CN101133015B - 绿原酸类组合物的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供以高收率得到以高浓度含有绿原酸类，且咖啡因减少的绿原酸类组合物的方法。本发明的绿原酸类组合物的制造方法，其特征在于，使从生咖啡豆或焙煎咖啡豆提取的水溶性组合物吸附在填充有吸附剂的柱中，接着使0.5～20vol％的乙醇水溶液通液，以进行洗脱。
Description
技术领域
本发明涉及高度精制的绿原酸类组合物的制造方法。
背景技术
狭心症、心肌梗塞、心力衰竭等的心脏病或者脑梗塞、脑出血、蛛网膜下出血等的脑血管疾病，与高血压有非常深的关系，分别占日本人的死因的第二位和第三位。此外，根据厚生省国民生活基础调查(平成10年)，由于高血压症而定期去医院看病的患者数在日本每千人有64人，占病因的第一位。作为高血压的对策可以举出利尿药、交感神经抑制药、血管扩张药、血管紧缩素交换酶阻碍药等的降血压医药品，这些主要适用于重症高血压患者。相对于此，食疗法、运动疗法、饮酒·吸烟的限制等的以改善生活习惯为目的的一般疗法，广泛适用于从轻症者到重症者的高血压患者，因此，一般疗法的重要性已被大家所认识。其中，认为饮食习惯的改善很重要，据说存在很多具有降血压作用的食品。另外，目前，探索来自食品的降血压材料很盛行，已经进行了很多具有降血压作用的有效成分的分离·鉴定。
特别是在生咖啡豆中约含6～9％的绿原酸类具有优异的降血压作用(专利文献1、2)。但是，在生咖啡豆中也通常含有1～4％的咖啡因成分，认为过量摄取是引起神经过敏、恶心、失眠等有害作用的原因。因此，研究了从含有咖啡因的绿原酸类组合物中仅选择性地除去咖啡因的方法。
例如，作为咖啡的脱咖啡因方法已提出了如下方法：在120～250气压下，使咖啡与活性炭等的咖啡因吸附剂接触的方法(专利文献3)；以及通过使含有咖啡因的水溶液与活性白土或酸性白土接触从而选择性地除去咖啡因的方法(专利文献4)。
但是，前者涉及超临界提取技术，因为在操作上的设备负荷过大所以在工业级别的实施中缺乏简易性。此外，该方法存在不仅选择性地除去咖啡因而且有效成分绿原酸类组成也会发生变化的问题。而后者的方法，虽然可以通过仅使用活性白土或酸性白土而选择性地除去咖啡因，但在绿原酸类的回收率方面存在问题。
另外，可以举出，从生咖啡豆利用水性溶剂进行提取，使用合成吸附剂吸附绿原酸类并用稀碱进行处理，选择性地得到绿原酸类的方法(专利文献5)，以及与强酸性阳离子交换树脂进行接触处理而选择性地得到绿原酸类的方法(专利文献6)，但必须进行复杂的离子交换。
【专利文献1】日本特开2002-53464号公报
【专利文献2】日本特开2002-87977号公报
【专利文献3】日本特开昭53-18772号公报
【专利文献4】日本特开平6-142405号公报
【专利文献5】日本特开平4-145049号公报
【专利文献6】日本特开平4-145048号公报
发明内容
本发明是绿原酸类组合物的制造方法，其特征在于，将从生咖啡豆或焙煎咖啡豆中提取的水溶性组合物吸附在填充有吸附剂的柱中，接着使0.5～20体积％的乙醇水溶液通液，以进行洗脱。
具体实施方式
本发明的目的在于提供，以高收率得到以高浓度含有具有降血压作用的绿原酸类且减少了咖啡因的绿原酸类组合物的方法。
本发明人发现，通过使生咖啡豆等的提取液吸附在填充有吸附剂的柱中，并用低浓度乙醇水溶液进行洗脱，能够简便地得到减少了咖啡因量的绿原酸类组合物。
利用本发明可以比现有的绿原酸类组合物的制造方法进一步减少咖啡因，并可以以低成本以高收率得到高纯度的绿原酸类组合物。
在本发明的从生咖啡豆或焙煎咖啡豆中提取的水溶性组合物中含有三种成分：(A)单咖啡酰奎尼酸成分，(B)阿魏酰奎宁酸成分，以及(C)二咖啡酰奎尼酸成分。作为成分(A)可以举出3-咖啡酰奎尼酸、4-咖啡酰奎尼酸和5-咖啡酰奎尼酸。作为成分(B)可以举出3-阿魏酰奎宁酸、4-阿魏酰奎宁酸和5-阿魏酰奎宁酸。作为成分(C)可以举出3，4-二咖啡酰奎尼酸、3，5-二咖啡酰奎尼酸和4，5-二咖啡酰奎尼酸。
本发明中所使用的上述水溶性组合物可以按照常规方法通过从生咖啡豆或焙煎咖啡豆和/或其粉碎物中用水(可以是冷水～热水的任一种)提取而得到。从生咖啡豆或焙煎咖啡豆的提取时的温度，从提高绿原酸类的提取效率的观点出发，优选为70℃～沸水，更优选为80℃～沸水。从生咖啡豆或焙煎咖啡豆中进行提取时的水的量，优选为相对于生咖啡豆或焙煎咖啡豆的5～60质量倍，特别优选5～40质量倍。从生咖啡豆或焙煎咖啡豆的提取时间优选为10～120分钟，更优选为20～90分钟，进一步优选为30～60分钟。提取时间过短的话绿原酸类的洗脱不充分，过长则异味变强。
对本发明中所使用的生咖啡豆或焙煎咖啡豆的种类没有特别限定，例如可以举出巴西咖啡豆、哥伦比亚咖啡豆、坦桑尼亚咖啡豆、摩卡咖啡豆等。作为豆的种类，可以举出阿拉比卡种、罗巴斯塔种。咖啡豆可以使用1种，也可以混合使用多种。
上述生咖啡豆可以使用干燥物，焙煎咖啡豆只要是用通常的焙煎方法得到的就可以使用。通常，豆的焙煎度越高绿原酸量越少，因此优选L值25以上的轻度的焙煎，更优选L值30以上，特别优选L值35～40。
作为在本发明中使用的吸附剂，优选为疏水性吸附剂，更优选为苯乙烯-二乙烯基苯、改性苯乙烯-二乙烯基苯等的苯乙烯类合成吸附剂或甲基丙烯酸甲酯类合成吸附剂等的合成吸附剂。作为苯乙烯-二乙烯基苯类合成吸附剂的例子，可以举出三菱化学公司制的商品名DIAIONHP-20、HP-21、Sepabeads SP70、SP700、SP825、SP-825，以及Organo公司(供应来源：美国罗门哈斯公司)的Amberlite XAD4、XAD16HP、XAD1180、XAD2000，住友化学(供应来源：美国罗门哈斯公司)的Duolite S874、S876等。
此外，作为用溴原子进行环上取代而增强了吸附力的改性苯乙烯-二乙烯基苯类合成吸附剂，可以举出三菱化学公司制的商品名Sepabeads SP205、SP206、SP207等。改性苯乙烯-二乙烯基苯类合成吸附剂相比于未改性的合成吸附剂吸附容量高，此外因为比重高所以在精制工序中可使液体向上流动，因而优选。
作为甲基丙烯酸甲酯类的合成吸附剂的例子，可以举出三菱化学公司制的Sepabeads HP1MG、HP2MG，Organo公司的XAD7HP，以及住友化学的Duolite S877等。甲基丙烯酸甲酯类的合成吸附剂吸附量少，但在吸附高极性有机物的方面是有利的。
在本发明中，虽然是首先使从生咖啡豆或焙煎咖啡豆中提取的水溶性组合物、例如生咖啡豆或焙煎咖啡豆提取液通过填充有吸附剂的柱子，但是优选预先以SV(空间速度)＝1～5[h-1]、相对于吸附剂的填充体积量的通液倍数为2～5[v/v]的通液条件下用95vol％乙醇水溶液进行清洗，除去吸附剂的原料单体和原料单体中的杂质等。并且，其后通过以SV(空间速度)＝1～5[h-1]、相对于吸附剂的填充体积量的通液倍数为1～5[v/v]的通液条件下进行水洗，除去乙醇从而将吸附剂含有的液体置换到水体系中的方法，提高绿原酸类的吸附能力。
进而，为了提高绿原酸类对吸附剂的吸附保持力，优选在生咖啡豆或焙煎咖啡豆中添加食盐等的具有盐析效果的物质。作为具有盐析效果的物质，可以举出食盐(氯化钠)、氯化钾、氯化镁、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、硫酸铵等。优选以相对于生咖啡豆或焙煎咖啡豆(换算成生豆)为1～50质量％的比例在生咖啡豆或焙煎咖啡豆提取液中添加具有盐析效果的物质，更优选10～40质量％，特别优选20～30质量％。添加量超过50质量％的话会有食盐残留的情况，在风味上不优选。
作为使生咖啡豆或焙煎咖啡豆提取液通过填充有吸附剂的柱子的条件，优选在相对于吸附剂填充体积量的通液倍数为0.5～20[v/v]、更优选为0.5～10[v/v]、特别优选为1～8[v/v]条件下通液。而且，优选通液速度为SV(空间速度)＝0.5～10[h-1]，更优选为SV＝1～5[h-1]。
在将生咖啡豆或焙煎咖啡豆吸附在吸附剂上后、在将洗脱液乙醇水溶液通液之前，优选进一步用相对于吸附剂填充体积量的通液倍数为0.1～2.0[v/v]的水进行清洗。特别是在添加具有盐析效果的物质从而提高了绿原酸在吸附剂上的吸附保持力的情况下，出于除去残留的具有盐析效果的物质的目的，水洗是有效的。
将绿原酸类吸附在柱上后，作为利用乙醇水溶液进行脱附的条件，通过将0.5～20vol％的乙醇水溶液进行通液，可以将咖啡因吸附保持在吸附剂上，可以有效地脱附、精制绿原酸类，因而优选。并且，在乙醇水溶液的浓度为1～10vol％下进行时，因为可以进一步减少咖啡因所以优选，特别优选2～8vol％。作为脱附的浓度设定为0.5vol％以上，是因为用水或不到0.5％的乙醇水溶液进行脱附时，相对于吸附剂的通液倍数会超过10倍量，因为需要大量的洗脱液所以绿原酸类的回收率稍有降低。另一方面，用超过20vol％的乙醇水溶液进行洗脱时，咖啡因和绿原酸类的分离变差。
乙醇水溶液的通液量相对于吸附剂的填充体积量优选为0.5～10[v/v]量，更优选为1～6[v/v]量。此外，乙醇水溶液的通液速度优选为SV(空间速度)0.5～10[h-1]，特别优选为2～8[h-1]。
在本发明中所使用的吸附剂可以在精制处理后通过使用规定的方法进行再利用。具体而言，将90～99.5vol％乙醇水溶液通液使残留在吸附剂上的以咖啡因为主要成分的水溶液组合物成分全部脱附。
由本发明得到的绿原酸类组合物，若(A)单咖啡酰奎尼酸成分、(B)阿魏酰奎宁酸成分、(C)二咖啡酰奎尼酸成分、(D)咖啡因的质量比率(D)/((A)+(B)+(C))不到1/10则可充分减少咖啡因，并且通过减少二咖啡酰奎尼酸成分使得((A)+(B))/((A)+(B)+(C))为0.85以上，可以减少苦味。另外，根据本发明绿原酸类的回收率相对于生豆提取液中的绿原酸类可以为70质量％以上。
在本发明中得到的绿原酸类组合物可以直接使用，也可以通过减压浓缩、薄膜浓缩等的方法除去乙醇。通常用于配合到饮料中时，优选完全除去乙醇。此外，当希望绿原酸类组合物的制品形态为粉体时，可以通过喷雾干燥和冷冻干燥等的方法进行粉体化。此时，也可以同时减少来自生豆的异味。
此外，通过本发明的制造方法得到的绿原酸类组合物，可以通过利用活性炭的除臭处理来除去来自生咖啡豆的异味。作为所使用的活性炭，只要是在工业级别中可使用的就没有特别限制，例如可以使用ZN-50(北越炭素社制)、Kuraraycoal GLC、Kuraraycoal PK-D、Kuraraycoal PW-D(Kuraray Chemical Corp.制)、白鹫AW50、白鹫A、白鹫M、白鹫C(武田药品工业社制)等的市售品。活性炭的细孔容积优选为0.01～0.8mL/g，特别优选为0.1～0.7mL/g。此外，比表面积优选为800～1300m2/g、特别优选为900～1200m2/g的范围。另外，这些物性值是根据氮吸附法测定的值。
相对于本发明的绿原酸类组合物的溶液100质量份，优选添加活性炭0.5～5质量份，特别优选添加0.5～3质量份。若活性炭的添加量过少则除臭效果不充分，若过多则绿原酸类组合物被吸附在活性炭上，因而不优选。
在本发明中得到的绿原酸类组合物可以配合在容器装饮料中。所使用的容器可以是与一般的饮料同样的容器，即，以聚对苯二甲酸乙二醇酯为主要成分的成型容器(所谓的PET瓶)、与金属罐、金属箔和塑料薄膜复合的纸容器、瓶等的通常的形态提供。这里所谓的容器装饮料是指可以不稀释而饮用的饮料。
此外，上述的容器装饮料在例如填充在金属罐这样的容器中后，在可以进行加热杀菌的情况下，在食品卫生法规定的杀菌条件下进行制造。对于PET瓶、纸容器这样的不能进行蒸煮杀菌的容器，采用预先在与上述同等的杀菌条件、例如在平板式换热器等中进行高温短时间杀菌后，冷却至一定的温度，并填充到容器中等的方法。此外，在无菌条件下，也可以在填充的容器中配合其它成分而进行填充。
作为配合了本发明中所得到的绿原酸类组合物的容器装饮料，可以举出咖啡饮料、茶类饮料、添加果汁或蔬菜汁的汁饮料、加入了碳酸的清凉饮料等。
【实施例】
(绿原酸类、咖啡因的测定方法)
将用过滤器(0.8μm)过滤、接着用蒸馏水稀释而得到的容器装饮料，使用岛津制作所制的高效液相色谱(型号SCL-10AVP)，安装导入了十八烷基的液相色谱用封装柱L-柱TM ODS(4.6mmφ×250mm：财团法人化学物质评价研究机构制)，在柱温度35℃、流速1mL/分钟的条件下进行梯度法。进行的条件为，流动相A液为含有0.1mol/L醋酸的蒸馏水溶液，B液为含有0.1mol/L醋酸的乙腈溶液，试样注入量为20μL，UV检测器波长为280nm。
实施例1
将100g的印度尼西亚产罗巴斯塔种生豆粉碎，用95℃的去离子水2000g进行提取30分钟，冷却、榨汁、离心分离后，用金属网和2号滤纸进行过滤，得到1530g提取液。提取液中的绿原酸类的浓度为369.0mg/100mL，含有5.65g的绿原酸类。其中，单咖啡酰奎尼酸和阿魏酰奎尼酸的合计浓度为284.1mg/100mL，为4.35g。此外，咖啡因浓度为101.1mg/100mL，含有1.55g的咖啡因，咖啡因/绿原酸类比例为0.274(-)。其后，为了提高吸附保持力添加了30g食盐。
对填充在不锈钢柱(内径33mm×高度300mm、容积292mL)中的252.4mL合成吸附剂Sepabeads SP-207(三菱化学公司制)，预先以SV＝7.8(h-1)利用1262mL(相对于合成吸附剂5倍容积)的95％(v/v)乙醇进行清洗，接着以SV＝5.2(h-1)用1136mL(相对于合成吸附剂4.5倍容积)的水进行清洗。
将所得到的提取液总量(相对于合成吸附剂6倍容积)以SV＝5.2(h-1)进行通液。在通过液中不含绿原酸类，绿原酸类几乎全都被合成吸附剂吸附。
接着以SV＝5.2(h-1)用126.2mL(相对于合成吸附剂0.5倍容积)的水进行清洗。在清洗液中含有5.3mg/100mL的绿原酸类，由于水洗而洗脱的绿原酸类很少。并且，在对水洗结束时的风味进行评价的结果，完全感觉不到盐味。
水洗后，将1262mL(相对于合成吸附剂5倍容积)的5％(v/v)乙醇水以SV＝5.2(h-1)进行通液。回收1251mL洗脱液，通过减压浓缩除去乙醇而得到20.0g本发明的绿原酸类组合物。
在该浓缩液中含有4.53g绿原酸类，单咖啡酰奎尼酸类和阿魏酰奎宁酸类的合计量为4.12g，绿原酸类中的单咖啡酰奎尼酸类和阿魏酰奎宁酸类的质量比率为91.0％。此外，从生豆提取液的绿原酸类的回收率为80.1％，完全不含咖啡因。
实施例2
按照与实施例1同样的操作，使得到的提取液向合成吸附剂通液，除了将505mL(相对于合成吸附剂2倍容积)的10％(v/v)乙醇水以SV＝5.2(h-1)进行通液以外，进行同样的操作，得到本发明的绿原酸类组合物。
在浓缩液中含有4.99g绿原酸类，单咖啡酰全尼酸类和阿魏酰奎宁酸类的合计量为4.35g，绿原酸类中的单咖啡酰奎尼酸类和阿魏酰奎宁酸类的质量比率为87.2％。此外，从生豆提取液的绿原酸类的回收率为88.3％，含0.07g咖啡因，咖啡因/绿原酸类为0.014(-)。
实施例3
按照与实施例1同样的操作，使得到的提取液通过合成吸附剂，除了将505mL(相对于合成吸附剂2倍容积)的20％(v/v)乙醇水以SV＝5.2(h-1)进行通液以外，进行同样的操作，得到本发明的绿原酸类组合物。
在浓缩液中含有5.13g绿原酸类，单咖啡酰奎尼酸类和阿魏酰奎宁酸类的合计量为4.40g，绿原酸类中的单咖啡酰奎尼酸类和阿魏酰奎宁酸类的质量比率为85.8％。此外，从生豆提取液的绿原酸类的回收率为90.8％，含0.2g咖啡因，咖啡因/绿原酸类为0.039(-)。
实施例4
除了使用将印度尼西亚产罗巴斯塔种焙煎至L值35而成的豆以外，进行与实施例1同样的提取操作，在焙煎豆提取液中含有5.04g绿原酸类，单咖啡酰奎尼酸和阿魏酰奎宁酸的合计量为3.93g。此外，含1.65g咖啡因，咖啡因/绿原酸类比为0.327(-)。
进一步，进行与实施例1完全同样的操作，得到本发明的绿原酸类组合物。在浓缩液中含有3.69g绿原酸类，绿原酸类中的单咖啡酰奎尼酸类的质量比率为86.5％。此外，从焙煎豆提取液的绿原酸类的回收率为76.5％，完全不含咖啡因，咖啡因/绿原酸类为0.0(-)。
实施例5
对填充在不锈钢柱(内径33mm×高度300mm、容积584mL)中的504.8mL合成吸附剂Sepabeads SP-207(三菱化学公司制)，预先以SV＝7.8(h-1)利用2524mL(相对于合成吸附剂5倍容积)的95％(v/v)乙醇进行清洗，接着以SV＝5.2(h-1)用2272mL(相对于合成吸附剂4.5倍容积)水进行清洗。
使用与实施例4同样的提取液，将所得到的提取液全部量(相对于合成吸附剂3倍容积)以SV＝3.2(h-1)进行通液。接着以SV＝3.2(h-1)用504.8mL(相对于合成吸附剂1.0倍容积)的水进行清洗。在清洗液中含有3.5mg/100mL的绿原酸类，由于水洗而洗脱的绿原酸类很少。
水洗后，将5048mL(相对于合成吸附剂10倍容积)的5％(v/v)乙醇水以SV＝3.2(h-1)进行通液。回收1251mL洗脱液，通过减压浓缩除去乙醇而得到22.0g本发明的绿原酸类组合物。在浓缩液中含有4.32g绿原酸类，绿原酸类中的单咖啡酰奎尼酸类和阿魏酰奎宁酸类的合计质量比率为89.2％。此外，从焙煎豆提取液的绿原酸类的回收率为85.8％，完全不含咖啡因，咖啡因/绿原酸类为0.0(-)。
比较例1
进行与实施例1同样的提取操作，除了以SV＝5.2(h-1)将5048mL(相对于合成吸附剂20倍容积)的水进行通液以外，进行同样的操作，得到绿原酸类组合物。
比较例2
进行与实施例1同样的提取操作，除了以SV＝5.2(h-1)将1265.8mL(相对于合成吸附剂5倍容积)的5质量％碳酸氢钠水溶液进行通液以外，进行同样的操作，得到绿原酸类组合物。
比较例3
进行与实施例1同样的提取操作，除了以SV＝5.2(h-1)将505mL(相对于合成吸附剂2倍容积)的40vol％的乙醇水溶液进行通液以外，进行同样的操作，得到绿原酸类组合物。
在表1中表示分析结果。
<生豆提取液的分析值>
绿原酸类浓度：369.0mg/100mL，绿原酸类含量：5.65g，
单咖啡酰奎尼酸+阿魏酰奎宁酸浓度：284.1mg/100mL，单咖啡酰奎尼酸+阿魏酰奎宁酸含量：4.35g，
咖啡因浓度：101.1mg/100mL，咖啡因含量：1.55g，咖啡因/绿原酸类比：0.274(-)
<焙煎提取液的分析值>
绿原酸类浓度：344.0mg/100mL，绿原酸类含量：5.04g，
单咖啡酰奎尼酸+阿魏酰奎宁酸浓度：268.2mg/100mL，单咖啡酰奎尼酸+阿魏酰奎宁酸含量：3.93g，
咖啡因浓度：118.0mg/100mL，咖啡因含量：1.65g，咖啡因/绿原酸类比：0.327(-)
根据本发明方法，可以以高回收率得到在处理前后咖啡因含量低的，纯度高的绿原酸组合物。
Claims (6)
1.一种绿原酸类组合物的制造方法，其特征在于，
使从生咖啡豆或焙煎咖啡豆提取的水溶性组合物吸附在填充有吸附剂的柱中，接着使0.5～20体积％的乙醇水溶液通液，以进行洗脱，
乙醇水溶液的通液量相对于吸附剂的填充体积量为0.5～10[v/v]。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，
乙醇水溶液的通液速度为：空间速度＝0.5～10[h-1]。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，
在将乙醇水溶液通液前，用相对于吸附剂的填充体积量为0.5～2.0[v/v]的量的水清洗柱。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，
在从生咖啡豆或焙煎咖啡豆提取的水溶性组合物中添加具有盐析效果的物质后，使该水溶性组合物吸附在填充有吸附剂的柱中。
5.如权利要求1所述的绿原酸类组合物的制造方法，其特征在于，
相对于从生咖啡豆或焙煎咖啡豆提取的水溶性组合物中的绿原酸类，绿原酸类的回收率为70质量％以上。
6.如权利要求1所述的绿原酸类组合物的制造方法，其特征在于，
以(A)表示单咖啡酰奎尼酸成分、(B)表示阿魏酰奎宁酸成分、(C)表示二咖啡酰奎尼酸成分时，绿原酸类组合物的质量比率((A)+(B))/((A)+(B)+(C))为0.85以上。
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