專利名稱：類胡蘿卜素晶體的形成和分離方法
技術領域：
本發明涉及類胡蘿卜素化合物的形成和分離方法，具體涉及從金盞花中分離胡蘿卜醇晶體。
背景技術：
在大自然中有豐富的類胡蘿卜素，類胡蘿卜素可以在水果、蔬菜、樹葉、微生物和海洋生物中找到。類胡蘿卜素用作抗氧化劑、食品著色劑，并用于癌癥的預防。使用傳統的提取方法，如美國專利6191293中公開的方法，可以容易地從這些化合物的天然來源中將它們提取出來。在除去溶劑之后，這種提取產生粗含油樹脂。但是，所得的類胡蘿卜素的濃度并沒有高到足以將所述粗含油樹脂直接用于人類的消費。
已知可替換的用于類胡蘿卜素的形成、分離和提純的化學方法，如US5,648,564中公開的方法。當該方法用于工業規模的用途時，所得的胡蘿卜醇晶體的量不大，通常是產率為59％，純度為79％。類似地，WO 01/94279中公開的方法提供了80％的產率和70-51％的純度。WO 01/28966、ES 2 099 683、WO 99/20587和EP 0732378中公開的方法也有類似的問題。
此外，上述引用的現有技術的方法會產生大量的流出液，該流出液被堿，通常是氫氧化鉀，以及與水混溶的有機溶劑，通常是1，3-丙二醇嚴重地污染。因此，必須對所得的產物進行處理，該處理需要在工業過程中增加昂貴的處理步驟。而且，在這些過程中對結晶的類胡蘿卜素進行分離要通過離心步驟來進行，這可能是因為粗反應混合物的粘度較高，而離心步驟需要昂貴的設備和較高的投資。
發明內容
我們開發了一種方法，克服了前述現有技術中存在的問題，因此，本發明提供了一種由含有類胡蘿卜素的植物含油樹脂生產類胡蘿卜素晶體的方法，它包括(a)在有機溶劑的回流溫度下，將所述含油樹脂加入該有機溶劑、醇和堿中以形成皂化反應混合物的第一步驟；(b)保持所述皂化反應混合物一段足以完成所述皂化反應的時間，由此制得皂化產物；(c)將所得的皂化產物分離成為有機相和水相；(d)分離所述兩個相，然后萃取水相；(e)蒸餾有機相，得到類胡蘿卜素晶體。
本發明的方法相對于已知的現有技術的方法具有優勢，因為可以更高的產率得到產物，并且產物的純度更高。也無需提純所得的晶體。
此外，本發明提供了一種制造純類胡蘿卜素，如呈全反式構造的胡蘿卜素和胡蘿卜醇的方法。在蒸餾過程中它們的順式異構體發生異構化。因此，由本發明方法直接制得的產物適合于人類消耗或作為飼料補充劑。本發明的再一個優點是該方法產生的流出液的量比已知方法產生的流出液的量少2-32倍。溶劑在該方法的最后被蒸餾出來，并且可以再次使用，因此提供了一種環境有效的制造類胡蘿卜素的手段。此外，用于該方法的設備簡單，并且無需離心分離機或冷凍干燥設備，因此提供了一種用于工業規模制造的誘人的選擇。
本發明的方法涉及從含有類胡蘿卜素的植物中提取類胡蘿卜素的晶體。得自本發明方法的類胡蘿卜素包括胡蘿卜醇，例如葉黃素、玉米黃質、辣椒玉紅素、辣椒紅、蝦青素和cathaxanthin；胡蘿卜素，如β-胡蘿卜素和番茄紅素。較佳地，所述含有類胡蘿卜素的植物是已知的那些含有高濃度的所需類胡蘿卜素酯的植物，包括金盞花和漿果。所述含油樹脂通過現有技術中已知的方法來提取。
在本發明方法的第一步驟中，用有機溶劑、醇和堿混合所述含油樹脂，形成皂化反應混合物。適宜的有機溶劑是與水不混溶的有機溶劑，例如烴，如戊烷、己烷、庚烷和甲苯；醚，如二異丙醚、甲基叔丁基醚(MTBE)、二乙醚；氯化的溶劑，如二氯甲烷、二氯乙烷、一氯苯(MCB)。溶劑的濃度可以是0.5-10l/kg含油樹脂，較好是1-4l/kg含油樹脂。
關于醇，所述醇可以選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、叔丁醇和丁醇。優選的醇是異丙醇或丙醇。所述醇的濃度為0.5-10l/kg含油樹脂，較好是1-4l/kg含油樹脂。
關于堿，適宜的堿包括堿金屬氫氧化物，例如氫氧化鋰、氫氧化鈉和氫氧化鉀；堿金屬碳酸鹽，例如碳酸鋰、碳酸鈉和碳酸鉀。優選的堿是氫氧化鈉和氫氧化鉀。
該方法的第一步驟在所述溶劑的回流溫度下進行。在回流溫度下保持反應物一段足以完成皂化反應的時間。所述的皂化產物包含兩個相，即有機相和水相。分離所述兩個相，然后將水相從反應體系中除去。然后，蒸餾剩余的有機相以除去微量的溶劑，從而提供所述類胡蘿卜素晶體。該方法的這一步驟宜在50-100℃，較好是80-85℃的溫度下進行。在蒸餾步驟中，較佳的是將水持續地引入反應體系中以保持液體的量。
所得的晶體可以通過過濾來分離。過濾可以在50-100℃的溫度下進行。然后，可以將分離的晶體洗滌。所述清洗可以用水，或者適宜的溶劑如乙腈或醇(甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇等)來進行。其中，需要使用水時，該步驟可以在50-100℃，較好是80-85℃的溫度下進行；需要使用溶劑如乙腈或醇時，該步驟可以在零下5-40℃，較好是零下20-25℃的溫度下進行。
水的量宜為1-20l/kg，較好是5-10l/kg。
所得的晶體具有較高的純度，一般為85-99％，通常大于95％。產物的產率一般為40-90％，通常是70-80％。
具體實施例方式
以下，將參照下述實施例詳細地描述本發明。
實施例1在回流下將72.8g金盞花含油樹脂(得自法國Naturex公司，每kg含油樹脂含有128g類胡蘿卜素)溶解在150ml己烷和150ml異丙醇中。然后，引入150ml氫氧化鈉水溶液(30重量％)，并在回流下，在強烈的攪拌及氮氣氛下保持粗反應混合物，直到皂化完成(2.5小時，由高性能液體色譜(HPLC)測得的完成率大于97％)。此時，停止攪拌，并迅速將混合物分離成為兩個相(上層有機相和下層水相)。除去下層的水相。蒸餾除去所述有機溶劑(己烷和異丙醇)，同時用約等于輸出流量的輸入流量引入500ml預處理的水(90℃)，使得液相的總體積不超過600ml。在蒸餾的最后階段，過濾含有水性液相和結晶類胡蘿卜素的粗混合物，用以分離結晶的類胡蘿卜素。先后用3等分試樣的150ml溫水、3等分試樣的150ml室溫乙腈和3等分試樣的150ml室溫己烷清洗濾餅。在室溫下，于減壓下除去殘余的微量溶劑。收集到6.76g橙色/紅色的純胡蘿卜醇晶體(產率72.3％，以總的類胡蘿卜素計)。用HPLC分析所得的晶體(91.2％全反式葉黃素，8.8％全反式玉米黃質，未測得順式異構體和其它類胡蘿卜素，總的類胡蘿卜素產率超過95％)。
實施例2在回流下將82.5g金盞花含油樹脂(得自印度Plant Lipids Limited公司，每kg含油樹脂含有100g類胡蘿卜素)溶解在150ml己烷和150ml異丙醇中。然后，引入150ml氫氧化鈉水溶液(30重量％)，并在回流下，在強烈的攪拌及氮氣氛下保持粗反應混合物，直到皂化完成(2.5小時，由HPLC測得的完成率大于97％)。此時，停止攪拌，并迅速將混合物分離成為兩個相(上層相有機相；下層相水相)。除去下層相(水相)。蒸餾除去所述有機溶劑(即，己烷和異丙醇)，同時用約等于輸出流量的輸入流量引入500ml預處理的水(90℃)，使得液相的總體積不超過600ml。在蒸餾的最后階段，過濾含有水性液相和結晶類胡蘿卜素的粗混合物，用以分離結晶的類胡蘿卜素。先后用3等分試樣的150ml溫水和3等分試樣的150ml室溫乙醇清洗濾餅。在室溫下，于減壓下除去殘余的微量溶劑。收集到6.45g橙色/紅色的純胡蘿卜醇晶體(產率78.2％，以總的類胡蘿卜素計)。用HPLC分析所得的晶體(91.2％全反式葉黃素，8.8％全反式玉米黃質，未測得順式異構體和其它類胡蘿卜素，總的類胡蘿卜素產率超過95％)。
實施例3在回流下將56.1g金盞花含油樹脂(得自法國Naturex公司，每kg含油樹脂含有128g類胡蘿卜素)溶解在150ml己烷和150ml異丙醇中。然后，引入150ml氫氧化鈉水溶液(30重量％)，并在回流下，在強烈的攪拌及氮氣氛下保持粗反應混合物，直到皂化完成(2.5小時，由HPLC測得的完成率大于97％)。此時，停止攪拌，并迅速將混合物分離成為兩個相(上層有機相和下層水相)。除去下層的水相。將有機溶劑緩慢地倒入500ml預處理的水(95℃)中，然后立即蒸餾除去所述有機溶劑，調節輸入流量以將內部容積保持在低于600ml。在添加的最后階段，保持加熱狀態，直到有機溶劑的蒸餾完成，然后，通過過濾來收集類胡蘿卜素晶體。先后用3等分試樣的150ml溫水和3等分試樣的150ml室溫己烷清洗濾餅。在室溫下，于減壓下除去殘余的微量溶劑。收集到3.5g橙色/紅色的純胡蘿卜醇晶體(產率51％，以總的類胡蘿卜素計)。用HPLC分析所得的晶體(93％全反式葉黃素，7％全反式玉米黃質，未測得順式異構體和其它類胡蘿卜素，總的類胡蘿卜素產率超過95％)。
實施例4-17在45℃，將市售的金盞花含油樹脂溶解在10ml己烷、2.5ml丁醇和2ml氫氧化鈉水溶液(30重量％)中。在攪拌下，于惰性氣氛下保持反應混合物5小時。然后，停止攪拌，將混合物迅速分離成為兩個相。按實施例1所述分離所述兩個相，并進行隨后的處理。產物的產率列于下表1中。
表1
實施例18-23
將1g含油樹脂(得自Plant Lipids Limited公司，每kg含油樹脂含有100g類胡蘿卜素)溶解在下表2中詳細列出的各種溶劑中，然后加入醇，再加入3ml堿金屬氫氧化物。在攪拌下，于惰性氣氛下保持反應混合物，直到反應完成。
表 2
權利要求
1.一種由含有類胡蘿卜素的植物含油樹脂生產類胡蘿卜素晶體的方法，它包括(a)在有機溶劑的回流溫度下，將所述含油樹脂加入該有機溶劑、醇和堿中以形成皂化反應混合物的第一步驟；(b)保持所述皂化反應混合物一段足以完成所述皂化反應的時間，制得皂化產物；(c)將所得的皂化產物分離成為有機相和水相；(d)分離所述兩個相，然后萃取水相；(e)蒸餾所述有機相，得到類胡蘿卜素晶體。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機溶劑是與水不混溶的有機溶劑。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述有機溶劑是烴、醚或氯化的溶劑。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述有機溶劑是烴，它選自戊烷、己烷、庚烷和甲苯。
5.如前述任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述醇選自甲醇、乙醇、丙醇、叔丁醇和丁醇。
6.如前述任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述堿選自堿金屬氫氧化物或堿金屬碳酸鹽。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述堿是氫氧化鋰、氫氧化鈉或氫氧化鉀。
8.如前述任一權利要求所述的方法，其特征在于，在所述有機相的蒸餾過程中，將水持續地引入反應體系中。
全文摘要
一種由含有類胡蘿卜素的植物含油樹脂生產類胡蘿卜素晶體的方法，它包括(a)在有機溶劑的回流溫度下，將所述含油樹脂加入該有機溶劑、醇和堿中以形成皂化反應混合物的第一步驟；(b)保持所述皂化反應混合物一段足以完成所述皂化反應的時間，由此制得皂化產物；(c)將所得的皂化產物分離成為有機相和水相；(d)分離所述兩個相，然后萃取水相；(e)蒸餾所述有機相，得到類胡蘿卜素晶體。
文檔編號C07CGK1659140SQ03813398
公開日2005年8月24日 申請日期2003年6月4日 優先權日2002年6月10日
發明者Y·凱內爾 申請人:安迪蘇法國聯合股份有限公司