处理糖苷的混合物以获得更纯的形式的一种或多种这些糖苷的方法

专利名称：处理糖苷的混合物以获得更纯的形式的一种或多种这些糖苷的方法
技术领域：
本发明的方法涉及将包含新蛇菊苷A材料、新蛇菊苷B材料和新蛇菊苷D材料的混合物拆分为更纯的形式的处理。例如，可以将新蛇菊苷A、新蛇菊苷B和新蛇菊苷D的混合物拆分以在一方面以更纯的形式提供RebAJP /或在另一方面以更纯的形式提供Reb B和/或Reb D。更具体地，所述处理单独或组合地使用一种或多种结晶策略以纯化这样的糖 苷混合物。
背景技术：
物种甜叶菊(Stevia rebaudiana, “Stevia”)在纯化甜叶菊的某些天然存在的具有作为无热量甜味剂潜力的甜味糖苷上已经成为重要的研究和开发主题。可以从甜叶菊提取的甜味糖苷(又称为甜菊醇(steviol)糖苷)包括六种新蛇菊苷(即新蛇菊苷A-F)、蛇菊苷(来自野生型甜叶菊的提取物中主要的糖苷)、卫矛醇苷(dulcoside)和甜叶菊素(sterebin)。新蛇菊苷A (Reb A)是甜味菊的甜味糖苷组分，甜度约为蔗糖的250-450倍。新蛇菊苷A因其有利的甜度特征、规章批准、消费者接受以及最小的苦味回味而成为用于无热量甜味剂中的期望糖苷。新蛇菊苷B(Reb B)和新蛇菊苷D(Reb D)由于其甜度特性也是备受关注的甜叶菊的甜味糖苷组分。甜叶菊的天然提取物及其一些加工形式以及合成的对应物通常包含糖苷的混合物。期望将这些混合物纯化以获得更纯的形式的一种或多种这些糖苷。例如，在其他成分中，混合物可以包含Reb A、Reb B和Reb D的组合。在一些情况下，期望处理这些混合物以回收包含更纯的形式的Reb A的产物，同时降低所述产物中Reb B和/或Reb D的含量。在其他情况下，期望处理这些混合物以回收包含更纯的形式的Reb B和/或Reb D的产物，同时降低所述产物中Reb A的含量。仍然在其他情况中，将这些混合物加工以回收产物的组合。例如，如果将混合物处理以回收就Reb A而言更纯而Reb B和Reb D减少的混合物部分，则通常可以回收处理的混合物的另一部分，其具有更纯的Reb B和/或D以及较少的RebA含量。已经报导了从包含新蛇菊苷A的粗甜叶菊提取物纯化新蛇菊苷A的许多方法。日本公开第56121454号报导了一种通过结晶以高纯度和收率分离蛇菊苷和新蛇菊苷A的方法。在该方法中，通过常规方法从甜菊(Stevia rebaudiana Bertoni)的叶和杆提取蛇菊苷和新蛇菊苷A的混合物。将提取物溶于> 70%的乙醇水溶液并选择性地将新蛇菊苷A从该溶液结晶。日本专利63173531描述了一种从甜叶菊植物提取甜味糖苷的方法。该方法的第一步是从甜叶菊植物提取甜味糖苷的液体溶液。第二，将甜味糖苷的液体溶液通过非极性多孔树脂并用水溶性有机溶剂优选甲醇洗脱。第三，将洗脱的溶液浓缩并干燥以得到粉状物质。这种操作方法分离了甜味糖苷的混合物，但没有分离单一的纯甜味糖苷，如新蛇菊苷A0美国专利申请公开文本第2006/0083838号(Jackson等人)报导了一种从可商购的甜叶菊起始原料分离并纯化新蛇菊苷A的方法。该方法包括(I)乙醇(EtOH)配制阶段以配制所选的EtOH溶剂；(2)使用甜叶菊起始原料的第一回流阶段，以及使用从回流的混合物或搅拌的洗涤混合物分离的渗余物的任选的额外回流阶段；(3)任选地，一个或多个搅拌的洗涤阶段；以及⑷乙醇清洗和干燥阶段。在报导的方法中，进行乙醇配置阶段以配制用于回流步骤的期望回流溶剂。通常，回流溶剂为具有约5%-15体积％水的乙醇与水的混合物。回流阶段通常包括在回流溶剂中提供糖苷的混合物并将该混合物回流约I小时，将混合物冷却以改进加工收率，以及过滤。该方法还包括通常在约79V -80°C的温度下进 行约I小时的一个或多个能量密集的回流步骤。搅拌的洗涤阶段通常包括提供来自回流阶段的糖苷混合物和纯乙醇的溶剂，在室温下将该混合物搅拌约15分钟并过滤。该方法声称获得了 100%纯的水溶性新蛇菊苷A。美国专利第5，962，678号(Payzant等人)报导了一种从甜叶菊植物提取选择的甜味糖苷的方法。在报导的方法中，从甜叶菊植物提取甜味糖苷并加工以在多步骤过程中获得单独组分。首先，将甜叶菊植物处理以提取含有混合的甜味糖苷的液体水溶液。通过使用一系列离子交换树脂，将不纯的非甜味糖苷从混合的甜味糖苷分离，将其干燥。这些干燥的混合甜味糖苷仍然含有杂质，然后将其溶于水溶性有机溶剂如无水甲醇以形成溶液。将该溶液回流并冷却以沉淀第一甜味糖苷组分。该第一甜味糖苷组分通常为蛇菊苷，可以通过过滤回收，并且可以通过对第二组分所述的方法进一步纯化。通过加热来浓缩滤液，可以进一步处理来自第一沉淀的甜味糖苷的结晶的滤液以获得第二甜味糖苷组分。在冷却该溶液时，第二甜味糖苷组分沉淀，其可以被回收。该第二甜味糖苷组分通常为新蛇菊苷A。可以通过将其溶于水溶性有机溶剂如甲醇来进一步纯化，该水溶性有机溶剂可以任选地含有少量水。将该溶液加热、回流并最终冷却以沉淀较高纯度的第二甜味糖苷组分。沉淀物可以通过过滤回收。可以重复该纯化过程，直至获得期望纯度的最终结晶固体。该方法报导了新蛇菊苷A的纯度水平为90%或更高，或者95%或更高。美国专利第4，361，697号(Dobberstein等人)报导了一种从甜叶菊植物回收二萜糖苷的方法。该方法包括顺序地用中间极性的第一溶剂提取植物原料以提取趋于干扰糖苷的液相色谱分离的植物物质，然后用高极性的第二溶剂提取糖苷，并通过将它们引入液相色谱柱上来色谱分离提取的糖苷，所述液相色谱柱具有通过硅原子共价键合至无机支持物的含氧有机固定相的填料。用极性比第一溶剂高但比第二溶剂低的溶剂洗脱糖苷。美国专利第4，892，938号(Giovanetto)报导了一种通过提取和纯化从甜菊的干燥植物原料回收蛇菊苷的方法。通过搅拌随后过滤并离心，于室温至约65°C的温度下在水中处理来获得提取物。用氢氧化钙处理该提取物，从而通过过滤或离心来获得沉淀物。用强酸性离子交换树脂处理该沉淀物，随后用弱碱性离子交换树脂处理该沉淀物，过滤并干燥。
美国专利第4，082，858号(DuBois)报导了一种从甜叶菊植物的叶子回收新蛇菊苷A的方法。通过液相色谱、然后通过用水和具有1-3个碳原子的烷醇(优选甲醇)的初始提取来实现最终的纯化。其还公开了水可以用作初始溶剂。在该阶段中，它们的优选溶剂为具有1-4个碳原子的液体卤代烷烃。优选的第二溶剂为具有1-3个碳原子的烷醇，而优选的第三溶剂为具有1-4个碳原子的烷醇以及任选的少量的水。美国专利申请第2006/0134292号(Abelyan等人)报导了一种从甜叶菊植物原料回收甜味糖苷的方法。在果胶酶、纤维素酶和α-淀粉酶的存在下，用水处理干燥且研成粉末的叶子。据报导使用这样的酶相当大地提高提取率并促进纯化的下一个阶段。使用氢氧化钙处理并通过超滤来纯化所得的提取物。使渗透物通过填充有膨润土的柱，并在真空下浓缩成糖浆状态。用乙醇处理允许从该混合物分离几乎纯的新蛇菊苷Α。通过用88-95%的乙醇洗涤晶体后获得高纯度的新蛇菊苷Α。其他技术包括例如报导在转让给Ajinomoto Company, Inc的日本公开文本第56121454 号、第 56121455 号、第 52062300 号和第 56121453 号，以及转让给 Hailin Stevia Rebaudium Sugar的中国公开文本第1243835号中的那些技术。由于它们作为无热量甜味剂的价值，期望改进用于纯化糖苷如Reb A、Reb B和/或Reb D可用方法。特别地，非常期望允许从包含新蛇菊苷B和/或新蛇菊苷D的组合物分离新蛇菊苷A的方法。这允许回收具有更纯的Reb A的产物、具有更纯的Reb B和/或Reb D的产物或者这两种产物。

发明内容
本发明提供用于处理包含天然新蛇菊苷A、新蛇菊苷B和新蛇菊苷D，这些物质的合成的对应物，和/或天然或合成的实施方案的衍生物的混合物以获得更纯的形式的一种或多种这些糖苷的方法。在许多实施方案中，本发明可以用于加工至少部分地获得自天然来源如甜叶菊植物的糖苷混合物。这允许例如回收包含相对于Reb B或Reb D更纯的形式的Reb A的产物。作为回收纯化的Reb A的替代方式或者除回收纯化的Reb A之外，可以获得包含相对于Reb A更纯的形式的Reb B和/或Reb D的产物。本发明的原则允许以高收率实现这些糖苷优异的纯化。常规地，高纯度以收率的代价获得，反之亦然。提供高水平收率和纯化的方法是显著的优势，特别在工业规模上。本发明的处理可以与其他纯化策略组合使用。在这样的组合中，本发明的方法可以在使用其他策略之前和/或之后实施。在一些实施方式中，这样的组合可以重复一次或多次额外的次数。在一方面，本发明涉及一种处理包含RebA材料以及Reb B材料或RebD材料中的至少一种的糖苷混合物以帮助以更纯的形式回收Reb A材料、Reb B材料或Reb D材料中的至少一种的方法，所述方法包括以下步骤a)提供淤浆，所述淤浆包含糖苷，所述糖苷包括至少新蛇菊苷A材料以及Reb B材料和Reb D材料中的至少一种，其中所述淤浆包括固相和液相；b)在独立地高于约40°C的一个或多个升高的温度下将所述淤浆老化，所述老化进行足以使所述固相就所述新蛇菊苷A材料、新蛇菊苷B材料和新蛇菊苷D材料中的至少一种而言变得更纯的时间段；
c)将加热的混合物过滤以分离所述固相和液相，其中所述混合物在至少一部分所述过滤期间处于至少40°C的温度下；以及d)在所述固相和液相中的至少一个中回收至少一种糖苷。在另一方面，本发明涉及一种处理包含Reb A材料、Reb B材料或RebD材料中的两种或更多种的糖苷混合物以帮助以更纯的形式回收Reb A材料、Reb B材料或Reb D材料中的至少一种的方法，所述方法包括以下步骤a)提供游衆,所述游衆包含糖苷,所述糖苷包括至少Reb A材料、RebB材料和RebD材料，其中所述淤浆包括固相和液相；以及b)在独立地高于约85°C的一个或多个升高的温度下将所述淤浆老化，所述老化进行足以满足以下情况中的至少一种的时间段和在足以满足以下情况中的至少一种的条 件下进行(i)所述固相就Reb A材料而言相对于Reb B材料和Reb D材料中的至少一种变得更纯；和/或(ii)所述液相就Reb B材料和Reb D材料中的至少一种而言相对于RebA材料变得更纯。在另一方面，本发明涉及一种处理包含Reb A材料、Reb B材料或RebD材料中的两种或更多种的糖苷混合物以帮助以更纯的形式回收Reb A材料、Reb B材料或Reb D材料中的至少一种的方法，所述方法包括以下步骤a)提供游楽所述游衆包含糖苷,所述糖苷包括至少新蛇菊苷A材料、新蛇菊苷B材料和新蛇菊苷D材料，其中所述淤浆包括固相和液相；b)在独立地高于约40°C的一个或多个升高的温度下将所述淤浆老化，所述老化进行足以使所述固相和/或所述液相中的至少一个就所述新蛇菊苷A材料、新蛇菊苷B材料和新蛇菊苷D材料中的至少一种而言变得更纯的时间段；以及c)在至少一部分所述老化期间，将加热的淤浆搅拌并使所述加热的淤浆的连续部分接触冷却面。在另一方面，本发明涉及一种处理包含Reb A材料、Reb B材料或RebD材料中的两种或更多种的糖苷混合物以帮助以更纯的形式回收Reb A材料的方法，所述方法包括以下步骤a)提供第一淤浆，所述第一淤浆包含糖苷，所述糖苷包括至少新蛇菊苷A材料、新蛇菊苷B材料和新蛇菊苷D材料，其中所述第一淤浆包括固相和液相，所述液相包含第一溶剂；b)将所述第一淤浆老化，所述老化进行足以使所述固相就Reb A材料而言变得更纯的时间段；c)将步骤(b)中获得的至少一部分固相并入第二淤浆，其中所述第二淤浆包括固相和液相，所述液相包含具有不同于所述第一溶剂的组成的第二溶剂；以及d)将所述第二淤浆老化，所述老化进行足以使所述固相就Reb A材料而言变得更纯的时间段。在另一方面，本发明涉及一种处理包含Reb A材料、Reb B材料或RebD材料中的两种或更多种的糖苷混合物以帮助以更纯的形式回收Reb B材料或Reb D材料中的至少一种的方法，所述方法包括以下步骤a)提供第一淤浆，所述第一淤浆包含糖苷，所述糖苷包括至少新蛇菊苷A材料、新蛇菊苷B材料和新蛇菊苷D材料，其中所述第一淤浆包括固相和液相，所述液相包含第一溶剂；b)将所述第一淤浆老化，所述老化进行足以使所述液相就Reb B材料或Reb D材料中的至少一种而言变得更纯的时间段；c)将步骤(b)中获得的至少一部分液相并入第二淤浆，其中所述第二淤浆包括固相和液相，所述液相包含具有不同于所述第一溶剂的组成的第二溶剂；以及d)将所述第二淤浆老化，所述老化进行足以使所述第二淤浆的液相就Reb B材料或Reb D材料中的至少一种而言变得更纯的时间段。在另一方面，本发明涉及一种纯化不纯的新蛇菊苷A组合物的方法，所述方法包括以下步骤
a)提供不纯的新蛇菊苷A组合物，所述组合物包含新蛇菊苷A材料以及至少一种选自新蛇菊苷B材料和新蛇菊苷D材料的杂质,其中至少一部分所述新蛇菊苷A材料处于
第一结晶形式；b)将至少一部分所述新蛇菊苷A组合物从所述第一形式转化为第二结晶形式；以及c)将至少一部分所述新蛇菊苷A组合物的第二结晶形式转化为第三结晶形式，所述第三结晶形式任选地与所述第一结晶形式相同。在另一方面,本发明涉及一种处理包含Reb A材料以及蛇菊苷材料、Reb B材料或Reb D材料中的至少一种的糖苷混合物以帮助以更纯的形式回收Reb A材料的方法，所述方法包括以下步骤a)提供游楽所述游衆包含糖苷,所述糖苷包括至少蛇菊苷、新蛇菊苷A材料、新蛇菊苷B材料和新蛇菊苷D材料，其中所述淤浆包括固相和液相，并且其中所述淤浆包括基于所述淤浆中糖苷的总重量小于约60重量百分数的Reb A材料，并且其中所述液相包含乙醇；以及b)在独立地高于约85°C的一个或多个升高的温度下将所述淤浆老化，所述老化进行足以满足以下情况的时间段和在足以满足以下情况的条件下进行所述固相就Reb A材料而言相对于蛇菊苷、Reb B材料和Reb D材料中的至少一种变得更纯。根据本发明纯化的纯化糖苷组合物可以用于甜味剂组合物和增甜的食品和饮料组合物。食品和饮料组合物的实例包括碳酸饮料、非碳酸饮料(例如运动饮品和干燥饮品混合物)、冰淇淋、口香糖、糖果、果汁、果酱、果冻、花生酱、酸奶或冷谷类(cold cereal)。


图I是新蛇菊苷A的化学结构。图2是新蛇菊苷B的化学结构。图3是新蛇菊苷D的化学结构。图4a是可用于本发明的新蛇菊苷A的乙醇晶体形式的粉末X射线衍射图。图4b是可用于本发明的新蛇菊苷A的乙醇晶体形式的粉末X射线衍射图的峰列表。图5a是可用于本发明的新蛇菊苷A的水晶体形式的粉末X射线衍射图。
图5b是可用于本发明的新蛇菊苷A的水晶体形式的粉末X射线衍射图的峰列表。
具体实施例方式下文所述的本发明的实施方案并非意图穷举或限制本发明为以下详细说明中公开的精确形式。相反地，选择并描述这些实施方案从而本领域其他技术人员可以理解和明白本发明的原则和实施。本文引用的所有专利、未决专利申请、公开专利申请和技术文献各自援引加入本文用于所有目的。本发明提供处理包含新蛇菊苷A、新蛇菊苷B和新蛇菊苷D、这些物质的一种或多种的衍生物和/或这些天然和/或衍生形式的一种或多种的合成的对应物以相对于起始混合物更纯的形式回收这些糖苷中的至少一种的方法。除了这些糖苷之外，所述混合物任选地可以包含一种或多种其他糖苷。示例性的其他糖苷包括甜菊醇糖苷、这些物质的衍生物或合成的对应物。从天然来源获得的Reb A、Reb B和Reb D的混合物也倾向于包含其他甜菊醇糖苷。本发明特别可用于从这些混合物以相对于至少Reb B材料和Reb D材料更纯的形 式获得Reb A材料。因此，利用本发明的原则获得的纯化的组合物可以具有比起始混合物更大百分数的Reb A材料和更小百分数的RebB材料和/或Reb D材料。因此，在一个方面，本发明提供用于从不纯的新蛇菊苷A组合物去除杂质如新蛇菊苷B和新蛇菊苷D的方法。因为本发明的原则可以用于在另一方面从Reb B材料和/或Reb D材料分离RebA材料，所以在另一方面利用本发明的原则获得的纯化的组合物可以具有比起始混合物更大百分数的Reb B材料和/或Reb D材料以及更小百分数的RebA材料。因此，在另一方面，本发明提供用于从不纯的Reb B和/或Reb D组合物去除杂质如Reb A的方法。本文所用的术语“新蛇菊苷A”或“Reb A”指具有图I所示的化学结构的化合物。本文对于糖苷所用的术语“材料”指该糖苷、该糖苷的衍生物或该糖苷或其衍生物的合成的对应物。因此，“Reb A材料”指Reb A、Reb A衍生物和/或Reb A或Reb A衍生物的合成的对应物。在本文详细说明中所用的术语“新蛇菊苷B”或“Reb B”指具有图2所示的化学结构的化合物。本文所用的“Reb B材料”指Reb B, Reb B衍生物和/或Reb B或Reb B衍生物的合成的对应物。在本文详细说明中所用的术语“新蛇菊苷D”或“Reb D”指具有图3所示的化学结构的化合物。本文所用的“Reb D材料”指Reb D、Reb D衍生物和/或Reb D或Reb D衍生物的合成的对应物。本文所用的糖苷分子的衍生物指通过除去一个或多个部分、加入一个或多个部分、将一个或多个部分取代为一个或多个其他部分、遮蔽一个或多个部分、加入或除去不饱和、导致分子的另一位置的不饱和、这些情况的组合等的糖苷的修饰而产生的糖苷产物；然而，条件是衍生物不应当包含具有改变(例如提高或降低)碳水化合物部分(其曾经、现在或变得与糖苷的糖苷配基部分连接)中糖单元的数目，或者取代一种糖单元(例如在代表性情况中的甘露糖单元)为另一种糖单元(例如在代表性情况中的葡萄糖单元)的修饰的那些分子。如果存在糖单元的话，若这样的糖单元的类型或数目不会作为修饰的结果而变化，则衍生物确实包含对存在的糖单元的修饰。
例如，将糖部分加入通过天然酯键连接至糖苷配基的Reb A碳水化合物部分将RebA转化为Reb D0其中碳水化合物链从一个糖单元增加到两个糖单元。这样的修饰产生RebD，而不是Reb A的衍生物。类似地，从Reb A去除这样的糖部分产生Reb B而不是Reb A衍生物，其中在这样的位置不再有碳水化合物链。合成的对应物指基本上与天然糖苷或天然糖苷衍生物相同的分子，除了所述对应物通过化学合成获得，而不是从天然来源获得。合成的分子的立体化学可以与天然对应物相同或不同。当存在多个手性中心时,这些手性中心一些可以是相同的,而其他的手性中心在合成和天然对应物之间是不同的。混合物的糖苷可以各种形态和物理形式提供。例如，糖苷独立地可以结晶、部分结晶和/或无定形形式提供。糖苷可以干燥形式提供或作为糊、淤浆等的成分提供。在其他情况中，糖苷可至少部分地溶解，并且以溶液、凝胶等形式提供。在一实施方式中，至少一部分糖苷是结晶，并且以醇结晶形式提供。通常，这表示糖苷在包含至少80%、甚至至少90%、甚至至少95%或甚至至少基本上100%的一种醇如甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇，这些醇的组合等的液体载体中结晶。水是这样的实施方式中的示例性共溶剂。含水醇期望地包含至少约80重量百分数、甚至至少约90重量百分数或甚至至 少约95重量百分数的醇。在一些实施方案中，用于制备淤浆的乙醇包括190标准(proof)乙醇(即93-95重量百分数乙醇)。其他等级的乙醇(例如180标准或200标准乙醇)也是可用的。乙醇结晶形式是优选的，尤其是在其中期望以相对于可能在起始混合物中的RebB材料和Reb D材料更纯的形式获得Reb A材料的实施方案中。数据证实，当将处理应用于其中至少一部分Reb A处于乙醇结晶形式的糖苷混合物时，Reb A的纯度更高。在其他的实施方式，至少一部分糖苷以水结晶形式提供。通常，这表示糖苷在包含至少80%、甚至至少90%、甚至至少95%或甚至至少基本上100%水的液体载体中结晶。可用的乙醇和水晶体形式的非限制实例描述在共同受让的、2009年4月9日提交的、题为“包含新蛇菊苷A的高溶解性形式的甜味剂组合物及制备方法”的美国临时申请序列号61/168，072及其公开的对应PCT
发明者A·埃里克森, J·J·哈恩, A·S·迈尔森, A·K·奥莫斯, T·A·鲁尼穆斯, K·M·斯托罗, C·A·泰勒 申请人:嘉吉公司