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CN1148365C - 浓缩儿茶素溶液的方法 - Google Patents

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CN1148365C CNB001329634A CN00132963A CN1148365C CN 1148365 C CN1148365 C CN 1148365C CN B001329634 A CNB001329634 A CN B001329634A CN 00132963 A CN00132963 A CN 00132963A CN 1148365 C CN1148365 C CN 1148365C
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Abstract

通过包含下述步骤的方法浓缩表棓儿茶素没食子酸盐水溶液：在压力下将EGCG水溶液投料到至少一个膜组件上，以提供渗透清除物和渗余物，其中EGCG在渗余物中的浓度增加了；收集所述渗透清除物和所述渗余物；任选将渗余物再循环返回到膜上；任选将渗余物和渗透清除物浓缩。

Description

浓缩儿茶素溶液的方法
技术领域
本发明涉及浓缩含水表棓儿茶素没食子酸酯(epigallocatechingallate，下文简称为EGCG)溶液的方法。
本发明尤其涉及用选择性纳米过滤(nanofiltration)或反向渗透膜(下文简称为膜)浓缩EGCG水溶液的方法。
背景技术
US 5879733描述了制备具有改善透明度和颜色的绿茶提取物的方法。这些提取物是通过用食品级阳离子交换树脂以能有效除去提取物中存在的金属阳离子的量处理含水绿茶提取物而获得的。然后将用阳离子交换树脂处理的该提取物与纳米过滤膜接触，以除去具有较高分子量的物质例如果胶、蛋白质、叶绿素和氧化产物。US 5879733中描述的纳米过滤膜是由分子量截留为约700-约5000道尔顿的聚合物(相当于孔径为约17-约40埃)制成的。制备这些纳米过滤膜使用了聚合物例如乙酸纤维素、聚砜、聚偏二氟乙烯。尤其公开的是使用OSMO SP-12纳米过滤膜(Osmonics，Inc.Minnetonka，Minn生产)。制成纳米过滤膜的该乙酸纤维素聚合物的分子量截留为1000道尔顿(相当于孔径为大约20埃)。通过使用该膜，分子比该膜的孔径要小的茶叶儿茶素与水一起通过了该膜，而具有较高分子量的物质被该膜截留。
US 5879733没有公开任何适于浓缩EGCG水溶液的膜。因此，仍然需要找到具有高EGCG截留率、并能维持可接受的渗透流流速的膜。
发明内容
本发明涉及浓缩含水表棓儿茶素没食子酸酯(EGCG)溶液的多步方法，所述方法可至少部分分批或连续进行，并包括：
a)在约5巴-约100巴压力下，将固体溶解含量为约0.03wt％-约10wt％的含水EGCG溶液加料到至少一个膜组件(membrane module)上，以提供渗透清除物(permeate purge)和渗余物(retentate return)，其中相对于在加料溶液中的浓度，EGCG在渗余物中的浓度增加了，并且该膜对EGCG的截留系数达到90％以上；
b)收集所述渗透清除物；
c)收集所述渗余物；
d)任选将渗余物再循环返回到膜上；
e)任选将步骤c)和/或d)的渗余物浓缩；
f)任选将步骤b)的渗透清除物浓缩。
对于所用膜的要求如下：对EGCG的截留系数达到90％以上，渗透流速在5升/平方米·小时以上，对任选加入的有机溶剂和存在的任何杂质的截留系数低于50％。
通常在定义的溶剂-膜-系统中通过截留系数R和渗透流速Jv来表示膜的特征。
对于含水EGCG溶液的浓缩，截留系数R定义为R＝100×(1-Cp/CK)，其中Cp是EGCG在渗透物中的浓度，CK是EGCG在渗余物中的浓度。
渗透流速是渗透压的函数，它是由浓缩物中所有溶解的分子(例如EGCG和有机溶剂)引起的。
渗透流速Jv定义为Jv＝A×(ΔP-A∏)，其中A是膜常数，其单位是升/平方米·小时巴，ΔP是压力的跨膜差值，A∏是渗透压的跨膜差值。
合适的膜的实例是DESAL-5膜，其可从OSMONICS/DESAL，Vista，California购得。DESAL-5膜能容许在高达200倍范围内的EGCG浓度。
对于该膜，优选的压力范围为约10巴-约100巴，更优选为约20巴-约35巴。
可在选自约10℃-约60℃的任意适当及所需温度下实施本发明方法。
在本说明书中，术语“含水EGCG溶液”是指EGCG在水与任选的有机溶剂的混合物中的溶液。溶剂或溶剂混合物优选包含约70体积％-约100体积％、优选约90体积％水，和约0体积％-约35体积％、优选约10体积％有机溶剂。有机溶剂优选为甲醇、乙醇、异丙醇或丙酮。EGCG在溶液中的初始浓度为约0.05wt％-约10wt％、优选为约0.05wt％-约2wt％。
原料是绿茶提取物，其可依据本领域已知方法通过提取绿茶叶而制得。茶叶提取物粉末也可商购获得，例如从海音(音)生物制品公司，贵阳，中国(Highyin Biological Products Co.，Guiyang，China)购得。
EGCG是通过色谱法，例如在涉及EGCG制备方法的欧洲专利申请99116032.6中描述的方法从存在于提取物中的茶多酚中分离到的，所述方法包括下述步骤：
a)提供绿茶提取物；
b)在约30℃-约80℃的温度用大孔极性树脂将该绿茶提取物进行色谱法处理；
c)在约30℃-约80℃的温度、和约0.1巴-约50巴压力下，用极性洗脱溶剂从该大孔极性树脂上洗脱EGCG；
d)任选浓缩步骤c)的洗脱液；
e)任选通过将剩余儿茶素解吸来再生该大孔极性树脂；和
f)任选浓缩步骤e)解吸的儿茶素。
实施例1中描述了上述色谱法的可能实施方案。
下面将参照附图1更详细地描述本发明方法，其中附图1示出了单级膜纳米过滤装置。其中，VO加料和/或浓缩溶液，Vp渗透清除物，Vr渗余物，①用于浓缩和/或加料溶液的贮存容器，②泵，③膜组件，④渗透清除物容器。
该装置包括通过经由高压泵(2)的进料导管与膜组件(3)相连的进料溶液容器(1)。组件(3)包括含有过滤膜的螺旋卷型(spiral woundtype)或平板型(flat sheet type)组件。渗透清除物导管VP与渗透物容器(4)相连。渗余物导管Vr用于将渗余物再循环返回到容器(1)中。螺旋卷型组件是优选的。
在操作过程中，在约5-约100巴压力下通过泵(2)使含有EGCG的进料水溶液流过组件(3)。经VP流出的是含有水和任选的有机溶剂的渗透清除物。经Vr流出的是含有未通过膜的EGCG的渗余物。
对于在附图1中描述的方法，可在分批或多步工艺(还将渗透清除物浓缩)或连续工艺中在一个或多个循环中将渗余物再流过该膜。
下述实施例更详细地解释了本发明。
实施例1：制备原料
将色谱柱中填充入2.2kg AmberliteXAD-7树脂。将购自海音(音)生物制品公司，贵阳，中国(Highyin Biological Products Co.，Guiyang，China)的50g绿茶提取物溶于50ml去离子水中，在60℃将所得溶液吸附到该色谱柱顶部，然后在60℃、氩气氛下通过流速为0.1升/分钟的洗脱剂进行洗脱。该洗脱剂为水/异丙醇(体积比为9∶1)的混合物。在使用前，将该洗脱剂脱气并保持在氩气氛下。获得了下述3个主要级分：
a)含有10.0g EGCG的10.3升溶液(0.97g EGCG/升)、
b)含有5.2g EGCG的10.4升溶液(0.50g EGCG/升)、和
c)含有1.3g EGCG的5.6升溶液(0.23g EGCG/升)。
EGCG的量是通过HPLC分析测定的。使用含有特定量EGCG的溶剂作为外标以通过HPLC定量测定上述级分中EGCG的量。合并这些级分，获得了含有0.63g EGCG/升水/异丙醇9/1的进料溶液。
实施例2a：在螺旋卷型膜组件中浓缩EGCG溶液
在贮存容器(1)中装入实施例1进料溶液。进料溶液的初始体积为6升。当获得2升渗透物时，将剩余进料溶液以每批2升的量分批加到膜组件中。在室温使溶液流过具有含DESAL 5 DL膜的螺旋卷型膜单元DESAL DL 2540 F的膜组件(死体积约为2升)。渗透流速最初为12.2升/平方米·小时，最后为6.8升/平方米·小时。将跨膜压力恒定保持在31巴。膜表面积为2.5m2。使渗余物返回容器(1)中。含有0.63g EGCG/升的26.3升进料溶液被浓缩至2.06升。发现该浓缩物含有最少15.6g EGCG；最小收率为95％。通过HPLC在清除物中没有检测到任何EGCG(检测的极限约为0.001mg/ml)。因此截留系数约为99.99。浓缩因子约为13。
实施例2b：在平板型膜组件中浓缩EGCG溶液(任选)
由于实际原因，使用死体积大约为0.1升的平板型膜组件来进一步浓缩实施例2a中得到浓缩物。
在贮存容器(1)中装入实施例2a进料溶液。进料溶液的初始体积为0.6升。在氮气流下连续加入剩余进料溶液直至加入14.7g溶解的EGCG。在室温使该溶液流过具有平板型膜单元DESAL DL 5的膜组件。渗透流速最初为16升/平方米·小时，最后为3.8升/平方米·小时。将跨膜压力恒定保持在43巴。膜表面积为0.0028m2。使渗余物返回容器(1)中并浓缩至终体积为126ml。发现该浓缩物含有最少14.2g EGCG；最小收率为97％。通过HPLC在清除物中检测到痕量EGCG(检测的极限约为0.01mg/ml)。因此截留系数约为99.99。浓缩因子约为16。
实施例3
如实施例2b所述，在室温及35巴的压力下，在平板型膜组件中浓缩含有0.98g EGCG/升水/异丙醇9/1(v/v)的进料溶液。截留系数为99.8。
实施例4
在室温及35巴的压力下，用下述市售膜在平板型膜组件中浓缩含有0.98g EGCG/升水/异丙醇9/1(v/v)的进料溶液。NITTO膜购自Nitto Denko，Japan。膜表面积为0.0028m2。下表表示的是包括实施例3结果在内的结果。
    膜  渗透流速(初始)升/平方米·小时   截留(初始)％     渗透流速(最后)升/平方米·小时    截留(最后)％
 NITTO 7250 NF     19     93.8     8(6.5小时后)     96.9
 DESAL 5 DL NF     22     ＞99.1     10(6.5小时后)     ＞99.8
 NITTO 7450 NF     32     95.0     10(7小时后)     91.1
 DESAL YK NF     23     88.0     8(7小时后)     86.3
上表清楚地表明，纳米过滤膜DESAL 5 DL NF获得了出乎意料的高EGCG截留，同时能使进料溶液以可接受的流速被过滤。

Claims (7)

1.浓缩含水表棓儿茶素没食子酸酯溶液的方法，所述方法包括：
a)在5×105帕～约100×105帕压力下，将固体溶解含量为0.03重量％～10重量％的含水表棓儿茶素没食子酸酯溶液加料到一个或多个膜组件上，以提供渗透清除物和渗余物，其中相对于在加料溶液中的浓度，表棓儿茶素没食子酸酯在渗余物中的浓度增加了，并且该膜对表棓儿茶素没食子酸酯的截留系数达到90％以上；
b)收集所述渗透清除物；
c)收集所述渗透物；
d)非必要地将渗余物再循环返回到膜上；
e)非必要地将步骤c)和/或d)的渗余物浓缩；
f)非必要地将步骤b)的渗透清除物浓缩。
2.根据权利要求1的方法，其中所述膜组件是含有膜的螺旋卷型膜单元，所述的膜对表棓儿茶素没食子酸酯的截留系数不低于90％，渗透流速不低于1.38×10-3升/平方米·秒，对非必要地加入的有机溶剂和存在的杂质的截留系数低于50％，其中所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或丙酮。
3.根据权利要求1或2的方法，其中膜的压力为10×105帕～100×105帕。
4.根据权利要求1或2的方法，其中膜的压力为20×105帕～35×105帕。
5.根据权利要求1或2的方法，其中所述方法在10℃～60℃下实施。
6.根据权利要求1或2的方法，其中所述含水表棓儿茶素没食子酸酯溶液是表棓儿茶素没食子酸酯在水与非必要的有机溶剂的混合物中的溶液，其中所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或丙酮。
7.根据权利要求6的方法，其中所述混合物由90体积％水和10体积％有机溶剂组成。
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