent sa týka (R) gama-undecenolaktónu ako aj (S) gama-undecenolaktónu, a zmesi týchto dvoch optických izomérov v akomkoľvek pomere, najmä racemickej zmesi.0020 Patent sa taktiež týka prípravy gama-undecenolaktónu vzorca (I) biologickou cestou a najmä jeho biosyntézy mikrobiologickou cestou, z aspoň jedného substrátu, najmä kyseliny undecylénovej alebo jedného zjej esterov, najvhodnejšie metylového alebo etylového, pomocou mikrobiálnej kultúry kmeňa, ktorý umožňuje hydroxyláciu substrátu, najmä C 4.0021 Táto príprava obsahuje nasledujúce etapya) výber vhodného kmeňa,b) kultivovanie tohto kmeňa vo vhodnom kultivačnom prostredi, pričom tejto kultivácii môže predchádzať predkultivačná etapa kmeňa, c) pridanie substrátu vhodného na transformáciu na gama-undecenolaktón podľa vzorca (l), d) biokonverziu substrátu na gama-undecenolaktón vzorca (l).e) izolovanie takto pripraveného gama-undecenolaktónu vzorca (l).0022 Mikrobiálne kmene, uvedené v etape a) vhodné na biosyntézu gama-undecenolaktónu podla vynálezu sú také, ktoré umožňujú špecifickú hydroxyláciu substrátu, obzvlášť C 4.0023 Ak je produkt biosyntézy určený pre potravinársky priemysel, uprednostňujú sa samozrejme kmene potravinového radu. Medzi kmene, ktoré umožňujú stereoselektívnu hydroxyláciu, patria najmä kmene druhu Aspergillus sp., Penícillium sp., Mucor sp., Mortíere/Ia sp. Všetky tieto kmene patria do 1 triedy mikroorganizmov, a niektoré sú potravinárske, ich použitie nepredstavuje problém pre priemyselnú výrobu Iaktónu ani pre jeho prípadné použitie v potravinárstve.0024 Podľa osobitého spôsobu realizácie vynálezu sa použije kmeň druhu Aspergillus sp.,najvhodnejšie Aspergillus oryzae, spomedzi ktorých môžeme uviest nasledujúceAspergillus oryzae DSMZ 1861, Aspergillus oryzae DSMZ 1864, Aspergillus oryzae DSMZ 1147, Aspergillus oryzae DSMZ 63303, Aspergillus oryzae CBS 570.65, Aspergillus oryzae CBS 819.72, Aspergillus oryzae CBS 110.27, Aspergillus oryzae VMF 88093.0025 Medzi nimi sa uprednostňuje Aspergillus oryzae DSMZ 1861 a Aspergillus oryzae CBS 110.27.0026 Podla ďalšieho osobitého spôsobu uskutočnenia vynálezu sa použije kmeň druhu MortiereI/a sp., spomedzi ktorých môžeme uviesť nasledujúceMor/iereI/a isabe/Iina DSMZ 1414, Morłiere/Ia ísabellina CBS 100559, MorIíere/Ia isabe/lina CBS 221.29, Mortierella isabellína CBS 194.28, Morlierella isabeI/ina CBS 208.32, Mortíerella isabeI/ina CBS 224.35, , MortíereI/a ísabeI/ina CBS 560.63, MorlíereI/a isabel/ina CBS 167.80, Morŕierella ísabellína CBS 493.83, , Mortierella isabeílína CBS 309.93, Mortíerella isabeI/ína CBS 250.95, Mortíere/Ia isabelłina CBS 109075, Morlierella ramanníana CBS 112.08, Morliere/Ia ramanniana CBS 219.47, Mortiere/Ia ramanniana CBS 243.58, Mortiere/la ramanniana CBS 478.63, MorIiere/ía ramanniana CBS 852.72, Mortierella ramanníana CBS 366.95, Mortiere/Ia ramanníana CBS 101226. Medzi nimi sa uprednostňuje Morlíerella isabe/Iina, obzvlášť MorIierel/a isabeI/ina DSMZ 1414, Morlíerella isabe/Iina CBS 100559 a Mortierella isabeI/ina CBS 221.29.0027 Autori patentu prekvapivo a nečakane zistili, že použitie kmeňa z druhu Aspergillus sp. vedie k selektívnej produkcii (R) gama-undecenolaktónu, a že použitie kmeňa z druhu Mortierella sp. vedie k selektívnej produkcii (S) gama-undecenolaktónu.0028 Podľa jedného spôsobu realizácie vynálezu sú vylúčené kmene Yarrowía lipolytica, pretože nie sú schopné vyvolať hydroxyláciu C 4. Výhodou je, že všetky kmene, ktoré nie sú schopné produkovať hydroxyláciu C 4. špecifickým spôsobom a selektívne, sú vylúčené z tohto vynálezu. 0029 Bez vytvárania akejkoľvek teórie sa predpokladá, že podmienky kultivácie kmeňa by mohli mať vplyv na stereoselektivitu, a tiež na kvantitatívny aspekt biokonverzie.0030 Kultivácia uvedená v etape b) postupu v zmysle vynálezu obsahuje vytvorenie kultivácie kmeňa, najvhodnejšie polokoncentrovanej, napríklad bunkovou amplifikáciou, vo vhodnom kultivačnom prostredi. Tejto kultívácii môže predchádzať predkultivácia kmeňa v prvom kultivačnom prostredí, ktoréje vhodnejšie na pNé etapy rozmnoženia kmeňa.0031 Kultivačné podmienky použité pri stereoselektivnom postupe vynálezu musia byť také. aby viedli k produkcii mycélia svypuklinami plnými inklúzii (obzvlášť peroxyzómy). Podľa obľúbeného spôsobu realizácie vynálezu má pripravená bunková kultivácia kompótové mycélium zložené z oddelených vlákien bez konidiospór a s vydutou štruktúrou, naplnené spomínanými inklúziami(peroxyzómy). Podmienky kultivácie musia byť mimoriadne prispôsobené, aby sa zabránilo sporulácii mycélia.0032 Autori vynálezu ďalej zistili, že fyziologický stav mycélia, dosiahnutý najmä vďaka kultívačným podmienkam opisaným v tejto žiadosti, (oddelené mycélium svýduťami a vypuklinami naplnenými inklúziami, najmä peroxyzómami) by mohol mať výrazný vplyv na výkonnosť reakcie a umožnil by dosahovať vyššiu výkonnosť ako predchádzajúce vynálezy. Fyziologický stav mycélia by taktiež mohol mat vplyv na stereoselektivitu reakcie.0033 Podľa výhodného spôsobu uskutočnenia vynálezu, etapa) postupu vynálezu je etapa kultivácie kmeňa vo vhodnom kultivačnom prostredí, ktoré umožní b získanie oddeleného mycélia svýduťami a vypuklinami naplnenými inklúziami, najmä peroxyzómami. Výhodou je, že kultivačné prostredie použité v zmysle vynálezu neobsahuje peptón. Najvhodnejšie je, ak použité kultivačné prostredie v zmysle vynálezu obsahuje slad a/alebo kvasnicový extrakt. Podľa obľúbeného spôsobu realizácie je mycélium použité vetape c) koncentrované. Najvhodnejšie koncentrácia mycélia použitého v etape c) je od 5 do 15 g/l, ešte vhodnejšie 6 až 12 g/I, a ideálne 7 až 10 g/l.0034 Zistílo sa najmä, že produkcia (S) gamalaktónu z kmeňa Mortierella je obzvlášť obľúbená,zpohľadu stereoselektivity avýkonnosti, použitím mycélia svypuklinami naplnenými inklúziami opisanými vyššie použitie takého mycélia by umožnilo získat reakčný produkt s vyššou rotačnou schopnosťou, v absolútnej hodnote, ako V predchádzajúcich patentoch na druhej strane, výkonnosť zlskaná podľa postupu vzmysle vynálezu anajmä použitie mycélia svypuklinami naplnenými inklúziami opísanými vyššie, umožňuje dosiahnuť výkonnosť vyššiu ako v predchádzajúcich patentoch.0035 Etapa c) postupu spočíva v pridaní substrátu do bunkovej kultivácie. Vzmysle vynálezu,syntéza gama-undecenolaktónu biologickou cestou umožní pôsobenie akéhokoľvek vhodného substrátu a najvhodnejšie kyseliny undecylénovej alebo jedného zjej esterov. Medzi obľúbené substráty môžeme uviesť všetky substituované deriváty kyseliny undecylénovej alebo jej estery. Kyselina undecylénová, metylester a etylester kyseliny undecylénovej sú obzvlášť výhodné substráty. Môže sa samozrejme použit akýkoľvek vhodný substrát alebo zmes rôznych vhodných substrátov, obzvlášť zmes kyseliny undecylénovej a jedného alebo viacerých jej esterov.0036 Podľa výhodného spôsobu uskutočnenia vynálezu, substrát sa pridáva k mycéliu postupom batch alebo fed-batch. Podľa obľúbeného spôsobu realizácie, kyselina undecylénová sa pridáva k zmesi s pomocnou látkou, napriklad olej, najmä akýkoľvek tradičný potravinársky olej, akým je sójový, kukuričný, slnečnicový alebo iný, alebo triglyceridy zo syntézy mastných kyselín s krátkymi retazcami, akým je miglyol, najvhodnejšie hydrogénovaný slnečnicový olej alebo bohatý na kyselinu olejovú, pred jej kontaktom s mycéliom. Prítomnosť pomocnej látky umožní najmä výrazné zníženie korozívnej alebo toxickej síly substrátu, najmä kyseliny undecylénovej. Podľa jedného spôsobu uskutočnenia vynálezu, syntéza v zmysle vynálezu s použitím kmeňa Mortierella isabellina prebieha v prostredi bez minerálneho oleja.0037 Výhodou je, že substrát sa pridáva vkoncentráciách 0,3 až 2,5 g/I/h. Výhodou je, že množstvo oleja, najvhodnejšie rastlinného, zmiešaného so substrátom, je 100 až 500 g/I,najvhodnejšie 150 až 300 g/l.0038 Do prostredia sa pridá aj zdroj cukru, najvhodnejšie glukóza, ato súbežne so substrátom atak, aby sa zabezpečilo pokrytie energetických potrieb buniek. Výhodou je, že koncentrácia pridanej glukózy je 0,3 až 0,4 g/l/h.-4 0039 pH môže byt regulované podľa potreby počas pridávania substrátu a počas celého trvania biokonverzie, ktorá nasleduje, ato pomocou pridávania akejkoľvek vhodnej zásady. pH sa musí pohybovať medzi 4,5 a 8,5, najvhodnejšie medzi 5,5 a 8, a ideálne medzi 6 a 7,5.0040 Teplota počas biokonverzie sa udržiava najvhodnejšie medzi 27 a 30 °C. Biokonverzia môže tNat 30 až 120 hodín, najvhodnejšie 48 až 72 hodin.0041 Biokonverzia substrátu na gama-undecenolaktón uvedený v etape d) postupu vzmysle vynálezu, je etapa laktonizácie, ktorej predchádza reakcia hydroxylácie C 4 substrátu, zabezpečená vďaka kmeňu. Na realizáciu tejto hydroxylácie je potrebný kyslík. Najvhodnejším zdrojom kyslíka je plyn obsahujúci kyslík, ideálne vzduch alebo kyslík. Plyn sa rozpúšťa v relatívne malom množstve v reakčnom prostredí.0042 Podľa výhodného spôsobu uskutočnenia, a ako je odborne známe, na kontrolu penenia počas biokonverzie sa používajú protipenivé činidlá, najmä silikónové oleje alebo polyméry polyetylén glykolu, esterifikované pomocou mastných kyselín.0043 Po ukončení biokonverzie, to znamená špecifickej a stereoselektívnej hydroxylácie C 4, za ktorou nasleduje Iaktonizácia, sa začína etapa e) procesu, ktorá spočíva vizolovaní gamaundecenolaktónu pomocou extrakcie, pričom extrakcia gama-undecenolaktónu sa vykoná akýmkoľvek vhodným spôsobom. Výhodou je, že extrakcia gama-undecenolaktónu s avykonáva pomocou hydrodestilácie, za ktorou prípadne nasleduje esteriñkácia na neskoršie odstránenie0044 Alternatívne sa extrakcia gama-undecenolaktónu môže vykonať pomocou extrakcie rozpúšťadlom (cyklohexán, etylacetát), po okyslenl prostredia.0045 Podľa jednej varianty postupu v zmysle vynálezu sa etapa e) postupu nerealizuje a namiesto nej sa vykoná etapa e), ktorá spočíva vtom, že po ukončení etapy d) nasleduje redukcia in situ získaného gama-undecenolaktónu, pred extrakciou, aby sa získal napríklad príslušný gamaundekalaktón. Podľa osobitého spôsobu realizácie vynálezu je možné redukciu zastaviť azískať gama-undecenolaktón s menej nenasýtenými väzbami ako gama-undecenolaktón získaný z biokonverzie v etape d). Podľa tohto spôsobu uskutočnenia postup v zmysle vynálezu pokračuje po etape dl tak, že sa zastaví regulácia pH fermentovača a do reaktora sa prídajú aktívne sušené kvasnice, napríklad potravinárske, vínne alebo pivné, a tiež zdroj cukru, najlepšie glukóza. Ked pH dosiahne hodnotu 5,5, reguluje sa na 5,5 pomocou vhodnej zásady, napríklad Iúhu. Nechá sa inkubovať, aby vznikla redukcia, najvhodnejšie počas 12 až 24 hodín, potom sa extrahuje gamaundekalaktón za podmienok opísaných v etape el. Podľa inej varianty sa gama-undecenolaktón môže redukovat na gama-undekalaktón pomocou čerstvej kultivácie redukčného mikroorganizmu alebo aspoň umiestneného do redukčných podmienok, napríklad Saccharomyces cerevisiae alebo Pichia etche/síi alebo Pichia pastorís alebo Hansenula polymorpha alebo Bacillus subti/is alebo Lactobacillus brevís.0046 Podľa osobitého spôsobu uskutočnenia vynálezu, redukcia vetape e) má za následok produkciu gama-undekalaktónu podľa nasledujúceho vzorcakde R 1 je C 7 alkylová skupina, prípadne substituovaná. Pod pojmom substituovaný alkyl sa rozumie alkyl, ktorého aspoň jeden uhlík má aspoň jednu substitučnú skupinu. Pod pojmom substitučná skupina sa rozumie najmä hydroxylová skupina, ketoskupina, tiolová skupina alebo alkenylová0047 Podľa výhodného spôsobu uskutočnenia vynálezu, R 1 je skupina C 7 H 13, ideálne CH 2 CHCH 2 CHzCH 2 CH 2 CHr 0048 Gama undekalaktón získaný podľa tohto spôsobu prevedenia má na 4 pozíciách jeden asymetrický uhlík s rovnakou konfiguráciou ako uhlík molekuly gama undecenolaktónu, z ktorého je derivovaný, pričom redukčná reakcia nemení stereoizomériu molekuly.0049 Etapa e) môže byt taktiež realizovaná a umožní získat saturovanejši undecenolaktón (R) alebo (S) alebo gama-undekalaktón (R) alebo (S), podľa stereochémie gama undecenolaktónu získaného v etape d).0050 Tieto nasýtené Iaktóny, (R) gama-undekalaktón a (S) gama-undekalaktón môžu byt využité na rovnaké aplikácie ako ich nenasýtené obdoby tieto Iaktóny majú také odorlzujúce a chutové

MPK / Značky

MPK: C12P 17/00, C07D 307/00, A23L 1/00

Značky: formě, kozmetike, potravinářských, spôsob, přípravy, použitie, přísad, gama-undecenolaktón

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/11-e7897-gama-undecenolakton-sposob-jeho-pripravy-a-jeho-pouzitie-v-kozmetike-a-vo-forme-potravinarskych-prisad.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Gama-undecenolaktón, spôsob jeho prípravy a jeho použitie v kozmetike a vo forme potravinárskych prísad</a>

Podobne patenty