制造高度富含玉米黄质和/或其酯的萃取物的方法与流程

文档序号:11780439阅读:258来源:国知局
制造高度富含玉米黄质和/或其酯的萃取物的方法枸杞(商业上被称为枸杞子)是两个非常密切相关的物种的果实的通用名,所述物种是宁夏枸杞(Lyciumbarbarum)和中华枸杞(Lyciumchinese),它们是枸杞属(boxthorn)的两个物种。由于LyciumbarbarumL.是唯一被批准在中国使用的物种,因此本发明尤其涉及LyciumbarbarumL.的果实-“枸杞子”。在所有已知的食物来源中,枸杞子的玉米黄质含量最高。枸杞子在中国的栽培已有几十年,其被用作食物并在传统中医中使用。枸杞子中类胡萝卜素的含量为600-900ppm。其中主要的类胡萝卜素是玉米黄质,所述玉米黄质以其天然酯的形式存在。本发明的发明人现已成功研发出一种用亲脂性溶剂萃取干燥枸杞子的方法,并以高产率获得了富含玉米黄质(含量为2-11重量-%)的油质的油性树脂。可通过从溶剂(例如乙醇)中结晶来进一步纯化该油性树脂,从而产生橙红色的粉末,其中玉米黄质二棕榈酸酯的含量是15-60重量-%,相当于玉米黄质的含量是9-34重量-%。此外,可以处理含有玉米黄质二棕榈酸酯的油性树脂以裂解该酯,从而产生玉米黄质的含量为30-95重量%的粉末(产率为30-95%)。因此,本发明涉及制造含有玉米黄质和/或其酯的枸杞子萃取物的方法,所述方法包括以下步骤:a)获取干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片;和b)用碱性溶液处理上述干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片;和c)用溶剂萃取在步骤b)中获得的干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片,其中所述溶剂选自乙酸乙酯、己烷、庚烷、石油醚、丙酮、丁烷、甲基乙基甲酮、甲醇、异丙醇及其混合物;和d)从在步骤c)中获得的萃取物除去溶剂;和e)任选地,裂解在步骤d)中获得的干燥萃取物中的酯;和f)任选地,在脂肪族直链或支链的C1-4醇中结晶在步骤d)或步骤e)中获得的干燥萃取物。任何本领域的技术人员都应该明白,步骤e)和步骤f)是任选的,因此在根据本发明所述的方法中它们可以被执行,也可以不被执行。优选地,根据本发明所述的方法仅由步骤a)至步骤f)组成,而不包括任何额外的步骤。根据本发明的一个优选的实施方式涉及制造含有玉米黄质(二)酯的枸杞子萃取物的方法,所述方法包括以下步骤:a)获取干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片;和b)用碱性溶液处理上述干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片;和c)用溶剂萃取在步骤b)中获得的干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片,其中所述溶剂选自乙酸乙酯、己烷、庚烷、石油醚、丙酮、丁烷、甲基乙基甲酮、甲醇、异丙醇及其混合物;和d)从在步骤c)中获得的萃取物除去溶剂;和f)任选地,在脂肪族直链或支链的C1-4醇中结晶在步骤d)中获得的干燥萃取物。根据本发明的另一个优选的实施方式涉及制造含有玉米黄质的枸杞子萃取物的方法,所述方法由以下步骤组成:a)获取干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片;和b)用碱性溶液处理上述干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片;和c)用溶剂萃取在步骤b)中获得的干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片,其中所述溶剂选自乙酸乙酯、己烷、庚烷、石油醚、丙酮、丁烷、甲基乙基甲酮、甲醇、异丙醇及其混合物;和d)从在步骤c)中获得的萃取物除去溶剂;和e)裂解在步骤d)中获得的干燥萃取物中的酯;和f)任选地,在脂肪族直链或支链的C1-4醇中结晶在步骤e)中获得的干燥萃取物。获得玉米黄质的方法在现有技术中是已知的,但其存在一些缺点。例如,CN-A1158263中使用含水的萃取剂,因此浆果中所含的糖也 被萃取出来了。根据CN-A1086730所述的方法着重于保存枸杞子的天然营养成分和特殊风味。US2007/0161826的方法需要使用极性溶剂(例如乙醇-水或丙酮-水的混合物)的洗涤步骤(参见第2页的第[0021]和[0024]段以及实施例3)。US2005/0038271的方法涉及使用四氢呋喃(在反应条件下容易形成过氧化物)的萃取步骤(参见实施例2和实施例3)或者在水中进行的结晶步骤(参见实施例4),其中水比本发明的方法的步骤e)中使用的脂肪族直链或支链的C1-4醇要难去除得多。根据WO97/23436的实施例3所述,首先将浆果放入水中,在除去糖之后,然后再进行干燥。US6,191,293中还描述了用水预萃取中华枸杞以除去水溶性树胶的方法(参见实施例4)。US2008/0124416的方法(参见实施例)的目的是获得富含多糖和类胡萝卜素的萃取物,因此使用水的萃取步骤是必须的;然而,本发明的目的是获得高度富含玉米黄质的萃取物,并且所述萃取物优选的形式是粉末而非糊状物,因为粉末的管理要容易得多。本发明的另一个优势在于本发明的方法成本效益高、产率高并且能够在工业规模上使用以获取大量(尤其是数吨)天然的玉米黄质和/或其酯(尤其是其二棕榈酸酯)。现在对本发明的方法进行更详细的描述。优选地,根据本发明所述的方法的步骤a)到步骤f)都在惰性气体环境(例如在氮气或氩气或其混合物)中执行。枸杞子可以是宁夏枸杞和/或中华枸杞,优选的是LyciumbarbarumL.。术语“玉米黄质酯”包含玉米黄质单酯和玉米黄质二酯。在枸杞子中发现的玉米黄质酯主要是玉米黄质的二棕榈酸二酯形式。当仅执行根据本发明所述的方法的步骤a)、b)、c)和d)时,得到的是所谓的“油性树脂”。所述油性树脂在室温下的稠度是浆糊状的,其 主要是由亲脂性化合物(例如脂肪)组成。在这种油性树脂中,以玉米黄质酯的形式存在的玉米黄质的含量通常为3-20重量-%(基于油性树脂的总重量)。当仅执行根据本发明所述的方法的步骤a)、b)、c)、d)和f)时,获得的是玉米黄质(二)酯的含量为15-60重量-%(基于萃取物的总重量)的萃取物。该萃取物是粉状的,这使得对其操作非常容易。当执行根据本发明所述的方法的步骤a)、b)、c)、d)和e)时,获得的是玉米黄质(以游离玉米黄质的形式存在)的含量为30-95重量-%(基于萃取物的总重量)的萃取物。该萃取物是粉状的,这使得对其操作也非常容易。根据本发明所述的方法获得的萃取物能被用作食品补充剂,例如用于眼睛健康。此外,所述萃取物和含有它们的食品补充剂可以用作抗氧化剂和/或蓝光吸收剂。现在将在下面对根据本发明所述的方法的单个步骤进行更详细的描述。步骤a):获取干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片干燥的枸杞子通常可以在市场上买到。在市场上买到的干燥的枸杞子可以直接用于本发明。任选地,可以减小干燥的枸杞子的尺寸。已发现,如果在萃取前减小干燥的枸杞子的尺寸,那么在步骤c)(如下文所述)中萃取出的萃取物中玉米黄质的浓度会更高。可以使用本领域技术人员已知的任何方法完成尺寸的减小。优选的方法是机械减小,例如压碎、粉碎、切碎和磨碎,其中压碎和磨碎及其组合是优选的。本发明优选的实施方式也是以上列出的步骤a)的若干优选实施方式相组合的实施方式。步骤b):用碱性溶液处理在步骤b)中,用碱性溶液处理在步骤a)中获得的干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片。在步骤b)中使用的碱性溶液可以是任何本领域已知的pH<12的碱性溶液。这类碱性溶液的实例包括但不局限于Na2CO3、K2CO3、Ca(OH)2、NaHCO3和KHCO3的水溶液,氨水和NH3等。根据本发明所述的优选的碱性溶液是Na2CO3水溶液,例如0.3mol/L-0.5mol/L的Na2CO3水溶液。可加入的碱性溶液的量是1-5升,优选的是1-4升,更优选的是1-3升,甚至更优选的是1.5-2.5升,最优选的是2升,其中所述量是相对于每1kg在步骤a)中获得的干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片的量。所述处理被执行一次或多次,例如1次、2次或3次。每次处理可持续至少10分钟,优选的是20分钟-1小时,最优选的是30分钟。处理后,可向含有干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片的混合物中加入酸以中和。这种中和不是必须进行的,因此根据本发明它可以被执行,也可以不被执行。然而,已发现所添加的用于中和的酸增加了在步骤c)(如下文所述)中获得的萃取物中玉米黄质的含量和产率。本领域的任何技术人员都能够理解,本领域已知的任何酸都可用于此目的。在该步骤中优选使用的酸是无机酸,例如HCl。优选地,含有干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片的混合物被中和至pH为7-8,更优选的pH为7.5。处理后,可以从混合物中滤出枸杞子或其尺寸减小的碎片,然后将其直接或干燥后用于下一步。优选地,步骤b)在10℃-30℃下执行,更优选地在15℃-25℃下执行,最优选地在室温下执行。已发现步骤b)能除去枸杞子或其尺寸减小的碎片中多于70%的副产品,因此在步骤c)(如下文所述)中能够很容易地萃取残余物,而且所述处理能够使萃取效率加倍并使在步骤c)中使用的溶剂减少70%。步骤c):萃取在步骤c)中,萃取在步骤b)中获得的枸杞子或其尺寸减小的碎片。步骤c)中的萃取可被执行多次,优选的是3次。当然,也可以只执行1次或2次所述萃取,但萃取时间要长一些。通常每次萃取持续30分钟-2小时,优选的是45分钟-1小时。本领域的技术人员可以很容易地找出萃取所需的最高效的时间。优选地,在步骤c)中使用的萃取剂是乙酸乙酯和己烷的体积比为1∶1的混合物、单独的乙酸乙酯和单独的己烷。最优选的萃取剂是乙酸乙酯。优选地,在步骤c)中使用的溶剂的量是0.3-2升,更优选的是0.3-1.2升,甚至更优选的是0.3-0.6升,其中所述量是相对于每1kg在步骤a)中获得的干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片的量。优选地,步骤c)在20℃-80℃下执行,更优选地在30℃-70℃下执行,甚至更优选地在40℃-70℃下执行,最优选地在50℃-65℃下执行。如果在步骤c)中获得的萃取物含有不溶的部分,优选地通过过滤将其除去。本发明优选的实施方式也是以上列出的步骤c)的若干优选实施方式相组合的实施方式。步骤d):除去溶剂在步骤d)中,在步骤c)中获得的萃取物中的溶剂被除去以获得“油性树脂”。可以用本领域已知的任何方法从在步骤c)中获得的萃取物除去溶剂,例如通过减压蒸发。优选地,去除溶剂在20℃-78℃下执行,更优选地在30℃-50℃下执行,最优选地在40℃-45℃下执行。可以分批、以串行方式或以连续的方式除去溶剂。本发明优选的实施方式也是以上列出的步骤d)的若干优选实施方式相组合的实施方式。步骤e):裂解酯存在于在步骤d)中获得的油性树脂中的玉米黄质大多是酯化的,并主要以玉米黄质二棕榈酸酯的形式存在。为了获得游离的玉米黄质,必须用碱(例如KOH和/或NaOH)处理油性树脂以裂解酯。如果用碱水处理,将同时获得玉米黄质和脂肪酸盐(皂化)。如果在脂肪族直链或支链的C1-4醇中用碱(例如用固体KOH和/或固体NaOH)处理,将同时获得玉米黄质和脂肪酸酯(酯交换)。任选地,在步骤d)中获得的油性树脂可经历皂化或酯交换的过程以获得游离的玉米黄质。优选地,通过酯交换完成玉米黄质酯的裂解。更优选地,酯交换在20℃-120℃下执行,优选地在60℃-100℃下执行,更优选地在70℃-90℃下执行。可以在环境压力或更高的压力下完成所述反应,这取决于所选择的温度。最优选地,酯交换是通过在碱存在时,玉米黄质酯和脂肪族直链或支链的C1-4醇的反应完成的。脂肪族直链或支链的C1-4醇的实例是甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇和叔丁醇。优选的醇是甲醇和乙醇及其任意的混合物。最优选的醇是乙醇。优选地,所述醇的量是2-12升(相对于每kg干燥的萃取物),更优选的是4-10升(相对于每kg干燥的萃取物),最优选的是5-8升(相对于每kg在步骤d)中获得的油性树脂)。碱的实例是碱金属氢氧化物,例如KOH和NaOH及其任意的混合物。优选地,所述碱的量在化学计量量(stoichiometricalamount)或催化量的范围内,例如25-40重量-%(基于在步骤d)中获得的油性树脂)的KOH。本发明优选的实施方式也是以上列出的步骤e)的若干优选实施方式相组合的实施方式。步骤f):结晶任选地,在步骤f)中,可以在脂肪族直链或支链的C1-4醇中结晶在步骤d)或步骤e)中获得的油性树脂以浓缩玉米黄质或其酯。如果步骤e)是通过酯交换完成的,那么在步骤f)中使用的脂肪族直链或支链的C1-4醇与在步骤e)中使用的相同。在步骤e)中优选使用的醇同样适用于此处。因此,在步骤f)中最优选使用的溶剂是乙醇。当在乙醇中进行结晶时,步骤f)优选地在室温-78℃下执行,更优选地在40℃-60℃下执行,最优选地在约50℃下执行。当没有执行步骤e)时,在步骤f)中使用的醇的量优选的是1-10升, 更优选的是2-7升,最优选的是3-5升,其中所述量是相对于每1kg在步骤d)中获得的油性树脂的量。本发明优选的实施方式也是以上列出的步骤f)的若干优选实施方式相组合的实施方式。本发明更优选的实施方式是以上列出的步骤a)和/或步骤b)和/或步骤c)和/或步骤d)和/或步骤e)和/或步骤f)的一个或多个优选的实施方式相组合的实施方式。本发明最优选的实施方式是制造含有玉米黄质的枸杞子萃取物的方法,所述方法包括以下步骤:a)获取干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片;和b)用Na2CO3溶液处理上述干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片;和c)在40℃-50℃下,用乙酸乙酯萃取在步骤b)中获得的干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片;和d)从在步骤c)中获得的萃取物除去溶剂;和f)在碱存在时,用乙醇通过酯交换裂解在步骤d)中获得的干燥萃取物中的酯。本发明的另一个最优选的实施方式是制造含有玉米黄质(二)酯的枸杞子萃取物的方法,所述方法包括以下步骤:a)获取干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片;和b)用Na2CO3溶液处理上述干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片;和c)在40℃-50℃下,用乙酸乙酯萃取在步骤b)中获得的干燥的枸杞子或其尺寸减小的碎片;和d)从在步骤c)中获得的萃取物除去溶剂;和e)在乙醇中结晶在步骤d)中获得的干燥萃取物。现在将通过下列非限制性的实施例进一步阐明本发明。实施例为了分析的目的,获得的所有产物的样品都被皂化,因此其中所含的 玉米黄质酯以游离的玉米黄质的形式被测量。所以,下面给出的玉米黄质的含量总是指游离的玉米黄质而不是酯化的玉米黄质。即使没有明确提及,所有的实施例都在惰性气体环境中执行。实施例1:通过用Na2CO3/HCl处理和用乙酸乙酯萃取来制造油性树脂干燥的枸杞子购于Zhaokang枸杞子有限公司(ZhaokangGoiiberryInc.,宁夏自治区,中国)。粉碎100.28g枸杞子并用100mLNa2CO3(0.3mol/L)预处理,在室温下搅拌30min,然后用1mol/LHCl调节pH至7.5。用200mL乙酸乙酯处理上述混合物3次,在50℃下搅拌1h。然后得到1.8861g油性树脂。其中玉米黄质的含量是5.11%,产率是90.50%。产率计算公式为:产率=((产物含量×产物重量)/(油性树脂含量×油性树脂重量))×100实施例2:通过用Na2CO3/H2O处理和用己烷萃取来制造油性树脂干燥的枸杞子购于Zhaokang枸杞子有限公司(宁夏自治区,中国)。将101.1g干燥的枸杞子粉末放入500mL的烧瓶中。加入200mL0.3MNa2CO3并在室温下搅拌30min。在1.5bars下,用压力式过滤器滤出固体,然后在45℃下用200mL乙酸乙酯搅拌萃取45min。重复萃取3次,然后合并萃取物。加入20gNa2SO4以脱去萃取物中的水,持续1h,然后滤出Na2SO4。在真空中使用旋转蒸发仪除去萃取物中的溶剂后,得到1.2681g深红色的油性树脂。其中玉米黄质的产率是39.98%,含量是2.19%。产率计算公式为:产率=((产物含量×产物重量)/(油性树脂含量×油性树脂重量))×100实施例3:通过用少于实施例1中的乙酸乙酯萃取来制造油性树脂干燥的枸杞子购于Zhaokang枸杞子有限公司(宁夏自治区,中国)。将100.6g干燥的枸杞子粉末放入500mL的烧瓶中。加入200mL0.3MNa2CO3并在室温下搅拌30min。小心地向烧瓶中加入1MHCl并保持晃动,直至混合物的pH被调节至7.5。在1.5bars下,用压力式过滤器滤出固体,然后在45℃下用100mL乙酸乙酯搅拌萃取45min。重复萃取3次,然后合并萃取物。加入20gNa2SO4以脱去萃取物中的水,持续1h,然后滤出Na2SO4。在真空中使用旋转蒸发仪除去萃取物中的溶剂后,得到0.9365g深红色的油性 树脂。其中玉米黄质的产率是77.51%,含量是5.72%。产率计算公式为:产率=((产物含量×产物重量)/(油性树脂含量×油性树脂重量))×100实施例4:通过在乙醇中结晶来纯化油性树脂以制造富含天然玉米黄质的粉末将1.65g实施例1中的油性树脂(玉米黄质的含量为51.1g/kg)分至8ml乙醇中。在50℃下搅拌上述混合物30min,然后冷却至室温并保持2h。滤出形成的固体,用凉乙醇洗涤(4℃,5ml,3次)并在高真空中干燥。获得了211.7mg产物。通过HPLC分析,玉米黄质的含量是307.4g/Kg,产率是77.18%。产率计算公式为:产率=((产物含量×产物重量)/(油性树脂含量×油性树脂重量))×100实施例5:在油性树脂中进行玉米黄质酯的酯交换以释放玉米黄质晶体将2.43g实施例1中的油性树脂与29ml乙醇混合并加热至回流(130℃油浴),然后在5min内加入20mlKOH(0.32g)的乙醇溶液并回流20min。随后,移除油浴锅,在10min内逐滴加入0.8ml乙酸,然后允许混合物冷却至室温并保持3h。用乙醇(20ml)、1∶1的乙醇:水(20ml)、水(40ml)和乙醇(20ml)洗涤形成的固体并在真空中干燥。得到53.5mg产物。其中游离的玉米黄质的含量是182.6g/Kg,产率是13.14%。
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