JP5249923B2 - 水性植物抽出物から着色成分を分別する方法 - Google Patents

Description

本発明は、水性植物抽出物から着色成分を分別する方法に関し、水性植物抽出物から着色成分を分別するためのマグネシウム塩の使用にも関する。

植物から貴重な成分を単離する場合、日常的には水性抽出物が用いられる。この場合、一般に、植物材料を粉砕し、撹拌しながら温水で抽出する。こうして生成された抽出物は、多くの場合、タンニンおよびフラボノイドを含有するため濃黄褐色に着色されており、そのためそのような抽出物から直接単離され得る成分は、天然色素に関係する所望の要件に決して対応しない。

上記問題は、例えば、アーティチョークからイヌリンを単離する際に生じる。ビートからの抽出物で、白亜を添加し、続いて炭酸化（ＣＯ_２添加）することによりテンサイからスクロースを単離する際に用いられる脱色方法に従って脱色を試行しても、十分に進行しない。同じく、抽出物を脱色するためのイオン交換樹脂の可能な使用は、必要なコストが高いため除外される。

本発明の目的は、安価な補助物質を用い、装置および時間に関して低支出で実行され得、それにより中立色（color-neutral）の生成物が単離され得る、植物抽出物の効果的な脱色方法を開発することである。

この目的を達成するために、本発明は、請求項１の方法を提供する。該方法の特別で有利な実施形態は、従属クレームの方法に明記されている。

本発明は、
ａ）マグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）を植物抽出物に添加し、
ｂ）少なくとも１種のアルカリ性成分をその植物抽出物に添加し、
ｃ）沈殿物を形成させて、
ｄ）形成された沈殿物を植物抽出物から分別することを含む、水性植物抽出物から着色成分を分別する方法を含む。

この方法は、水性植物抽出物の意外にも効果的な脱色を可能にする。

とりわけ、該方法は、アーティチョークからの、特にアーティチョークの根からの抽出物の脱色において特に効果的である。しかしこの特別な例は、本発明の適用分野を限定するものではない。

加えて該方法は、用いられる補助物質（例えば、マグネシウム塩およびアルカリ）が安価であることが特徴である。

同じく、該方法を実施する際の装置および時間の支出が、特に低い。

最後に、この種の脱色を利用すれば、濁り物質も液体抽出物から同時に除去されるため、濁り材料を別個に除去する必要がない。

植物抽出物から着色成分を分別するための本発明の方法は、一般に、植物抽出物の脱色、透明化または「清澄化」とも呼ばれる。これらの用語は、本発明の文脈内では同等である。

着色成分は、中性色でなく、植物抽出物を所望の色に着色する植物抽出物のそれらの成分全てを意味する。通常、これは、植物材料からの水性抽出ステップの後に植物抽出物中に存在する緑色、黄色および褐色ならびにそれらの混合色に関する。しかし該方法は、特定の色に限定されない。

着色成分は、溶液、懸濁液もしくはエマルジョン中に、または同時にこれらの複数の形態の中に存在してもよい。好ましくはそれらは、溶解された成分である。

植物抽出物の着色成分は、好ましくは本発明の方法により特に良好に分別され得るタンニンおよび／またはフラボノイドである。

上述の水性植物抽出物は、例えば、粉砕された植物材料の水性抽出により単離され、その抽出は、通常、温水を用いて実施される。植物材料は、例えば、根、幹、葉、花および果実、またはこれらの材料の混合物で構成されていてもよい。

該方法を用い得る植物の種類は、特に限定されない。例えば該方法は、有利には、水性抽出が実行されて成分が単離され、対応するタンニンおよびフラボノイドを生成する、全ての植物に用いることができることが見出された。

本発明の方法は、水性アーティチョーク抽出物、より特別にはアーティチョークの根からの抽出物に特に有利に適用できる。

フルクタン、特にイヌリンを、そのようなアーティチョーク抽出物から単離してもよい。つまり本発明は、アーティチョークからのフルクタン単離、特にアーティチョークからのイヌリン単離における中間ステップとして特に容易に適用できる。

本発明によれば、マグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）を水性植物抽出物に添加する。ステップａ）の変形例では、植物抽出物にマグネシウム塩の水溶液を添加することが可能である。更に、より好ましい変形例では、固体形態のマグネシウム塩を、植物抽出物に直接添加し、それに溶解させる。

マグネシウム塩を添加する場合、それは、好ましくは水への溶解度が高い生成物であるため、非常に容易に溶解できる塩である。特に適切なマグネシウム塩は、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、他の低脂肪酸の塩、例えば酢酸マグネシウムおよびプロピオン酸マグネシウム、ならびにそれらの混合物から選択される。

本発明のアルカリ性成分は、水酸化物イオン（ＯＨ⁻）を含む成分、または植物抽出物と混合した後に抽出物中で水酸化物イオンを形成する成分を意味する。アルカリ性成分は、液体、固体または気体であってもよい。好ましくは、液体アルカリ性成分を使用する。

該方法のステップａ）およびｂ）に記載されたマグネシウムイオンおよびアルカリ性成分の添加の際、沈殿反応により沈殿物が形成される。該方法に関してステップａ）およびｂ）は、特にステップａ）でマグネシウムイオンの溶液を使用し、ステップｂ）でアルカリ性液を使用する場合に、基本的には同時に実行することができる。しかし、最初に方法ステップａ）を実施し、続いてステップｂ）を実行することが好ましい。

該方法では、マグネシウムイオンおよびアルカリ性成分の両方を、抽出物に可能な限り均質に分配させることで、抽出物中の沈殿反応も可能な限り均質にそして定量的にすることが有利である。それゆえ、アルカリ性成分としては、植物抽出物に急速にそして均質に混合し得る水性アルカリ性液、例えばアルカリ性溶液、アルカリ性懸濁液を使用することが好ましい。アルカリ性溶液または懸濁液は、本発明によれば、水酸化物イオン（ＯＨ⁻）を含むか、または植物抽出物との混合の後に形成される。

非常に好ましい方法の変形例において、ステップａ）では、最初に、マグネシウム塩を抽出物に均質に溶解する。続いてステップｂ）で、水性アルカリ性溶液または懸濁液を、好ましくは強く撹拌しながら添加する。

一つの実施形態において、アルカリ性成分は、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物の水溶液または懸濁液である。水酸化物は、好ましくは、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウムおよび水酸化カルシウムから選択される。

非常に特別に好ましい変形例において、アルカリ性成分は、水酸化カルシウムの懸濁液である。水酸化カルシウムの使用の利点は、方法のステップｃ）で、特に少量の遠心分離物が得られることである。加えて、水酸化マグネシウムおよび硫酸カルシウムの同時沈殿を利用することにより、沈殿物がより高速に沈降し、より圧縮性が高くなる。沈殿物のゲル状粘稠度は、特に低く表される。その結果、この方法の変形例では、沈殿物中の望まない成分（例えば、イヌリン）の結合が、特に少ない。

更に使用可能なアルカリ性成分は、好ましくは水溶液中の、アンモニアである。気体アンモニアの使用も基本的には除外されないが、水溶液の使用ほどは好ましくない。

更なる実施形態において、アルカリ性成分は、アミン（例えば、エチレンジアミンおよびトリエタノールアミン）の水性の溶液、エマルジョンまたは懸濁液である。

弱有機酸の塩、例えばアルカリ金属酢酸塩およびアルカリ土類金属酢酸塩、特に酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸カルシウムおよび酢酸マグネシウムも、使用可能である。

本発明の方法による沈殿物として、水酸化マグネシウムが形成される。この場合、本発明によれば、水性抽出物の着色成分は、沈殿に残留し、こうして液相から分離される。本質的に脱色された抽出物が得られる。脱色の程度は、中でも、Ｍｇ^２＋イオンおよび用いられるアルカリ性成分の量、つまり形成される沈殿の量に依存する。反応体の量的最適化は、当業者の活動の範囲内である。

請求項１の全体的な脱色方法、またはそのサブステップも、必要に応じて多段階に配列することができる。

本発明の方法において、マグネシウムイオンに対する水酸化物イオンのモル比は、好ましくはＯＨ⁻：Ｍｇ^２＋＝２．２：１〜１．８：１である。最も好ましくは、その比は、厳密に理論値、即ち、ＯＨ⁻：Ｍｇ^２＋＝２：１である。それゆえアルカリ性成分の量は、マグネシウムイオンあたりに対応する量の水酸化物イオンが存在するような手法で選択される。添付の特許請求の範囲による発明は、上記マグネシウム塩の組合せの使用も含む。同様に、本発明は、上記アルカリ性成分の組合せの使用を含む。

方法のステップａ）およびｂ）のマグネシウム塩の溶解およびアルカリ性成分の添加は、好ましくは可能な限り最も急速に溶解または均質化させるため、つまり急速に反応させるために、好ましくは撹拌しながら進行させる。しかし、混合の技術は、それ以上は特に限定されない。例えば該方法は、例えば、当業者によく知られた他の混合技術により実施することもできる。

該方法を促進するために、方法のステップａ）を、好ましくは６０〜８０℃の温度で実施する。アルカリ性成分の添加後の反応時間は、一般に約１〜１５分間、平均で約１０分間である。

本発明の方法の分離ステップｄ）は、好ましくは、分離装置（例えば、スラッジ分離装置）を用いた沈降、ろ過および遠心分離により進める。しかし、当業者によく知られる他の分離技術を用いることもできる。

本発明を、特別な実施形態に基づいて以下に記載するが、それは本発明の一般的な概念を限定するものではない。

実施例

実施例１ − 硫酸マグネシウムおよび水酸化ナトリウムを用いた脱色
硫酸マグネシウムおよび水酸化ナトリウムを用いた水酸化マグネシウムの形成は、以下の式により進行する。

ＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ＋２ＮａＯＨ→Ｍｇ（ＯＨ）_２＋Ｎａ_２ＳＯ_４＋７Ｈ_２Ｏ （式１）

表１は、０．１〜１．０ｇ/１００ml抽出物の水酸化マグネシウム量を形成させるのに必要な硫酸マグネシウム七水和物および水酸化ナトリウムの必要量を示している。

実験室規模で０．５ｇ Ｍｇ（ＯＨ）_２/１００ml抽出物を形成させることによる脱色実験：
・アーティチョーク根からの暗褐色抽出物４００mlを６０℃に加温し、それにＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ ８．４ｇを撹拌しながら溶解した。
・これに、３３％強ＮａＯＨ ８．０ｇを添加し、混合物を１０分間撹拌した。pH９．７になった。
・混合物をビーカでの遠心分離で、５５００ｇで１０分間遠心分離した。
・この分離の後、薄黄色の透明抽出物 約３５０mlを、５cm厚の層で得た。遠心分離物として、ゲル状のペレットを５５．１ｇ得た。

実施例２ − 硫酸マグネシウムおよび水酸化カルシウムを用いた脱色
硫酸マグネシウムおよび水酸化カルシウムを用いた水酸化マグネシウムの形成は、以下の式により進行する。

ＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ＋Ｃａ（ＯＨ）_２→Ｍｇ（ＯＨ）_２＋ＣａＳＯ_４＋７Ｈ_２Ｏ （式２）

表２は、０．１〜１．０ｇ/１００ml抽出物の水酸化マグネシウム量を形成させるのに必要な硫酸マグネシウム七水和物および水酸化カルシウムの必要量を示している。

実験室規模で０．５ｇ Ｍｇ（ＯＨ）_２/１００ml抽出物を形成させることによる脱色実験：
・アーティチョーク根からの暗褐色抽出物４００mlを６０℃に加温し、それにＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ ８．４ｇを撹拌しながら溶解した。
・これに、水５ml中の懸濁液として９６％強Ｃａ（ＯＨ）_２ ２．６３ｇを添加し、混合物を１０分間撹拌した。pH９．５になった。
・混合物をビーカでの遠心分離で、５５００ｇで１０分間遠心分離した。
・この分離の後、薄黄色の透明抽出物 約３７５mlを、５cm厚の層で得た。遠心分離物として、濃い粘性のペレットを２８．３ｇ得た。

アルカリとして水酸化カルシウムを用いた利点は、水酸化ナトリウムを使用した場合の有意に多量の遠心分離物と比較して、遠心分離後の遠心分離物がより少量であったことにより明白である（使用例１および２を参照）。水酸化マグネシウムおよび硫酸カルシウムの同時沈殿により（式２との比較）、沈殿物がより高速に沈降し、圧縮性がより高かった。沈殿物のゲル状粘稠度は、あまり明確には表されていない。つまり、清澄化によるイヌリンの損失が低下した。実験工場規模で、ディスク式分離装置を用いて、沈殿物を容易に分別することができた。

実施例３ − 実験工場規模での総量０．７ｇ Ｍｇ（ＯＨ）_２/１００ml抽出物の形成による２段階脱色
・アーティチョーク根からの暗褐色抽出物 約１７０Ｌに、ＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ ３４００ｇ（０．５ｇ Ｍｇ（ＯＨ）_２/１００ml抽出物に相当する）を撹拌しながら１０分以内で溶解させた。
・これに、水３Ｌ中の懸濁液として９６％強Ｃａ（ＯＨ）_２ １０１５ｇを添加し、１０分間撹拌した。pH９．４になった。
・全体的な沈殿混合物は、ディスク式分離装置内で１２０分かけて定量的に透明化させた。脱色した抽出溶液（１５０Ｌ）は、薄黄色を含まず、濁り物質も含まなかった。スラッジ分画として、濃い粘性の固体層を２０Ｌ得た。
・得られた抽出溶液（１５０Ｌ）を用い、ＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ １３５０ｇ（０．２ｇ Ｍｇ（ＯＨ）_２/１００ml抽出物に相当する）および水１．５Ｌ中の懸濁液としての９６％強Ｃａ（ＯＨ）_２ ４１０ｇを用いて、脱色ステップ全体を反復して実施した。
・全体的な沈殿混合物は、ディスク式分離装置内で３０分かけて定量的に透明化させた。pH９．４を有する脱色した抽出溶液（１４５Ｌ）は、透明の薄黄色であり、濁り物質を含まなかった。スラッジ分画として、濃い粘性の遠心分離物を７Ｌ得た。

Claims (18)

1. ａ）マグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）を植物抽出物に添加し、
   ｂ）少なくとも１種のアルカリ性成分をその植物抽出物に添加し、
   ｃ）沈殿物を形成させて、そして
   ｄ）形成された沈殿物を植物抽出物から分別することを含む、水性植物抽出物から着色成分を分別する方法。
2. ステップａ）およびｂ）が、撹拌しながら実施される、請求項１記載の方法。
3. 形成された沈殿物が、沈降またはろ過により植物抽出物から分別される、請求項１または２記載の方法。
4. ステップａ）において、マグネシウム塩が添加される、請求項１〜３記載の方法。
5. マグネシウム塩が、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、酢酸マグネシウムおよび硝酸マグネシウムから選択される、請求項４記載の方法。
6. マグネシウム塩が、硫酸マグネシウムである、請求項４記載の方法。
7. ステップａ）が、６０〜８０℃の温度で実施される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. アルカリ性成分の量が、２．２：１〜１．８：１のＯＨ⁻：Ｍｇ^２＋モル比に設定される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. アルカリ性成分が、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物の水性溶液または懸濁液である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. アルカリ性成分が、水酸化カルシウムの懸濁液である、請求項９記載の方法。
11. アルカリ性成分が、水性アンモニアである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
12. アルカリ性成分が、弱有機酸の塩の水性溶液または懸濁液である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
13. 塩が、アルカリ金属酢酸塩およびアルカリ土類金属酢酸塩から選択される、請求項１２記載の方法。
14. アルカリ性成分が、アミンである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
15. アミンが、エチレンジアミンまたはトリエタノールアミンである、請求項１４記載の方法。
16. 植物抽出物の着色成分が、タンニンおよび／またはフラボノイドである、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 植物抽出物が、アーティチョーク抽出物である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. アーティチョーク抽出物が、アーティチョークの根の抽出物である、請求項１７記載の方法。