CN104136035B - 制造含有玉米黄质和/或其酯的萃取物的方法 - Google Patents

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Abstract

制造含有玉米黄质和/或其酯的枸杞子果皮萃取物的方法，所述方法包括以下步骤：a)获取干燥的枸杞子果皮或其尺寸减小的碎片；和b)用溶剂萃取在步骤a)中获得的干燥的枸杞子果皮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c)从步骤b)中获得的萃取物除去溶剂；和d)任选地，裂解在步骤c)中获得的干燥萃取物中的酯；和e)任选地，在脂肪族直链或支链的CH醇中结晶在步骤c)或步骤d)中获得的干燥萃取物。优选地，所述方法仅由以上给出的步骤a)至步骤e)组成。

Description

制造含有玉米黄质和/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(Lycium barbarum)和中华枸杞(Lycium chinese)，它们是枸杞属(boxthorn)的两个物种。由于Lycium barbarum L.是唯一被批准在中国使用的物种，因此本发明尤其涉及Lycium barbarum L.的果实一“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，其中类胡萝卜素主要存在于这种枸杞子的果皮中。因此，在这种枸杞子的果皮中类胡萝卜素的含量甚至更高，例如在2300-3300ppm的范围内。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。
市场上能买到的主要是干燥的枸杞子以及自枸杞子得到的枸杞汁。
通常可通过如下过程得到枸杞汁：收获枸杞子，用纯净水清洗，然后将其压碎、均质化、离心并过滤，从而将果皮以及大部分枸杞子的种子和果肉与枸杞汁分离。至今，分离出的物质被视作废物并被用来饲喂动物。
本发明的发明人现已发现，枸杞汁生产中的这种废物(主要由枸杞子果皮以及少量的果肉和种子组成)是用于制造高度富含玉米黄质和/或其酯的萃取物的有价值的起始材料。尽管事实上枸杞汁生产中的废物中还含有果肉和种子，所以它不仅仅是“枸杞子果皮”，但在下文中其被称为“枸杞子果皮”。
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果皮的方法，并以高产率获得了富含玉米黄质(玉米黄质的含量约为4-15重量-％)的油质的油性树脂。可通过从溶剂(例如热乙醇)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36-72重量-％，相当于玉米黄质的含量是20-40重量-％(产率为60-90％)。此外，可以用苛性乙醇皂化含有玉米黄质二棕榈酸酯的油性树脂以产生玉米黄质的含量为30-95％(产率为30-95％)的粉末。
本发明涉及制造含有玉米黄质和/或其酯的枸杞子果皮萃取物的方法，所述方法包括以下步骤：
a)获取干燥的枸杞子果皮或其尺寸减小的碎片；和
b)用溶剂萃取在步骤a)中获得的干燥的枸杞子果皮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
c)从步骤b)中获得的萃取物除去溶剂；和
d)任选地，裂解在步骤c)中获得的干燥萃取物中的酯；和
e)任选地，在脂肪族直链或支链的C1-4醇中结晶在步骤c)或步骤d)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d)和步骤e)是任选的，因此在根据本发明的方法中它们可以被执行，也可以不被执行。优选地，根据本发明的方法仅由步骤a)至步骤e)组成，而不包括任何额外的步骤。
因此，本发明的一个优选的实施方式是制造含有玉米黄质和/或其酯的枸杞子果皮萃取物的方法，所述方法由以下步骤组成：
a)获取干燥的枸杞子果皮或其尺寸减小的碎片；和
b)用溶剂萃取在步骤a)中获得的干燥的枸杞子果皮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
c)从步骤b)中获得的萃取物除去溶剂；和
d)任选地，裂解在步骤c)中获得的干燥萃取物中的酯；和
e)任选地，在脂肪族直链或支链的C1-4醇中结晶在步骤c)或步骤d)中获得的干燥萃取物。
因此，这些优选的实施方式之一涉及制造含有玉米黄质(二)酯的枸杞子果皮萃取物的方法，所述方法由以下步骤组成：
a)获取干燥的枸杞子果皮或其尺寸减小的碎片；和
b)用溶剂萃取在前述步骤中获得的干燥的枸杞子果皮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
c)从在前述步骤中获得的萃取物中除去溶剂；和
e)在脂肪族直链或支链的C1-4醇中结晶在前述步骤中获得的干燥萃取物。
另一个优选的实施方式涉及制造含有玉米黄质的枸杞子果皮萃取物的方法，所述方法由以下步骤组成：
a)获取干燥的枸杞子果皮或其尺寸减小的碎片；和
b)用溶剂萃取在前述步骤中获得的干燥的枸杞子果皮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
c)从在前述步骤中获得的萃取物中除去溶剂；和
d)裂解在前述步骤中获得的干燥萃取物中的酯；和
e)任选地，在脂肪族直链或支链的C1-4醇中结晶在前述步骤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。
此外，现有技术文件没有涉及仅萃取枸杞子果皮的，而只涉及萃取完整的枸杞子。
例如，CN-A 1 158 263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-A 1 086 730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。
US 2007/0161826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)。
US 2005/0038271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WO 97/23436的实施例3，首先将浆果放入水中，在除去糖之后，然后再进行干燥。
US 6,191,293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)。
US 2008/0124416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，根据本发明的方法的步骤a)到步骤e)都在惰性气体环境(例如在氮气或氩气或其混合物)中执行。
其果皮被使用的枸杞子可以是宁夏枸杞和/或中华枸杞，优选的是Lyciumbarbarum L.。在从完整的新鲜枸杞子开始生产枸杞汁的过程中获得的作为废料的果皮是有价值的起始材料。
术语“玉米黄质酯”包含玉米黄质单酯和玉米黄质二酯。在枸杞子果皮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)和c)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7.2-27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)和e)时，获得的是玉米黄质(二)酯的含量为36-72重量-％(基于萃取物的总重量)的萃取物。这种萃取物是粉状的，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)和d)时，获得的是以游离玉米黄质的形式存在的玉米黄质的含量为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)：获取干燥的枸杞子果皮并任选地减小其尺寸
可以通过简单干燥市售的新鲜枸杞子果皮制备干燥的枸杞子果皮，或者用本领域已知的程序从新鲜的枸杞子开始制备。
可以压碎或挤压新鲜的枸杞子以获得所谓的“枸杞汁”。然后，将枸杞汁与由种子和果皮组成的固体分离。这通常是利用滗析离心机(decanter centrifuge)完成的，滗析离心机也能将种子与果皮分离(优选地)。
通常这种果皮不是以干燥形式获得，其含水量为70-80重量-％(基于枸杞子果皮的总重量)。可以通过本领域技术人员已知的任何方法进行干燥，例如通过阳光干燥、通过烘炉干燥或通过冷冻干燥。优选地，果皮被冷冻干燥，然后就能被用于根据本发明所述的玉米黄质的萃取。
优选地，根据本发明所述的干燥的枸杞子果皮的含水量至多为20重量-％，更优选的至多为15重量-％，甚至更优选的为3-10重量-％，最优选的为5-7重量-％，其中所述量是基于枸杞子果皮的总重量。
因为在枸杞子的压碎和离心处理后，果皮通常是小碎片，所以枸杞子果皮的尺寸减小不是强制必须进行的。然而，已发现如果在萃取前进一步减小枸杞子果皮的尺寸，那么萃取出的萃取物中玉米黄质的浓度会更高。
因此，在一个优选的实施方案中，枸杞子果皮的尺寸被进一步减小。可以通过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)：萃取
优选地，步骤b)被执行多次，尤其是3次。当然，也可以仅执行2次步骤b)，但萃取时间要长一些。
通常每个萃取步骤中的萃取持续1-3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b)中使用的萃取剂是乙酸乙酯、己烷(例如正己烷)、石油醚和乙醇。最优选的萃取剂是乙酸乙酯。
优选地，在步骤b)中使用的溶剂的量是1-10升，更优选的是1.5-6升，甚至更优选的是2-4升，最优选的是2-3升，其中所述量是相对于每1kg在步骤a)中获得的(任选地和优选地)干燥的枸杞子果皮的量。
优选地，步骤b)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。
本发明优选的实施方式也是以上列出的步骤b)的若干优选实施方式相组合的实施方式。
步骤c)：除去溶剂
如果在步骤b)中获得的萃取物含有不溶的部分，则将其除去，优选地通过过滤将其除去。
然后减压蒸发萃取物中的溶剂以获得“油性树脂”(“干燥的萃取物”)，所述减压蒸发优选的在20℃-78℃下执行，更优选的在30℃-50℃下执行，最优选的在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c)的若干优选实施方式相组合的实施方式。
步骤d)：裂解酯
存在于从枸杞子果皮的萃取过程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)。
因此，步骤d)中玉米黄质酯的裂解能够通过在步骤c)中获得的干燥萃取物中的玉米黄质酯的皂化或酯交换实现。
优选地，通过酯交换完成玉米黄质酯的裂解。更优选地，步骤d)中的酯交换在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醇进行反应完成的。
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，更优选的是4-10升，最优选的是5-8升，其中所述量是相对于每kg干燥的萃取物的量。
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(stoichiometrical amount)或催化量的范围内，例如25-40重量-％(基于干燥萃取物)的KOH。
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)：结晶
如果步骤d)是通过酯交换完成的，那么在步骤e)中使用的脂肪族直链或支链的C1-4醇与在步骤d)中使用的相同。在步骤d)中优选使用的醇同样适用于此处。因此，在步骤e)中最优选使用的溶剂是乙醇。
当在乙醇中进行结晶时，步骤e)优选地在室温至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d)时，在步骤e)中使用的醇的量优选的是2-12升，更优选的是4-10升，最优选的是5-8升，其中所述量是相对于每1kg在步骤c)中获得的干燥萃取物的量。
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。
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)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玉米黄质的含量至少为30-95重量-％(基于萃取物的总重量)的枸杞子果皮萃取物的方法，所述方法由以下步骤组成：
a)获取含水量至多为20重量-％(基于干燥的枸杞子果皮或其尺寸减小的碎片的总重量)的干燥的枸杞子果皮或其尺寸减小的碎片；和
b)在45℃-65℃下，用乙酸乙酯萃取在步骤a)中获得的枸杞子果皮或其尺寸减小的碎片；和
c)在40℃-45℃下，从步骤b)中获得的萃取物除去溶剂；和
d)在碱存在时，用乙醇通过酯交换裂解在步骤c)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玉米黄质(二)酯的含量至少为36-72重量-％(基于萃取物的总重量)的枸杞子果皮萃取物的方法，所述方法由以下步骤组成：
a)获取含水量至多为20重量-％(基于干燥的枸杞子果皮或其尺寸减小的碎片的总重量)的干燥的枸杞子果皮或其尺寸减小的碎片；和
b)在45℃-65℃下，用乙酸乙酯萃取在步骤a)中获得的枸杞子果皮或其尺寸减小的碎片；和
c)在40℃-45℃下，从步骤b)中获得的萃取物除去溶剂；和
e)在乙醇中结晶在步骤c)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：用乙酸乙酯萃取干燥的枸杞子果皮
枸杞子果皮购于Zhaokang枸杞子有限公司(Zhaokang Gojiberry Inc.，宁夏自治区，中国)并干燥至含水量低于20重量-％。称取202.11g干燥的枸杞子果皮加入2000mL烧瓶中。加入400mL乙酸乙酯并在65℃下搅拌萃取2h。混合物冷却至室温后过滤。另外重复上述过程2次，然后合并所有的萃取物，在高真空中蒸发掉溶剂。然后得到11.65g红色油性树脂。其中玉米黄质的含量是48.6g/kg，产率是88.54％。
实施例2：用正己烷萃取干燥的枸杞子果皮
枸杞子果皮购于Zhaokang枸杞子有限公司(宁夏自治区，中国)并干燥至含水量低于20重量-％。称取25g干燥的枸杞子果皮加入500mL烧瓶中。加入50mL正己烷并在45℃下搅拌萃取1h。混合物冷却至室温后过滤。另外重复上述过程2次，然后合并所有的萃取物，在高真空中蒸发掉溶剂。然后得到0.8g红色油性树脂。其中玉米黄质的含量是40.3g/kg，产率是30.17％。
实施例3：结晶油性树脂
将1.01g(玉米黄质的含量为48.6g/kg)从实施例1或实施例2中得到的油性树脂分至5ml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。得到150mg玉米黄质酯。通过HPLC分析，玉米黄质的含量是229.6g/Kg，产率是70.16％。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：皂化油性树脂
将4.07g从实施例1或实施例2中得到的油性树脂与41ml乙醇混合并加热至回流(130℃油浴)，然后在5min内加入40ml KOH(1.3g)的乙醇溶液并回流20min。随后，移除油浴锅，在10min内逐滴加入乙酸。然后允许混合物冷却至室温并保持3h。用乙醇(35ml)、1∶1的乙醇∶水(35ml)、水(70ml)和乙醇(35ml)洗涤形成的固体并在真空中干燥。得到220mg产物。其中游离的玉米黄质的含量是837.2g/Kg，产率是93.12％。

Claims (17)

1.制造含有玉米黄质和/或其酯的枸杞子果皮萃取物的方法，所述方法包括以下步骤：
a)获取干燥的枸杞子果皮或其尺寸减小的碎片；和
b)用溶剂萃取在步骤a)中获得的干燥的枸杞子果皮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
c)从步骤b)中获得的萃取物除去溶剂；和
d)任选地，裂解在步骤c)中获得的干燥萃取物中的酯；和
e)任选地，在脂肪族直链或支链的C1-4醇中结晶在步骤c)或步骤d)中获得的干燥萃取物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法仅由步骤a)到步骤e)组成而不包括任何额外的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中通过压碎和/或磨碎完成步骤a)中的尺寸减小。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤b)被执行3次。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤b)中使用的溶剂是乙酸乙酯、己烷、石油醚或乙醇。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤b)中使用的溶剂是乙酸乙酯。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤b)中使用的溶剂是正己烷。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤b)中使用的溶剂的量是1-10升，其中所述量是相对于每1kg干燥的枸杞子果皮的量。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤b)在20℃-80℃下执行。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤e)中使用的脂肪族直链或支链的C1-4醇是乙醇。
11.根据权利要求10所述的方法，其中步骤e)在室温至78℃下执行。
12.根据权利要求10所述的方法，其中不执行步骤d)而且在步骤e)中使用的乙醇的量是2-12升，其中所述量是相对于每1kg在步骤c)中获得的干燥萃取物的量。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤d)中玉米黄质酯的裂解是通过在步骤c)中获得的干燥萃取物中的玉米黄质酯的皂化或酯交换实现的。
14.根据权利要求13所述的方法，其中玉米黄质酯的裂解是通过酯交换实现的并且步骤d)中的酯交换在20℃-120℃下执行。
15.根据权利要求14所述的方法，其中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醇进行反应完成的。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述醇的量是2-12升，其中所述量是相对于每kg干燥的萃取物的量。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中所述碱的量在催化量至化学计量量的范围内。
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