基于生物番茄红素的食品补充剂和获得生物番茄红素的方法

专利名称：：基于生物番茄红素的食品补充剂和获得生物番茄红素的方法
技术领域：
：本发明涉及基于生物番茄红素的新食品补充剂。在现有技术中，减少对细胞的氧化性损伤的抗氧化剂是公知的。它们是天然的或合成的产物。公知的天然抗氧化剂是抗坏血酸(维生素C),生育酚(维生素E)，视黄醇(维生素A)和P-胡萝卜素。抗氧化剂的一个主要作用是防止由于氧自由基的作用引起的损伤，这可以通过化学链反应来损伤细胞。此外，抗氧化剂在防止细胞老化，动脉粥样硬化，癌症和心脏病中起着重要作用。可以在许多蔬菜和水果中找到抗氧化剂，其中番茄合成大量的抗氧化剂。实际上，由于其(及其衍生物剥皮番茄，番茄酱，番茄汁等)是类胡萝卜素的丰富来源，所以认为番茄是健康食品。类胡萝卜素由碳，氢以及有时候氧的混合物组成。通过蔬菜利用较简单的分子构建这些分子；它们引起花，果实和一些根的颜色。例如，胡萝卜从P-胡萝卜素获得它们的橙色，p-胡萝卜素是第一种以纯化状态分离的类胡萝卜素，其给类胡萝卜素家族以该名称。以高抗氧化特性为特征的类胡萝卜素之一是番茄红素，其提供红色的色素。富含番茄红素的水果和蔬菜包括草莓，番木瓜，西瓜，葡萄等。其中，红色番茄具有最高浓度的番茄红素(30至400mg/kg的新鲜番茄)，新鲜时，其易于以高百分比被人体同化，烹调和/或在富含油的菜中供给时，几乎被全部同化，因为脂肪酸一般增加同化作用。临床研究已经证明了番茄红素防止一些种类的癌症和其他心血管疾病；以及减緩自然细胞老化进程的高度有益效果。实际上，番茄红素由于其高度而特异性的抗氧化特性而起着重要的保护性作用。还已知将番茄红素用作基础原料来制备食品补充剂，通过化学合4成(合成的番茄红素)或蔬菜生物合成(天然的番茄红素)。在后一种情况下，使用化学溶剂进行从蔬菜(例如，番茄)中的天然番茄红素的提取。通过在文献中称为"Witting方法"的化学反应获得合成的番茄红素。这是相当长而复杂的过程，其包括两个中间产物的产生，该中间产物与第三种化合物反应产生粗制番茄红素，最后通过过滤和重结晶来纯化。终产物是红色的结晶性固体，特征在于大的针形的规则而纯净的晶体，并且最终的番茄红素浓度为约95%(杂质和化学溶剂《5%)。番茄红素作为食品色素(富含番茄红素的酱汁，番茄酱)和作为食品补充剂中的成分来销售。"天然"番茄红素的生产方法从新鲜番茄(其可以是OGM或用杀虫剂和其他植物药处理过的)开始，将其切碎，匀浆并离心来除去大部分的水。剩余的潮湿糊状物是番茄浓缩物。通过加入有机溶剂并伴随强烈搅拌来从番茄浓缩物进行番茄红素提取。明显地，和番茄红素一起，还提取出其他脂类物质和可溶性植物药。此后，通过加入水，将溶液分成两相有机相，由有机溶剂与番茄红素和其他提取出来的物质的溶液构成，和液相，含有水和不溶性植物残余物。通过溶剂蒸发或其他方法降低溶解度，从番茄红素有机相获得无定形沉淀物；可以将这样的沉淀物(就合成的番茄红素而论)纯化和重结晶。终产物是红棕色的，部分晶体状，含有化学溶剂，并且特征在于不纯净的结晶(杂质内含物和溶剂)，或多或少是大而规则的，并且番茄红素浓度为约60%。就效率和最重要的终产物质量而言，上述番茄红素提取方法存在几个缺陷。通常，晶体形终产物的纯度主要取决于所用原料的纯度以及所采用的结晶和纯化方法。如果必要或方便，可以重复终产物的重结晶。在该合成方法中，所用的原料几乎是纯的；因此，即使使用更多的步骤，也容易获得具有95%纯度的结晶性固体。另一方面，由于所用原料(醛等)和溶剂(例如，甲苯)的高毒性，终产物需要进一步被纯化以降低其毒性。此外，如果将晶体状的合成番茄红素不当贮藏(暴露于光或空气)，其可以在诱变产物中降解；因此，需要加入抗氧化剂来防止或减少这种影响。就通过天然方法获得的番茄红素而言，它的毒性是由于终产物中的化学溶剂残余物和所用的原料质量引起的。实际上，番茄浆果可能已经用杀虫剂和其他植物药处理过，将和番茄红素一起被提取出来并在终产物中被浓缩。在该方法中，使用一种或多种有机溶剂进行从番茄浆果中的番茄红素提取；由于在生物基质中，和番茄红素一起，存在大量的可溶性脂质物质，其和番茄红素一起被提取出来。杂质是天然的并且没有毒性，但是，与它们的量成比例，还吸收了大量有毒和有害的化学溶剂。此外，在该过程中可能产生非常毒的氧化产物。通过重结晶获得的天然番茄红素的纯化效率可能损失(每个步骤，10-20百分比)。
发明内容本发明的目的在于产生基于"生物"番茄红素的新产品，其可用作食品补充剂；和相关的番茄红素的天然提取方法，其可以确保非常高的纯度和质量，并具有令人满意的提取率。本发明解决了与番茄红素提取相关的这些问题，作为食品补充剂，基于生物番茄红素，其通过超临界二氧化碳和共提取技术从合适的提取材料(全部或部分植物性的)中提取出来。用超临界二氧化碳处理的提取材料是由混合物形成的，所述混合物由相同或不同量的提取基质和共提取基质组成。此外，本发明的另一个目的是通过超临界条件下的二氧化碳从合适的生物基质中提取番茄红素的方法。根据番茄浆果中最初的番茄红素浓度，从上述基质中的二氧化碳提取形成番茄红素浓度为1至2%的总提取物。终产物是100%天然的，并且没有任何有毒或有害的化学物质。出于该原因，将番茄红素定义为"生物的，，。生物番茄红素的用途特别适宜用作高品质的食品补充剂，以及药物和化妆品。通过该方法获得的番茄红素的品质不同于通过传统方法所荻得的番茄红素的品质，因此该"生物"番茄红素可被认为是新产品。将在参考表1/4，2/4，3/4和4/4的发明详述中指出这些和其他优势，在这些表中显示了来自该方法和产品的一些实验结果，以及实现共提取方法的装置的实例。这些都是示例性的，而非限制性的。实施本发明的方式参考以上提及的表格表1是合成的、天然的和生物番茄红素的特征概述，这些番茄红素用于制备基于番茄红素的食品补充剂。.表2显示出一些基于商业番茄红素的食品补充剂(美国市场，2005)。.表3是生物番茄红素的规格。.表4显示出类胡萝卜素特征。.表5显示出脂肪酸特征。.图1是实现用超临界流体提取的装置的示意图。因此，本发明的范围是来自合适提取材料(全部或部分植物性的)的总提取物，通过使用超临界二氧化碳和共提取技术。该提取材料由相同或不同量的提取基质和共提取基质組成。提取基质由番茄浆果制得，将其方便地处理(洗涤，纯化，在色质体中浓缩或其他相似的方法)，脱水(冷或温处理，在空气或真空中，通过蒸发，生化或其他相似的方法)，磨碎并粗筛。共提取基质可以全部由以下物质中的每一种或其中任何可能的组合制得.干果，由花生、坚果、杏仁、核桃、开心果等的单个种子，或它们之间的任意混合；.向日葵、大豆、西瓜、柑桔类水果、南瓜、葡萄柚的含油种子，其他含油种子，或它们之间的任意混合；迷迭香、鼠尾草、牛至、大蒜、胡萝卜、花菜、其他植物单独或它们之间的任意混合的叶和/或枝和/或花和/或根和/或其他部分；鱼粉。无论如何，将原料方便地处理，脱水并磨碎。本发明进一步的范围是通过使用超临界二氧化碳，从番茄粉共提取番茄红素的优化方法，包括原料的制备(第一个步骤)以及番茄红素提取并与原料分离(第二个步骤)，其特征在于植物油和其他干果化合物和/或含油种子和/或植物等的同时提取。操作条件是相同的，所述植物油作为助溶剂提高了番茄红素提取率-提取4小时后高达10%，提取8小时后高达30%,持续更长提取时间高达60%-并防止番茄红素降解。提取基质是番茄粉和干果和/或含油种子和/或其他植物和/或鱼粉的混合物。该混合物制备包括原料脱水(真空脱水的番茄，在冷或温热条件下，通过蒸发，升华或其他方法)以及干番茄碾磨和粗篩，直至获得细粉；将所获得的番茄粉与相同量的干果(杏仁，坚果，花生等)或含油种子(向日葵种子等)或植物等混合，并将混合物研磨。将所述混合物研磨直至获得均匀的糊状物。超临界二氧化碳压力范围为400至600巴；其温度范围为320至373K。操作条件是相同的，二氧化碳流速范围为15至40KgC02/小时；其密度范围为0.800至0.950Kg八。番茄红素提取阶段包括C02压缩和加热，番茄红素和其他化合物提取，混合物冷却，第一个分离阶段，减压，第二个分离阶段和溶质的收集，该溶质是从母液中沉淀出来的，进一步减压，第三个分离阶段，进一步收集溶质，以及过滤和冷凝后的C02再循环和存储。在单个步骤中使用C02进行生物方法，并产生具有1至2%番茄红素浓度的总提取物。最终含油树脂中的番茄红素浓度取决于用于提取的基质性质(番茄红素滴定度，浆果品质和成熟度，预处理方法)。终产物是100%天然的，没有任何化学溶剂或其他有毒和有害的杂质。1-2%番茄红素浓度非常适于将产品直接包装于软胶嚢或其他特制品中。图1中所示的使用超临界流体的提取装置包括101提取器(A01)和顺次的三个分离器(Sl，S2)，和(S3),前两个为1.51，后一个为0.31。一旦通过泵(P1)达到目标压力，C02在达到提取床(A01)之前通过加热盘管(E2)流动。然后，离开(A01)，该气流通过冷却盘管(E3)到达分离器(Sl)，然后通过降低C02压力和密度的微调阀(VL1)到达分离器(S2)。在(S2)中收集从母液沉淀出来的溶质。然后，流体流通过分离器(S3)，和第二个微调阀(VL2),其将压力降至最终值；在(S3)中收集分离的溶质。从分离器(S3)出来，可以通过滤器(Fl)和冷凝器(El)将C02回收并收集在罐中(T01)。分离器(Sl)以恒定的压力工作；温度变化使提取物的溶解度降低，使其分离和沉淀。在分离器(S2，S3)中，通过改变压力溶解度降低。通过化学溶剂提取的合成或天然番茄红素与通过超临界C02获得的生物番茄红素之间的主要差异是在头两种方法中，纯化阶段是必需的，而在生物方法中是无用的，甚至是破坏性的。实际上，与另两种方法不同，在生物方法中，不同于番茄红素的所有物质也都是天然化合物，这对于个体健康和良好状态是重要的，并使番茄红素具有抗癌活性。它们是磷脂，生育酚(维生素-E)，co-3和co-6多不饱和脂肪酸，从植物中提取出来的其他类胡萝卜素(叶黄素，胡萝卜素等)，这些作为抗氧化剂和作为脂质起着重要的作用，能增强番茄红素通过组织的吸收过程并且，随后，其转移至血液中(生物可利用性)。终产物是100°/。天然的，没有任何毒性并适合于任何人。由于几个原因，纯的或浓缩的番茄红素不适于人的直接使用，其中一个原因为生物利用率低。然而，众所周知通过脂类物质(例如，植物油)可以提高組织对番茄红素的吸收以及转移至血液中。在基于合成番茄红素商品的制备中，必需完全地加入脂类物质以稀释番茄红素晶体(几乎纯的)直至所需的终浓度。就基于天然番茄红素的商品而言，即使已经部分存在于产品自身中，也必需加入脂类物质。相反，就基于生物番茄红素的商品而言，不需要添加外源脂类物质，因为该产品含有必需的脂类物质。番茄红素结构是影响该产品生物利用率的另一个重要特征；就番茄红素而言，其结构可以是晶体，无定形或混合的，具有不同的晶体比例。晶体结构比无定形结构更稳定并且需要更多的能量来分解成分子；并且，出于该原因，其显示出比无定形结构更低的生物利用率，无定形结构是立即可被利用的。晶体或无定形结构取决于番茄红素生产方法，化学-物理条件和溶质-溶液分离方法的控制。在合成或天然番茄红素的生产方法中，其从有机溶剂溶液中的分离可以随时改变，但该方法通常采用两个不同的步骤成核和晶体生长。在这些方法中(合成和天然的番茄红素)，将番茄红素从母液中分离出来获得了最纯的沉淀物；番茄红素以外的所有物质是有毒杂质，以及有毒和有害的有机化学溶剂。终产物是全部(合成番茄红素)或部分(天然番茄红素)结晶性的。不同的是，在生物番茄红素生产方法中，使用超临界二氧化碳，从溶剂溶液(C02)中的番茄红素分离是瞬时的；实际上，C02溶液中的番茄红素溶解度取决于密度(0，8-0，95kg/l)，密度取决于压力(400-600巴)和温度(320-373K);在分离器中，压力快速降至70-150巴，使得密度降至0,lkg/l或更低，并且这使得该溶液中所含的溶质(脂质和番茄红素)立即沉淀。因此，使用这种方法，不再需要标准的溶质-溶液分离过程，因为番茄红素以100%无定形状态立即沉淀。表1概括了按照这三种生产方法获得的番茄红素特征。通过用几种添加剂或赋形剂将浓缩的散装番茄红素(合成的或天然的)稀释至配方中所需的活性成分(番茄红素)的最终浓度值来获得基于番茄红素的食品补充剂。目前，销售的基于合成或天然番茄红素的产品含有每剂lmg至10mg的番茄红素重量，对应于最终配方中低于1%至10%(重量百分比)的番茄红素浓度。表2显示了最需要的美国商品是软胶嚢形式的番茄红素食品补充剂，而不是片剂或类似的形式。相反，基于生物番茄红素的食品补充剂相对于市场上的已知产品代表了一种新的产品它完全由总提取物组成，其是通过用超临界C(K处理合适的生物基质制得的，该生物基质由约50%方便地脱水，研磨和粗篩过的番茄浆果和约50%方便地处理和研磨过的干果(杏仁，腰果，坚果，花生，开心果等)和/或含油种子和/或其他植物或鱼粉制得。特别地，该提取基质通常包括约50%番茄粉，而对于另一部分，10可以仅使用干果或含油种子或其他植物或鱼粉中的一种，或它们可能的混合物之一，使得在该提取基质中，番茄浆果与另一部分的比例约为1。以下列出了一些可能的组合。1)番茄粉和坚果2)番茄粉和杏仁3)番茄粉和开心果4)番茄粉和腰果5)番茄粉和花生6)番茄粉和其他含油种子7)番茄粉和干果混合物和/或其他含油种子8)番茄粉和鱼粉9)番茄粉和鱼粉和干果10)番茄粉和鱼粉和干果非常重要的提取基质的替换物是加入鱼粉以提高所获得的提取物中的多不饱和脂肪酸的百分比。番茄粉中的番茄红素浓度可以为5000至15000mg/kg。所获得的总提取物表示终产物，将其直接包装，而不通过加入添加剂等对组合物进行任何改变。总提取物中的番茄红素浓度为1%至2%,取决于处理过的番茄浆果中的番茄红素浓度。类胡萝卜素完全来自番茄，而脂质部分，生育酚(维生素E),多不饱和脂肪酸和其他化合物来自番茄和共基质二者。由于最终提取物中的番茄红素浓度取决于新鲜番茄浆果中的番茄红素浓度，所以在提取产物中的番茄红素浓度绝对是天然的，至于基于合成或天然番茄红素的食品补充剂，则可以根据添加剂的量(例如，由于商业需要)，容易地改变最终配方中的番茄红素浓度。相对于天然番茄红素，生物番茄红素进一步的特征是基质的co2处理和终产品包装之间的时间间隔短。表3中记栽了散装生物番茄红素的规格，这也是最终食品补充剂的规格。提取物中类胡萝卜素的含量和种类取决于番茄浆果的品种，ii其成熟度，气候和栽培条件以及预处理。在表4中，显示了通常可得到的类胡萝卜素的共性。提取物中脂类物质的含量和种类取决于番茄浆果的特征和所用的共基质。就坚果共基质而言，表5中记载了脂肪酸组成。C02提取了含油树脂，以及类胡萝卜素家族，其在新鲜浆果中是可得到的，还含有显著量的必需多不饱和脂肪酸(PUFA)。它们是亚油酸(co-6)和ct-亚麻酸(co-3)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>.4表3原料番茄浆果，根据生物学规则生产的；非0GM浆果；无杀虫剂和其他植物药等。共提取基质坚果，杏仁等/含油种子，植物，其他。生产技术超临界二氧化碳提取，通过共提取技术散装产品天然植物脂质中的番茄红素流体-含油悬浮液，具有特征性的气味。颜色深红色/褐色粘度(Broockfield,R3,20rpm,25'C)1500-3000cPs比重(20°)0.928-0,948kg/1组成番茄红素1-2%(HPLC滴定度)其他类胡萝卜素<2%(叶黄素，胡萝卜素，玉米黄质等)其他成分与10(W的差值。来自植物基质并与番茄红素共提取的天然化合物，如磷脂，多不饱和脂肪酸，甘油三酯，甘油二酯，固醇，固醇酯，糖，其他抗氧化剂等。维生素E(ct-生育酚等)0.2-0.5%其他(番茄粉)1-3%表4类胡萝卜素类胡萝卜素百分比总番茄红素(顺+反)82-88%总P-胡萝卜素(顺+反)3-6%叶黄素(顺+反)2-3%其他类胡萝卜素5-10%表5脂肪酸脂肪酸百分比油酸(C18:1)80%亚油酸(C18:2)9%亚油酸(C18:3)1%棕榈酸(C16:0)5%硬脂酸(C18:0)2%其他3%1权利要求1.基于生物番茄红素的高质量食品补充剂或药品或化妆品，该生物番茄红素是通过超临界二氧化碳和共提取技术从合适的提取材料(全部或部分为植物性的)中提取出来的，其特征在于用超临界二氧化碳处理的所述提取材料是由混合物制得的；所述混合物由相同或不同量的提取基质和共提取基质组成；所述提取基质是50％或其他百分比的生物番茄浆果的混合物，将番茄浆果适度加工，脱水-通过冷或温热方法，在空气或真空下，通过蒸发，升华或其他相似的方法-，研磨和粗筛；所述为50％或其他百分比的共提取基质全部由以下原料中的每一种或其间任何可能的组合物制得干果，由花生、坚果、杏仁、腰果、开心果等的单一种子或其间任何混合物制得；向日葵、大豆、西瓜、柑桔类水果、南瓜、葡萄柚的含油种子，其他含油种子，或其间任何混合物；植物，由迷迭香、鼠尾草、牛至、大蒜、胡萝卜、花菜、其他植物单独或其间任意混合物的叶和/或枝和/或花和/或根和/或其他部分制得；鱼粉；所述原料是适度加工，脱水和研磨的。2.根据权利要求1的产品，其特征在于是100°/。天然的。3.根据在前权利要求之一的产品，其特征在于可以直接用于制备基于生物番茄红素的食品补充剂或药品或化妆品，而没有通过加入添加剂或防腐剂等的任何提取物组成改变。4.根据在前权利要求之一的基于生物番茄红素的产品，其特征在于，在最终配方中，具有全部天然的番茄红素浓度。5.根据在前权利要求之一的基于生物番茄红素的产品，其特征在于不存在有毒有害的化学溶剂或杀虫剂和其他植物药。6.根据在前权利要求之一的基于生物番茄红素的产品，其特征在于在完全均质的混合物中含有无定形番茄红素，其完全混合并溶解于共提取脂质中。7.根据在前权利要求之一的产品，其特征在于除了番茄红素外，其含有来自提取基质的其他抗氧化剂，特别是维生素-E和/或其他类胡萝卜素，如叶黄素，P-胡萝卜素，玉米黄质等，以及其他抗氧化家族。8.根据在前权利要求之一的产品，其特征在于除了番茄红素外，其含有来自共提取基质的其他化合物，如维生素-E，其他抗氧化物质，多不饱和脂肪酸，磷脂等。9.根据在前权利要求之一的产品，其特征在于可将其装入具有任何形状或颜色的软胶嚢或硬胶嚢中，或制成片剂，或可以以液体-糊状直接使用该产品。10.使用超临界二氧化碳从番茄粉共提取番茄红素的方法，包括以下阶段原料脱水(真空脱水的番茄，在冷或温热条件下，通过蒸发，升华或其他方法)，干番茄碾磨，直至获得细粉，和粗筛；将所获得的番茄粉与相同量的干果(杏仁，坚果，花生等)和/或含油种子(向日葵种子等)和/或植物(迷迭香等)和/或鱼粉混合；将所述混合物研磨直至获得均勻的糊状物；然后，C02压缩和加热，番茄红素和其他化合物提取；进一步，混合物冷却，第一个分离阶段，减压，第二个分离阶段和溶质的收集，溶质从母液中沉淀出来，进一步减压，第三个分离阶段，进一步收集溶质；最后，过滤和冷凝后，C02再循环，并收集于存储罐中。11.根据权利要求10的方法，其中超临界二氧化碳压力范围在400与600巴之间。12.根据权利要求10或11的方法，其中超临界二氧化碳温度范围在320与373K之间。13.根据权利要求10至12之一的方法，其中二氧化碳流速范围在15与40KgC02/小时之间。14.根据权利要求10至13之一的方法，其中超临界二氧化碳密度范围在0.800与0.950Kg/l之间。15.用于权利要求10至14中限定的番茄红素共提取方法的装置，其特征在于提取器(A01)和三个分离器(Sl，S2,S3)，一个在另一个的后面，并进一步包括至少一个泵，加热电池(E2),冷却电池(E3)，第一个微调阀(VL1)，第二个微调阀(VL2),罐(T01)，滤器(Fl)和冷凝器(El)。全文摘要创新的基于生物番茄红素的食品补充剂，其是散装产品，即，总提取物，按照共提取技术用超临界二氧化碳处理合适的提取基质获得，提取基质由50％生物番茄浆果和50％生物干果(杏仁，坚果等)和/或其他成分制得。将番茄浆果适度脱水，研磨和粗筛；将共提取基质(干果，植物，其他)适度脱水和研磨。将获得的总提取物直接用于制备基于番茄红素的食品补充剂，没有任何改变或添加。相对于已知的基于番茄红素的商业食品补充剂，该生物番茄红素具有独特的质量特征总提取物是100％天然的；不存在化学溶剂；最终天然配方(不是人工的)中的番茄红素浓度；不存在剂量问题和禁忌症。在终产品中，番茄红素与从所用的植物中共提取的其他天然抗氧化剂混合。将散装产品(总提取物)装在几种形状和颜色的软胶囊或硬胶囊中，或制成片剂，或是其他形式(例如，液体，其他)。文档编号A23L1/275GK101505615SQ200680055683公开日2009年8月12日申请日期2006年11月20日优先权日2006年8月2日发明者L·雷肖申请人:皮耶里有限责任公司