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技術 水性植物抽出物から着色成分を分別する方法

出願人 バイエル・クロップサイエンス・アクチェンゲゼルシャフト
発明者 モイザー,フリードリヒバウアー,インゴ
出願日 2007年4月27日 (13年8ヶ月経過) 出願番号 2009-507002
公開日 2009年10月1日 (11年2ヶ月経過) 公開番号 2009-535436
状態 特許登録済
技術分野 多糖類及びその誘導体
主要キーワード 水酸化マグネシウム量 濁り物質 工場規模 水性植物抽出物 沈殿混合物 アルカリ性成分 中間ステップ アルカリ性液
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この項目の情報は公開日時点(2009年10月1日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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課題・解決手段

本発明は、マグネシウムイオン(Mg2+)を植物抽出物に添加し、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、沈殿物を形成させて、形成された沈殿物を植物抽出物から分別する、水性植物抽出物から着色成分を分別する方法に関する。

概要

背景

概要

本発明は、マグネシウムイオン(Mg2+)を植物抽出物に添加し、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、沈殿物を形成させて、形成された沈殿物を植物抽出物から分別する、水性植物抽出物から着色成分を分別する方法に関する。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

a)マグネシウムイオン(Mg2+)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。

請求項2

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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項8

アルカリ性成分の量が、2.2:1〜1.8:1のOH−:Mg2+モル比を設定するような手法で選択される、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

技術分野

0001

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。

0002

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。

0003

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(CO2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。

0004

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。

0005

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。

0006

本発明は、
a)マグネシウムイオン(Mg2+)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。

0007

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。

0008

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。

0009

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。

0010

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。

0011

最後に、この種の脱色を利用すれば、濁り物質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。

0012

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。

0013

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。

0014

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。

0015

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。

0016

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、、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。

0017

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。

0018

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。

0019

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。

0020

本発明によれば、マグネシウムイオン(Mg2+)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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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、Mg2+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。

0032

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。

0033

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−:Mg2+=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−:Mg2+=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。

0034

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。

0035

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。

0036

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。

0037

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。

0038

実施例

0039

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。

0040

MgSO4・7H2O+2NaOH→Mg(OH)2+Na2SO4+7H2O (式1)

0041

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。

0042

0043

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MgSO4・7H2O 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。

0044

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。

0045

MgSO4・7H2O+Ca(OH)2→Mg(OH)2+CaSO4+7H2O (式2)

0046

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。

0047

0048

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MgSO4・7H2O 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。

0049

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。

0050

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、MgSO4・7H2O 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、MgSO4・7H2O 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。

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