CN111787936A - 生产生物材料的提取物和提取残渣的方法、提取物和提取残渣 - Google Patents
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Abstract
生产动物源或植物源生物材料的提取物的方法,包括:对生物材料使用液化二甲醚来提取生物材料中的组分以获得包含该组分的液化二甲醚溶液;将该溶液从生物材料分离;和使液化二甲醚从该溶液挥发或分离。
Description
技术领域
本发明涉及生产生物材料的提取物和提取残渣的方法、提取物和提取残渣。
背景技术
常规地,使用液化二甲醚作为提取溶剂的提取方法在PTL1中被提出。根据PTL1的公开内容,使其中溶解了饱和量的水的液化二甲醚与含有水分和油的目标材料接触以生成液化二甲醚和油以及脱油目标材料的混合物。
PTL2中提出了在生产植物材料的提取物时使用二甲醚作为提取溶剂。根据PTL2的公开内容,将通过使二甲醚与植物材料接触而获得的提取液分离成二甲醚层和水层,并且在去除水层之后,将二甲醚层蒸发并干燥以生产提取物。
发明内容
技术问题
遗憾的是,PTL1中公开的提取方法由于使用其中溶解了饱和量水分的液化二甲醚而具有以下问题。即,其中溶解了饱和量水分的液化二甲醚与植物材料接触,使得植物材料中的水分或水溶性化合物不会溶解在液化二甲醚中。因此,植物源水分或水溶性化合物不能被提取。
在PTL2中公开的生产方法中,由于在去除水层后将二甲醚层蒸发并干燥,植物源水溶性天然组分与水层一起被去除,不能生产含有水溶性天然组分的提取物。因此,难以提供水溶性天然组分。
鉴于上述情况,需要提供能够满意地提取植物源或其它生物源水分和水溶性化合物的生产生物材料提取物和提取残渣的方法,以及提供可提供植物源或其它生物源水溶性天然组分的提取物和提取残渣。
问题解决方案
根据实施方式,生产动物源或植物源生物材料的提取物的方法,其包括对生物材料使用液化二甲醚来提取生物材料中的组分,以获得包含所述组分的液化二甲醚溶液;将所述溶液与生物材料分离;和使液化二甲醚从所述溶液挥发或分离。
发明有益效果
根据该实施方式,在提取过程中,使包含等于或小于饱和量的量的辅助溶剂的液化二甲醚与生物材料接触,以获得液体混合物,其中生物材料中的诸如水分、水溶性化合物和脂溶性化合物的组分从生物材料被运输到液化二甲醚。在分离过程中,使液体混合物与生物材料分离。在提取物浓缩过程中,使液化二甲醚从液体混合物蒸发和分离,以获得提取物。因此,生物源水分和水溶性化合物能够被充分提取。在提取残渣生产过程中,通过从生物材料中蒸发和分离液化二甲醚,获得提取残渣。因此,可以获得其中水分和提取物被充分去除的提取残渣。
本发明还提供了水溶性天然组分,因为提取物含有水溶性或脂溶性天然组分,并且没有因热解而变性。
附图说明
[图1]图1是示例根据本实施方式的示例性提取设备的图。
[图2]图2是示例本实施方式中生产生物材料的提取物和提取残渣的方法的实例的流程图。
[图3]图3是示例通过由图1所示的提取设备所生产的提取物的质谱分析而获得的质谱结果的图。
[图4(A)]图4(A)是示例提取物的变性分类的表。
[图4(B)]图4(B)是示例提取残渣的变性分类的图。
[图5]图5是示例实施例中的提取设备的图。
[图6]图6是显示提取物的提取率和变色存在/不存在以及提取材料、提取溶剂、提取温度和提取压力的表。
[图7]图7是显示提取物的提取率和变色存在/不存在以及提取材料、提取溶剂、提取温度和提取压力的表。
[图8]图8是显示实施例6、实施例7、比较例5和比较例6中生产的提取物的变性和变色存在/不存在以及提取材料、提取溶剂、提取温度和提取压力的表。
[图9]图9是显示实施例8、实施例9、比较例7和比较例8中生产的提取物的变性和变色存在/不存在以及提取材料、提取溶剂、提取温度和提取压强的表。附图旨在描绘本发明的示例性实施方式,并且不应被解释为限制其范围。在各种附图中,相同或相似的参考编号表示相同或相似的部件。
具体实施方式
本文所使用的术语仅出于描述具体实施方式的目的,并且不旨在限制本发明。
如本文所用,单数形式“一种”、“一个”和“所述”旨在还包括复数形式,除非上下文另有明确说明。
在描述附图中示例的优选实施方式时,为了清楚起见,可采用具体术语。然而,本专利说明书的公开内容并不旨在受限于如此选择的具体术语,并且应当理解,各具体要素包括具有相同功能、以相似方式操作和实现相似结果的所有技术等同形式。
下文将参考附图详细描述根据本发明的生产生物材料的提取物和提取残渣的方法以及生物组织的提取物和提取残渣的优选实施方式。生物材料是指源自具有含细胞壁的细胞的植物、真菌、古细菌、真细菌或具有无细胞壁的细胞的动物中的任一种的材料。在植物源材料的情况下,生物材料是源自叶子、树枝、树木、花瓣、茎、根、果实、果皮和种子中的至少一种的材料。在动物源材料的情况下,生物材料是这样的动物源材料:例如人或其它哺乳动物源软组织中的至少一种,该软组织包括皮肤、血管、心脏瓣膜、角膜、羊膜、以及硬膜、或其部分;器官,包括心脏、肾、肝、胰和脑、或其部分;骨骼、软骨、以及肌腱、或其部分。生物组织是指来源于具有细胞壁的植物、真菌、古细菌、真细菌、或无细胞壁的动物中的意种的组织。
图1示例了根据本实施方式的示例性提取设备。该提取设备是通过执行生产生物材料的提取物和提取残渣的方法来生产生物组织的提取物和提取残渣的设备。图1仅以有助于理解该提取设备的程度示例了部件的形状、尺寸和布置。
提取设备100包括:储存罐1,用于储存包含等于或小于饱和量的量的辅助溶剂的液化二甲醚2(以下简称为液化二甲醚);提取罐6,用于使生物材料7与液化二甲醚2接触;分离罐11,用于分离从提取罐6排出的液体;和泵3,用于将液化二甲醚2从储存罐1送至提取罐6。
储存在储存罐1中的液化二甲醚2通过使二甲醚达到饱和蒸气压以上以达到液态来制备,并且优选包含等于或小于饱和量的量的辅助溶剂,如水或醇。在此,辅助溶剂的添加量优选等于或小于在液化二甲醚中的饱和量,更具体地,优选相对于液化二甲醚2等于或小于7质量%。辅助溶剂的添加可以改变溶剂特征,如液化二甲醚的溶解度和极性。
提取设备100包括用于进给或排出液化二甲醚2的导管5、10、12、14、16、19、20和23,以及用于调控各罐中的压力以控制液化二甲醚2的进给和排出的阀4、9、13、15、18、21和22。提取罐6和分离罐11可以将温度调控在1至40℃并且将压力调控在0.2至5MPa,维持液化二甲醚2的液态。
在上述提取设备100中,泵3、阀4和导管5充当用于将液化二甲醚2从储存罐1进给至提取罐6的进给单元。提取罐6充当接触单元。用于从提取罐6排出液化二甲醚2的导管10和阀9充当排出单元。分离罐11充当分离单元。连接至导管16的冷凝器17充当冷凝单元。连接至分离罐11的导管12和阀13充当气化单元。储存罐1充当储存单元。导管19和20充当供应单元。
提取设备100还包括任选的部件,如检测各罐中的温度和压力的温度计和压力计、用于在各罐中进行搅拌的搅拌器、以及使惰性气体(如氮气)循环以净化罐和导管中的活性气体如氧气的装置。
图2是示例本实施方式中生产生物材料的提取物和提取残渣的方法的实例的流程图。
如图2所示,生产生物材料的提取物和提取残渣的方法包括提取过程(步骤S101)、分离过程(步骤S102)、提取物浓缩过程(步骤S103)和提取残渣生产过程(步骤S104)。
在下文中,参考提取设备100中的操作描述从生物材料提取的提取物和提取残渣的生产方法的过程。
首先,将生物材料进给到提取罐6中,其中上游侧和下游侧安装了过滤器8。在此,阀4、9、13、15、18、21和22处于关闭状态。当液化二甲醚2未被充足地储存在储存罐1中时,打开阀21,并经由导管20将液化二甲醚2供应到储存罐1。然后关闭阀21。
在提取过程(步骤S101)中,使包含等于或小于饱和量的量的辅助溶剂(水或醇)的液化二甲醚2与材料7接触,以将材料7中所含的水、水溶性化合物和脂溶性化合物运输到液化二甲醚2,以得到液体混合物。水是指原料中含有的水分。这样的提取过程(步骤S101)如下执行。
打开提取设备100中的阀4,并且通过泵3使储存罐1中的液化二甲醚2排出并经由导管5进给到提取罐6中,直到与材料7接触。然后关闭阀4。
此过程产生液体混合物,其中在植物材料的情况下,水和水溶性化合物或脂溶性化合物如芳族化合物、天然色素化合物、抗氧化剂化合物、抗菌化合物和抗病毒化合物作为材料源组分被运输到液化二甲醚2。在动物细胞的情况下,获得液体混合物,其中水、水溶性化合物(如水溶性维生素、水溶性蛋白质和水溶性植物纤维)和脂溶性化合物(如脂质和脂肪可溶性维生素)被运输到液化二甲醚。
在分离过程(步骤S102)中,将液体混合物与材料7分离。此分离过程(步骤S102)如下执行。
打开提取设备100中的阀4和9,并且通过泵3使液化二甲醚2经由导管5从储存罐1进给到提取罐6中。然后,使提取罐6中的液体混合物经由导管10进给到分离罐11中。即,当将新的液化二甲醚从储存罐1排出到提取罐6中时,提取罐6中的液体混合物被推入分离罐11中。因此,提取罐6的内部被替换为新的液化二甲醚。另一方面,由于提取罐6的上游侧和下游侧的过滤器8,提取罐6中的材料7留在提取罐6中。即,新的液化二甲醚被进给到提取罐6中,从而将液体混合物被从提取罐6推出并与材料7分离。
在将液化二甲醚2进给到提取罐6中后足以使材料7中所包含的水等运输到液化二甲醚2的时间过去后之时,打开阀4和9。在此,液化二甲醚2可被静置与材料7接触以预定的时间或者可以被搅拌。
在提取物浓缩过程(步骤S103)中,将液化二甲醚从液体混合物蒸发和分离,以获得提取物。在提取残渣生产过程(步骤S104)中,将液化二甲醚从材料7蒸发和分离,以获得提取残渣。提取物浓缩过程(步骤S103)和提取残渣生产过程(步骤S104)如下进行。
在提取设备100中,当阀4关闭且阀9、13和22打开时,从阀4到阀13的路径达到低于二甲醚的饱和蒸气压的压力。因此,此路径中的液化二甲醚2气化并经由导管14从导管23排出。在此,根据需要,可以使用泵3排出二甲醚。
在分离罐11中,液化二甲醚2从液体混合物蒸发和分离,使得包括提取物的液化二甲醚溶液被浓缩,从而得到提取物。在提取罐6中,产生材料7的提取残渣。
液化二甲醚2的蒸发和分离操作可以在阀9保持关闭的情况下执行。在液化二甲醚2在提取罐6中保持与材料7接触的情况下,使路径中阀9后的二甲醚被排出。因此,在分离罐11中,产生提取物,其中液化二甲醚2从液体混合物蒸发和分离。上述生产材料的提取物和提取残渣的方法可包括使提取物浓缩过程(步骤S103)和提取残渣生产过程(步骤S104)中分离的液化二甲醚冷凝的过程。
在此情况下,在提取设备100中,关闭阀22并打开阀15,从而使气化的二甲醚经由导管16进给到冷凝器17中。因此,进给的二甲醚在冷凝器17中被冷凝以产生液化二甲醚2。在阀18打开的情况下,将产生的液化二甲醚2经由导管19进给到储存罐1中,使得液化二甲醚2可以被再利用。
在以上描述中,储存罐1中的液化二甲醚2被不连续地排出。然而,储存罐1中的液化二甲醚2可以被连续地排出。
在阀4和9打开的情况下,可以将储存罐1中的液化二甲醚2从储存罐1经由导管5连续地进给至提取罐6,并且可以将提取罐6中的液体混合物经由导管10连续地排出至分离罐11。在这种情况下,优选提取罐6被配置使得液化二甲醚2与材料7连续地接触。
提取设备100通过改变设备中的压力来改变二甲醚的气-液状态。然而,气-液状态可以通过温度变化而非压力变化来改变。
通过提取设备100从动物源材料生产的提取残渣可以通过去除核酸而用作再生医疗材料。例如,描述了通过提取设备100,利用猪皮作为原料进行的提取。首先,将由猪皮产生的提取残渣与液化二甲醚接触。然后,使作为细胞膜主要组分的磷脂溶解。因此,破坏了生物组织的细胞,并且其中细胞中的核酸暴露于细胞外的猪皮作为提取残渣被产生。使包含核酸酶的溶液与提取残渣接触以分解暴露于细胞外的核酸。然后,核酸已被分解的提取残渣与清洁液体接触以完全洗去留下的核酸或分解产物,产生不含核酸的提取残渣。
核酸酶可以是可以分解DNA的任何核酸酶,并且实例包括DNA酶(例如,DNA酶I)。
可以使被破坏的细胞与包含核酸酶的溶液接触,例如,但不限于,通过将包含核酸酶的溶液与具有被破坏的细胞的提取残渣混合并搅拌,或通过将具有被破坏的细胞的提取残渣浸入包含核酸酶的溶液,或通过使包含核酸酶的溶液与具有被破坏的细胞的提取残渣接触。
使包含核酸酶的溶液与被破坏的细胞接触的方法可以根据具有被破坏的细胞的提取残渣的性质被适当选择。
清洁液体的实例包括水、生理适应性液体、生理可接受的有机溶剂的水溶液、和包含液化气体的液体。
生理适应性液体的实例包括但不限于生理盐水和磷酸盐缓冲盐水(PBS),并且可以组合使用两种或更多种。其中,优选生理盐水。
生理可接受的有机溶剂的实例包括但不限于乙醇,因为其生物毒性低。
包含液化气体的液体可以是包含液化二甲醚的液体,或者可以是包含不同液化气体的液体。
可使核酸已被分解的提取残渣与清洁液体接触,例如,但不限于,通过将清洁液体与核酸组分被分解的提取残渣混合并搅拌,通过将核酸组分被分解的提取残渣浸入清洁液体,或通过将清洁液体与核酸组分被分解的提取残渣接触。
使核酸已被分解的提取残渣与清洁液体接触的方法可以根据核酸已被分解的提取残渣的性质被适当选择。
将核酸已被分解的提取残渣用清洁液体洗涤,优选在4℃与40℃之间的温度下。这是因为在低于4℃的温度下,由于水分冻结,作为提取残渣的细胞组织被可被损坏,并且在高于40℃的温度下,作为提取残渣的细胞组织的蛋白质可变性和被损坏。
当用包含液化气体的液体洗涤核酸已被分解的提取残渣时,洗涤优选在等于或高于饱和蒸气压的环境下进行,例如,在密封状态下的提取罐中,以保持液化气体的液态。
将核酸已被分解的提取残渣用清洁液体洗涤以核酸酶、核酸和核酸分解产物可被充分去除的时间。
当用清洁液体洗涤核酸已被分解的提取残渣时,清洁可以通过更换清洁液体而重复进行。重复洗涤可以提高清洁效率。
上述过程产生基本上没有损坏并且具有小于50ng/mg的DNA含量/干重的去细胞化组织,作为动物源材料的提取残渣。当去细胞化组织的DNA含量/干重小于50ng/mg时,可以避免体内移植时的免疫响应(NPL1:Biomaterials 32(2011)3233-3243)。
由具有细胞壁的材料生产的提取物和提取残渣
提取设备100可以如下生产植物源材料7的提取物和提取残渣。
首先,将作为叶子、树枝、树木、花瓣、茎、根、果实、果皮和种子中的至少一种的植物材料7进给到提取罐6中,提取罐6的上游侧和下游侧安装过滤器8。在此,阀4、9、13、15、18、21和22处于关闭状态。当液化二甲醚2未被充足地储存在储存罐1中时,打开阀21并将液化二甲醚2经由导管20供应到储存罐1。然后将阀21关闭。在此,当阀21打开时,阀18可以打开,并且当阀21关闭时,阀18可以关闭。
然后,打开阀4,并通过泵3使储存罐1中的液化二甲醚2排出,并经由导管5进给到提取罐6中,直到与植物材料7接触。然后将阀4关闭。
当将材料7浸入提取罐6中的液化二甲醚2中时,材料7中所含的水和水溶性化合物或脂溶性化合物(包括芳族化合物、天然色素化合物、抗氧化剂化合物、抗菌化合物和抗病毒化合物)被液化二甲醚2从植物源材料7提取。因此,获得液体混合物,其中植物源材料7中的水、水溶性化合物和脂溶性化合物被溶解在液化二甲醚2中。水是指材料中包含的水分。
在阀4和9打开的情况下,通过泵3使液化二甲醚2从储存罐1经由导管5进给到提取罐6中。然后,使提取罐6中的液体混合物经由导管10进给到分离罐11中。即,当将新的液化二甲醚从储存罐1排出到提取罐6中时,提取罐6中的液体混合物被推入分离罐11中。因此,提取罐6的内部被换为新的液化二甲醚,并且提取罐6中的植物源材料7留在提取罐6中,因为提取罐6在上游侧和下游侧具有过滤器8。即,新的液化二甲醚被进给到提取罐6中,从而液体混合物被从提取罐6推出并与植物源材料7分离。
在将液化二甲醚2被进给到提取罐6中后足以使植物材料7中的水分等运输到液化二甲醚2后的时间过去后之时,打开阀4和9。在此,液化二甲醚2可以被静置与植物材料7接触以预定时间或者可以被搅拌。
然后,在阀4关闭且阀9、13和22打开的情况下,从阀4到阀13的路径的内部达到低于二甲醚的饱和蒸气压的压力。然后,此路径中的液化二甲醚2被气化并经由导管14从导管23排出。在这种情况下,根据需要,可以使用泵3排出二甲醚。
在分离罐11中,产生提取物,其中液化二甲醚2被从液体混合物气化和分离,并且在提取罐6中,产生植物源材料7的提取残渣。
在上述情况下,阀22打开且阀15关闭。然而,阀22可以关闭并且阀15可以打开。通过这样做,气化的二甲醚经由导管16被进给到冷凝器17中。因此,在冷凝器17中,进给的二甲醚被冷凝以产生液化二甲醚2。在阀18打开的情况下,产生的液化二甲醚2经由导管19被进给到储存罐1中,并且可作为液化二甲醚2被再利用。
在上面的本实施方式中,材料是植物源材料。然而,可以使用来源于如同植物具有细胞壁的真菌如蘑菇或霉菌、古细菌或真细菌的材料以代替植物。
从不具有细胞壁的材料生产的提取物和提取残渣
在以上提取设备100中,可以如下由动物源材料7中生产提取物和提取残渣。
首先,将作为人或其它哺乳动物源软组织(包括皮肤、血管、心脏瓣膜、角膜、羊膜和硬膜)、器官(包括心脏、肾脏、肝脏、胰腺和脑)、骨骼、软骨、肌腱、或其部分中的至少一种的动物源材料7进给到提取罐6中,提取罐6的上游侧和下游侧安装过滤器8。在此,阀4、9、13、15、18、21和22处于关闭状态。当液化二甲醚2未被充足地储存在储存罐1中时,打开阀21并使液化二甲醚2经由导管20供应到储存罐1。然后关闭阀21。在此,当阀21打开时,阀18可以打开,并且当阀21关闭时,阀18可以关闭。
然后,打开阀4,并且通过泵3使储存罐1中的液化二甲醚2排出,并经由导管5进给到提取罐6中,直到与动物源材料7接触。然后关闭阀4。
当将动物源材料7浸入提取罐6中的液化二甲醚2中时,动物源材料7中的水、水溶性化合物(如水溶性维生素、水溶性蛋白质和水溶性植物纤维)和脂溶性化合物(如脂质和脂肪可溶性维生素)被液化二甲醚2从动物源材料7提取。因此,获得液体混合物,其中动物源材料7中的水、水溶性化合物和脂溶性化合物被溶解在液化二甲醚2中。水是指材料中包含的水分。
在将液化二甲醚2进给到提取罐6中后足以使动物源材料7中的水等运输到液化二甲醚2的时间过去后之时,打开阀4和9。在此,液化二甲醚2可以被静置与动物源材料7接触以预定的时间或者可以被搅拌。
随后,在阀4关闭且阀9、13和22打开的情况下,从阀4到阀13的路径的内部达到低于二甲醚的饱和蒸气压的压力。然后,此路径中的液化二甲醚2被气化并经由导管14从导管23排出。在此,根据需要,可以使用泵3排出二甲醚。
随后,在阀4关闭且阀9、13和22打开的情况下,从阀4到阀13的路径的内部达到低于二甲醚的饱和蒸气压的压力。然后,此路径中的液化二甲醚2被气化并经由导管14从导管23排出。在此,根据需要,可以使用泵3排出二甲醚。
在分离罐11中,产生提取物,其中液化二甲醚2被从液体混合物蒸发并分离,并且在提取罐6中,产生动物源材料7的提取残渣。
在上述情况下,阀22打开且阀15关闭。然而,阀22可以关闭并且阀15可以打开。以此方式,使气化的二甲醚经由导管16进给到冷凝器17中。因此,在冷凝器17中,进给的二甲醚被冷凝以产生液化二甲醚2。在阀18打开的情况下,生产的液化二甲醚2经由导管19被进给到储存罐1中,并且可作为液化二甲醚2被再利用。
在以上描述中,储存罐1中的液化二甲醚2被不连续地排出。然而,可以将液化二甲醚2连续地排出。
在阀4和9打开的情况下,可以使储存罐1中的液化二甲醚2从储存罐1经由导管5连续地进给至提取罐6,并且可以使提取罐6中的液体混合物经由导管10连续地排出至分离罐11。在这种情况下,优选使液化二甲醚2与材料7连续地接触。
提取设备100通过改变罐中的压力来改变二甲醚的气-液状态。然而,气-液状态可以通过温度变化而非压力变化来改变。
通过质谱仪分析由提取设备100在分离罐11中生产的所述材料源提取物,并且结果示于图3中。在图3中,(A)示例了由提取设备100生产的提取物的分析结果。(B)示例了自该材料得到的理论量。(C)示例通过将二甲醚层与水层分离之后去除水层和蒸发二甲醚层至干燥的常规方法所生产的提取物的分析结果。(D)示例了通过蒸汽蒸馏产生的提取物的分析结果。
由图3理解,由提取设备100生产的提取物(A)包含与理论量(B)相似的宽范围分子量的组分。在此基础上理解,由提取设备100生产的提取物包括从低分子量水溶性化合物到高分子量脂溶性化合物的宽范围化合物。
更具体地,由提取设备100提取的提取物(A)包含水溶性化合物或脂溶性化合物,所述水溶性化合物或脂溶性化合物是芳族化合物、天然色素化合物、抗氧化剂化合物、抗菌化合物和抗病毒化合物中的至少一种,并且这些化合物还包括分子量等于或大于800g/mol的化合物。如果提取了上述化合物中的至少一种,则该化合物可用于适合其特征的应用和产品。例如,芳族化合物可以用于化妆品,天然色素化合物可以用于化妆品或食品添加剂,抗氧化剂化合物可以用于膳食补充剂,抗菌化合物可以用于抗菌剂,以及抗病毒化合物可以用于抗病毒剂。
另一方面,提取物(C)是由已去除水层的二甲醚层生产,并且低分子(量)水溶性化合物随水层一起被去除。因此,提取物具有不平衡的组成,使得低分子(量)水溶性化合物含量低并且高分子量化合物含量高。提取物(D)整体具有大量的低分子量化合物,因为高分子量脂溶性化合物通过热解被破坏。
以此方式,在本实施方式中由生物源材料生产的提取物含有来自该材料的水溶性化合物或脂溶性化合物,并且与(D)和(C)相比,(A)的分子量分布更接近于(B)。(A)的强度低于(B)的原因据推测是不能由提取设备100提取的材料含有组分部分留在了提取残渣中。
图4(A)是显示提取物的变性分类的表。图4(B)是显示提取残渣的变性分类的表。在图4(A)中,根据本实施方式的提取物由提取设备100生产并从分离罐11取出。通过热水提取/热乙醇提取得到的提取物是指通过例如涉及在100℃下加热的提取方法所生产的提取物。
图4中的变色是指通过视觉比较通过提取操作导致的提取物或提取残渣的颜色变化。莴笋(Stem lettuce),其在提取前为绿色,被用作植物源材料。通过提取设备100从莴笋提取的提取物为绿色,而通过热水提取/热乙醇提取从莴笋提取的提取物为褐色。同样在提取残渣中,通过提取设备100生产的提取残渣为绿色,而通过热水提取/热乙醇提取生产的提取残渣为褐色。这可能是因为作为呈绿色色素的叶绿素通过加热被分解。当将猪肉用作动物源材料时,通过提取设备100从猪肉提取的提取物是透明的,而通过热水提取/热乙醇提取所提取的提取物是发白的。同样在提取残渣中,通过提取设备100生产的提取残渣为白色,而通过热水提取/热乙醇提取所生产的提取残渣为浅褐色。这可能是因为猪肉中的蛋白质通过加热而热变性。基于这些,应当理解,在提取设备100中提取物和提取残渣在提取期间不会变色。
图4(A)中的水解表明易水解材料如材料中包括的糖类或酯类的水解存在/不存在。为了准确评价水解,将单独10mg蔗糖放入提取溶剂(液化二甲醚、水、乙醇)中,并在预定条件(液化二甲醚:25℃,0.7MPa,水/乙醇:100℃,0.1MPa)下保持2小时。然后通过液相色谱法测量并比较葡萄糖产生量。蔗糖容易水解,并且在水解时生成葡萄糖作为水解产物。在通过提取设备100提取的提取物中未检测到葡萄糖,而从通过热水提取/热乙醇提取所提取的提取物中检测到了葡萄糖。蔗糖是植物源材料和动物源材料中均可能包含的糖类之一,并且蔗糖未水解表明在提取设备100中不发生提取物的水解。
图4(B)中的水解表明使用纤维素代替蔗糖时水解存在/不存在。纤维素是植物细胞壁的主要组分之一,并且在从植物源材料提取的情况下是作为提取残渣主要组分之一的物质。在提取溶剂(液化二甲醚、水、乙醇)中,将单独10mg纤维素放入并在预定条件(液化二甲醚:25℃,0.7MPa,水/乙醇:100℃,0.1MPa)下保持2小时。然后,通过液相色谱法测量并比较葡萄糖的产生量。在通过提取设备100提取的提取物中未检测到作为纤维素水解产物的葡萄糖,而从通过热水提取/热乙醇提取所提取的提取物中检测到了葡萄糖。基于此,应当理解,在提取设备100中在提取期间不发生提取残渣的水解。
图4(A)中的热解表明材料中包含的易热解物质的热解存在/不存在。为了准确评价热解,将单独10mg类黄酮,莰非醇,放入提取溶剂(液化二甲醚、水、乙醇)中,并在预定条件(液化二甲醚:25℃,0.7MPa,水/乙醇:100℃,0.1MPa)下保持2小时。之后,通过液相色谱法测量提取物中的莰非醇量,并比较莰非醇的回收率。莰非醇是容易被热分解的物质。在通过提取设备100提取的提取物中,莰非醇的回收率是92%,而来自通过热水提取所提取的提取物的莰非醇回收率是55%,并且来自通过热乙醇提取所提取的提取物的莰非醇回收率是65%。基于此,应当理解,在提取设备100中在提取期间不发生提取物的热解。
图4(B)中的热解表明使用木质素代替莰非醇时热解存在/不存在。木质素是植物细胞壁的主要组分之一,并且在从植物源材料提取的情况下是作为提取残渣主要组分之一的物质。在提取溶剂(液化二甲醚、水、乙醇)中,将单独1g木质素放入并在预定条件(液化二甲醚:25℃,0.7MPa,水/乙醇:100℃,0.1MPa)下保持2小时。然后,将提取物洗涤并过滤,测量作为提取残渣获得的木质素的重量,并比较木质素的回收率。通过提取设备100生产的提取残渣中的木质素的回收率是98%,而通过热水提取所生产的提取残渣的木质素回收率是86%,并且通过热乙醇提取生产的提取残渣的木质素回收率是84%。基于此,应当理解,在提取设备100中在提取期间不发生提取残渣的热解。
从图4(A)中应当理解,与生物材料中包含的组分相比,本实施方式中的液化二甲醚提取物没有变色、水解或热解。这是因为使用液化二甲醚的提取在室温(例如,40℃或更低)下进行。类似地,在图3(B)中,应当理解,与生物材料中所含的组分相比,通过液化二甲醚得到的提取残渣没有变色、水解或热解。这是因为使用液化二甲醚的提取在室温(例如,40℃或更低)下进行。
基于以上,本实施方式中的提取物含有植物源材料或动物源材料的水溶性化合物或脂溶性化合物,并且提供该材料中所包含的组分,因为该化合物不经历变色、水解和热解中的至少一种。
通过提取设备100生产的提取残渣包含不能被液化二甲醚2提取的生物源材料的水溶性化合物或脂溶性化合物,并且液化二甲醚2仅在室温下与生物源材料7分离。基于此,显然水溶性化合物或脂溶性化合物没有变性。也就是说,由于可以获得无热变性的细胞组织,提取残渣可用于与该材料的应用相同的应用中。
实施例
下文将参考实施例更具体地描述本实施方式。然而,本实施方式不意图被实施例限制。
由具有细胞壁的材料生产的提取物和提取残渣
实施例1
使用图5所示的提取设备实施生产植物材料的提取物和提取残渣的方法以生产提取物和提取残渣。莴笋(10质量%的水含量)用作植物材料。莴笋是一种绿色蔬菜。
具体地,将3.0g的莴笋57置于内部容积为10mL并且在上游侧和下游侧安装有过滤器55和58的提取罐56中。随后,在阀52打开且阀53关闭的情况下,将包括辅助溶剂的二甲醚51加入注射泵50中并在25℃和0.7MPa下液化。预先用二甲醚吹扫分离罐62,并关闭阀52、53、54、59、60和61。水用作辅助溶剂,并且辅助溶剂的添加量是相对于液化二甲醚5质量%。
接下来,在阀53、54、59和60打开的情况下,使用注射泵50供应液化二甲醚。在提取罐56充满了液化二甲醚后,停止注射泵50,并且在阀54和59关闭的情况下,将莴笋57浸入液化二甲醚,以产生液体混合物。
然后,在阀54和59打开的情况下,使用注射泵50再次供应液化二甲醚。将流动速率调控在1.0mL/min(保持10分钟),并且在分离罐62中回收60mL的液体混合物。随后,在阀60关闭的情况下,将分离罐62从设备取出,并且在大气压下以预定的通风(draft)使液化二甲醚挥发以生产提取物。
通过重复上述操作两次,使包括等于或小于饱和量的量的5质量%的水的120mL液化二甲醚与莴笋57接触以进行提取。随后,在阀54关闭且阀59、60和61打开的情况下,将提取罐56中的压力设定为大气压,并且将提取罐56中的液化二甲醚排尽。之后,提取后的莴笋57作为提取残渣产生。
通过使液化二甲醚完全挥发而获得的提取物的质量是0.123g。利用此,根据以下等式(1)计算提取率。从莴笋57得到的提取物的提取率是4.1质量%。提取物的颜色是绿色,并且通过吸光光度法确认该提取物包括叶绿素,叶绿素是莴笋材料的绿色色素。
等式(1)
提取率[质量%]=(提取物的质量/进给到提取罐中的材料的质量)×100
所得的提取残渣保持了作为植物源材料的莴笋的提取前的外观,并且没有由提取操作引起损坏或变色。提取残渣的水含量是约5质量%。
实施例2
以与实施例1相同的配置,使用不包含辅助溶剂的液化二甲醚,代替包含等于或小于饱和量的量的5质量%的水的液化二甲醚,从3.0g的莴笋生产提取物和提取残渣。然后,获得0.060g提取物,并且根据以上等式(1),提取率是2.0质量%。提取物的颜色是绿色,并且通过吸光光度法确认提取物包括叶绿素,叶绿素是莴笋材料的绿色色素。所得的提取残渣保持了作为植物源材料的莴笋的提取前的外观,并且没有由提取操作引起损坏或变色。提取残渣的水含量是约2质量%。
比较例1
莴笋用作植物源材料,并使用己烷作为提取溶剂,在25℃、0.1MPa下8小时生产提取物和提取残渣。注意,25℃是指室温,并且0.1MPa是指正常大气压。具体地,将3.0g莴笋和120mL己烷放入爱伦美氏(Erlenmeyer)烧瓶中,并在室温、正常大气压下搅拌8小时以生产提取物和己烷的液体混合物。随后,通过过滤分离液体混合物和莴笋,并使用蒸发器在30℃、减压下使液体混合物蒸馏,以使己烷挥发,以生产提取物。为了使己烷从提取后的莴笋完全挥发,使用真空干燥器在30℃下进行真空干燥以生产提取残渣。从莴笋得到的提取物的重量是0.04g,并且提取率是1.3质量%。提取物是绿色的,与实施例2相同,并且包括叶绿素。与作为植物源材料的莴笋的提取前的外观相比,在所得的提取残渣中发现搅拌对组织造成的损坏,但是未观察到变色。提取残渣的水含量是约1质量%。这是因为在用于使己烷挥发的真空干燥过程中水也被挥发。
比较例2
莴笋用作植物材料,并使用加热至90℃的己烷作为提取溶剂,在90℃、0.1MPa下8小时生产提取物和提取残渣。注意,0.1MPa是指正常大气压。具体地,将3.0g的莴笋和120mL的己烷放入圆底烧瓶中,并将己烷在油浴中加热至90℃。在回流被挥发的己烷的同时,在正常大气压下进行提取8小时,以获得提取物和己烷的液体混合物。随后,通过过滤分离液体混合物和莴笋。使用蒸发器在30℃、减压下使液体混合物蒸馏,以使己烷挥发,以生产提取物。使用真空干燥器在30℃、真空下干燥提取后的莴笋,以使己烷完全挥发,以生产提取残渣。从莴笋得到的提取物的重量是0.08g,并且提取率是2.7质量%。提取液的颜色是褐色,并且与比较例1相比叶绿素减少。这可能是因为在提取过程中热使叶绿素变化。与对作为植物源材料的莴笋的提取前的外观相比,所得的提取残渣从绿色变色为褐色。这可能是因为叶绿素因热解而变化。水含量是约1质量%。这是因为在用于使己烷挥发的真空干燥过程中水也被挥发。
图6中显示了实施例1、实施例2、比较例1和比较例2中生产的提取物的提取率和变色存在/不存在以及提取材料、提取溶剂、提取温度和提取压力。从图6理解,实施例1和实施例2中的提取物未变色。
在上述本实施方式中,具有细胞壁的材料是植物源材料。然而,可以使用源自如同植物具有细胞壁的真菌如蘑菇或霉菌、古细菌、真细菌的材料,来代替植物。
由不具有细胞壁的材料生产的提取物和提取残渣
实施例3
在与实施例1相同的条件下生产提取物和提取残渣,除了使用猪主动脉代替莴笋57。具体地,首先,将3.0g猪主动脉57(70重量%的水含量)作为动物源材料置于提取罐56中。随后,在阀52关闭且阀53打开的情况下,将包括辅助溶剂的二甲醚51加入注射泵50,并在25℃、0.7MPa下液化。预先通过二甲醚吹扫分离罐62,并关闭阀52、53、54、59、60和61。水用作辅助溶剂,并且辅助溶剂的添加量是相对于液化二甲醚5质量%。
接下来,在阀53、54、59和60打开的情况下,使用注射泵50供应液化二甲醚。在提取罐56中充满液化二甲醚后,停止注射泵50,并且在阀54和59关闭的情况下,将猪主动脉57浸入液化二甲醚中以生产液体混合物。
在阀54和59打开的情况下,使用注射泵50再次供应液化二甲醚。将流速调控在1.0mL/min(保持10分钟),并且在分离罐62中回收60mL的液体混合物。随后,在阀60关闭的情况下,将分离罐62从设备中取出,并且在大气压下以预定的通风使液化二甲醚挥发,以生产提取物。
通过重复上述操作10次,使600mL液化二甲醚与猪主动脉57接触以进行提取。随后,在阀54关闭且阀59、60和61打开的情况下,将提取罐56中的压力设定为大气压,从而将提取罐56中的液化二甲醚排尽。随后,提取后的猪主动脉57作为提取残渣被生产。
在液化二甲醚被完全挥发的状态下测量所得提取物的质量。从猪主动脉57得到的提取物的重量是0.090g,并且提取率是3.0质量%。提取物的颜色是透明的,并且通过气相色谱法确认了磷脂的包含。由于检测到了作为细胞膜主要组分的磷脂,可以设想细胞被破坏并且核酸暴露于细胞外。
所得的提取残渣保持了在对作为动物源材料的猪主动脉的提取前的外观,并且未呈现由于提取操作而导致的变色。提取残渣的水含量是约5质量%。
将其中细胞被破坏的提取残渣放入包括0.2mg/mL的DNA酶I(由RocheDiagnostics K.K.生产)和0.05M的MgCl2(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.生产)的生理盐水中,并在4℃的大气中振荡7天,以分解核酸。
接下来,将包括分解的核酸的提取残渣放入包括80体积%乙醇的生理盐水中,并在4℃的大气中振荡3天,然后放入生理盐水中并在4℃的大气中振荡一天,以获得去细胞化组织。
评价
作为对去细胞化组织的评价,测量了所生产的去细胞化组织中的核酸含量。使用PureLink基因组DNA试剂盒(由Thermo Fisher Scientific Inc.生产),将核酸从去细胞化组织中提取,并通过分光光度法Nano Drop 2000c(由Thermo Fisher Scientific Inc.生产)进行评价。
去细胞化组织中的每干重核酸含量是2ng/mg,低于NPL1中描述的目标值50ng/mg,表明可以从本实施方式中生产的提取残渣生产用作再生医疗材料的去细胞化组织。
实施例4
以与实施例3相同的配置,使用不包含辅助溶剂的液化二甲醚代替包含等于或小于饱和量的量的5质量%的水的液化二甲醚,从3.0g的猪主动脉生产提取物和提取残渣。然后,获得0.084g提取物,并且提取率是2.8质量%。提取物的颜色是透明的。所得的提取残渣保持了在对作为动物源材料的猪主动脉的提取前的外观,并且在提取操作中未呈现变色。提取残渣的水含量是约2质量%。
比较例3
猪主动脉用作动物源材料,并使用己烷作为提取溶剂,在25℃、0.1MPa下8小时生产提取物和提取残渣。注意,25℃代表室温,并且0.1MPa是指正常大气压。具体地,将3.0g猪主动脉和120mL己烷放入爱伦美氏烧瓶中,并在室温、正常大气压下搅拌8小时,以获得提取物和己烷的液体混合物。随后,将猪主动脉从液体混合物移除,并使用蒸发器在30℃、减压下使液体混合物蒸馏,以使己烷挥发,以生产提取物。为了使己烷从提取后的猪主动脉完全挥发,使用真空干燥器在30℃下进行真空干燥以生产提取残渣。从猪主动脉得到的提取物的重量是0.03g,并且提取率是1.0质量%。提取物的颜色是透明的,与实施例3相同。与作为动物源材料的猪主动脉的提取前的外观相比,所得的提取残渣未呈现变色。提取残渣的水含量是约1质量%。这是因为在用于使己烷挥发的真空干燥过程中水也被挥发。
比较例4
猪主动脉用作动物源材料,并使用加热至90℃的己烷作为提取溶剂,在90℃、0.1MPa下8小时生产提取物和提取残渣。注意,0.1MPa是指正常大气压。具体地,将3.0g猪主动脉和120mL己烷放入圆底烧瓶中,并将己烷在油浴中加热至90℃。在回流被挥发的己烷的同时,在正常大气压下进行提取8小时,以获得提取物和己烷的液体混合物。随后,将猪主动脉从液体混合物移除,并使用蒸发器在30℃、减压下蒸馏液体混合物,以使己烷挥发,以生产提取物。使用真空干燥器在30℃、真空下干燥提取后的猪主动脉,以使己烷完全挥发,以生产提取残渣。从猪主动脉得到的提取物的重量是0.05g,并且提取率是1.7质量%。提取液的颜色是白色的,并且与作为动物源材料的猪主动脉的提取前的外观相比,所得提取残渣从白色变色成褐色。这是因为提取过程中热使蛋白质热变性。水含量是约1质量%。这是因为在用于使己烷挥发的真空干燥过程中水也被挥发。
实施例3、实施例4、比较例3和比较例4中生产的提取物的提取率和是否变色连同提取材料、提取溶剂、提取温度和提取压力被示于图5中。从图5理解,实施例3中的提取物未变色。由于己烷是对人体有害的溶剂,不能将通过己烷提取生产的提取残渣用作再生医疗材料。
由具有细胞壁的材料中生产的提取物和提取残渣
实施例5
使用图5中所示的提取设备,从植物源材料生产提取物和提取残渣。具体地,将5.0g作为植物源材料的研磨至等于或小于约1mm长度的葡萄籽57放入提取罐56中,其内部容积是10mL,其上游侧和下游侧安装有过滤器55和58。随后,在阀52关闭且阀53打开的情况下,将二甲醚51加入注射泵50中并在25℃、0.7MPa下液化。预先用二甲醚吹扫分离罐62,并关闭阀52、53、54、59、60和61。图5中所示的提取设备被配置使得二甲醚不在图1所示的提取设备100中循环。
接下来,在阀53、54、59和60打开的情况下,使用注射泵50供应液化二甲醚。提取罐56充满液化二甲醚后,停止注射泵50,并且在阀54和59关闭的情况下,将葡萄籽57浸入液化二甲醚中,以生产液体混合物。
在阀54和59打开的情况下,使用注射泵50再次供应液化二甲醚。将流速调控在1.0mL/min(保持10分钟),并且在分离罐62中回收60mL的液体混合物。随后,在阀60关闭的情况下,将分离罐62从设备取出,并且在大气压下以预定的通风使液化二甲醚挥发,以生产提取物。
通过重复上述操作两次,使120mL的液化二甲醚与葡萄籽57接触以进行提取。随后,在阀54关闭且阀59、60和61打开的情况下,将提取罐56中的压力设定为大气压,并且将提取罐56中的液化二甲醚排尽。然后,提取后的葡萄籽57作为提取残渣被生产。
在液化二甲醚完全挥发的状态下测量所得提取物的质量,并根据以下等式(2)计算提取率。从葡萄籽57得到的提取物的重量是0.88g,并且提取率是17.6质量%。提取物的外观是红色固体和黄色油的混合物。通过液相色谱法检测到作为多酚的红色天然色素化合物花色苷和抗氧化剂化合物原花色素。通过气相色谱法检测到诸如亚油酸、棕榈酸、油酸和硬脂酸的脂肪酸。提取物的风味与提取前的葡萄籽57的风味相同。
等式(2)
提取率[质量%]=(提取物的质量/进给到提取罐中的植物源材料的质量)×100
所得的提取残渣保持了提取前的形状,并且未观察到由于提取操作导致的组织损坏或变化。即,应当理解,作为葡萄籽57的细胞壁组分的主要组分的纤维素、半纤维素和木质素不受液化二甲醚的影响。提取残渣的水含量是约5质量%。
以此方式,提取残渣可以提供没有热变性的细胞组织,因此可以在保持细胞组织原始性质的同时被利用。例如,通过从猪皮提取细胞组分而获得的提取残渣含有胶原蛋白作为主要组分,并且没有因热而变性,因此可以用作胶原蛋白粉的材料。
提取残渣包含细胞壁组分,如纤维素、半纤维素和木质素,因此可用作纸张和膳食纤维的材料。
提取残渣具有低达约5质量%的水含量,因此可以用作可燃性高质量燃料。当将提取前的葡萄籽和提取残渣在室温下保持60天时,提取前的葡萄籽发霉,而提取的残余物则不发霉并且更具防腐性。这可能是因为细菌和微生物(germs)因与液化二甲醚接触而被去除。
实施例6
以与实施例5相同的方式,使用莴笋代替葡萄籽57来生产提取物和提取残渣。具体地,首先,将3.0g的作为植物源材料的莴笋57放入提取罐56中。随后,在阀52关闭且阀53打开的情况下,将二甲醚51加入注射泵50中并在25℃、0.7MPa下液化。预先用二甲醚吹扫分离罐62,并关闭阀52、53、54、59、60和61。使用水作为辅助溶剂,并且辅助溶剂的添加量是相对于液化二甲醚5质量%。
接下来,在阀53、54、59和60打开的情况下,使用注射泵50供应液化二甲醚。在提取罐56充满液化二甲醚后,停止注射泵50,并且在阀54和59关闭的情况下,将莴笋57浸入液化二甲醚中,以生产液体混合物。
在阀54和59打开的情况下,使用注射泵50再次供应液化二甲醚。将流速调控在1.0mL/min(保持10分钟),并且在分离罐62中回收60mL的液体混合物。随后,在阀60关闭的情况下,将分离罐62从设备取出,并且在大气压下以预定的通风使液化二甲醚挥发,以生产提取物。
通过重复上述操作两次,使包括等于或小于饱和量的量的5质量%的水的120mL液化二甲醚与莴笋57接触以进行提取。随后,在阀54关闭且阀59、60和61打开的情况下,将提取罐56中的压力设定为大气压,从而将提取罐56中的液化二甲醚排尽。然后,提取后的莴笋57作为提取残渣被生产。
在液化二甲醚完全挥发的状态下测量所得提取物的质量。从莴笋57得到的提取物的重量是0.12g,并且提取率是4.1质量%。提取物的颜色是绿色,并且通过吸光光度法确认提取物包括叶绿素,叶绿素是莴笋材料的绿色色素。
所得的提取残渣保持了作为植物源材料的莴笋的提取前的外观,并且在提取操作中未发生组织的损坏或变色。提取残渣的水含量是约5质量%。
实施例7
以与实施例6相同的配置,使用不包含辅助溶剂的液化二甲醚代替包含等于或小于饱和量的量的5质量%的水的液化二甲醚,从3.0g的莴笋生产提取物和提取残渣。然后,获得0.060g提取物,并且根据以上等式(2),提取率是2.0质量%。提取物的颜色是绿色,并且通过吸光光度法确认提取物包括叶绿素,叶绿素是莴笋材料的绿色色素。所得的提取残渣保持了作为植物源材料的莴笋的提取前的外观,并且在提取操作中未发生损坏或变色。提取残渣的水含量是约2质量%。
通过福林-乔卡梯奥法(Folin-Ciocalteu method)测定实施例6和实施例7中生产的提取物的多酚总和。实施例6和实施例7中提取物中的多酚总和组成分别是约15质量%和约5质量%。实施例6中生产的提取物比实施例7中生产的提取物具有更高比例的多酚。这可能是因为,由于添加了水作为辅助溶剂,液化二甲醚可以溶解更多的水溶性化合物。以此方式,通过包含辅助溶剂的液化二甲醚生产的提取物具有高组分比的水溶性化合物,并且通过不包含辅助溶剂的液化二甲醚生产的提取物具有高组分比的脂溶性化合物。
比较例5
莴笋用作植物源材料,并使用己烷作为提取溶剂,在25℃、0.1MPa下8小时生产提取物和提取残渣。注意,25℃代表室温,并且0.1MPa是指正常大气压。具体地,将3.0g莴笋和120mL己烷放入爱伦美氏烧瓶中,并在室温、正常大气压下搅拌8小时,以生产提取物和己烷的液体混合物。随后,通过过滤分离液体混合物和莴笋,并使用蒸发器在30℃、减压下蒸馏液体混合物,以使己烷挥发,以生产提取物。为了使己烷从提取后的莴笋完全挥发,使用真空干燥器在30℃下进行真空干燥,以生产提取残渣。从莴笋得到的提取物的重量是0.04g,并且提取率是1.3质量%。提取物是绿色的,与实施例6相同,并且包括叶绿素。关于所得的提取残渣,与作为植物源材料的莴笋的提取前的外观相比,观察到搅拌导致的对组织的损坏,但未观察到变色。提取残渣的水含量是约1质量%。这是因为在用于使己烷挥发的真空干燥过程中水也被挥发。
比较例6
莴笋用作植物材料,并使用加热至90℃的己烷作为提取溶剂,在90℃、0.1MPa下8小时生产提取物和提取残渣。注意,0.1MPa是指正常大气压。具体地,将3.0g莴笋和120mL己烷放入圆底烧瓶中,并将己烷在油浴中加热至90℃。在回流被挥发的己烷的同时,提取在正常大气压下进行8小时,以获得提取物和己烷的液体混合物。随后,通过过滤分离液体混合物和莴笋。使用蒸发器在30℃、减压下蒸馏液体混合物,以使己烷挥发,以生产提取物。使用真空干燥器在30℃、真空下干燥提取后的莴笋,以使己烷完全挥发,以生产提取残渣。从莴笋得到的提取物的重量是0.08g,并且提取率是2.7质量%。与比较例5相比,提取液的颜色是褐色,并且叶绿素减少。这可能是因为在提取过程中热使叶绿素变化。与作为植物源材料的莴笋的提取前的外观相比,所得的提取残渣从绿色变色为褐色。这可能是因为叶绿素因热解而变化。水含量是约1质量%。这是因为在用于使己烷挥发的真空干燥过程中水也被挥发。
实施例6、实施例7、比较例5和比较例6中生产的提取物的提取率和是否变色连同提取材料、提取溶剂、提取温度和提取压力一起被示于图8中。从图8理解,实施例6和实施例7中的提取物和提取残渣未变色。
实施例8
在与实施例1相同的条件下生产提取物和提取残渣,除了使用猪主动脉代替莴笋57。具体地,首先,将3.0g猪主动脉57(70重量%的水含量)作为动物源材料置于提取罐56中。随后,在阀52关闭且阀53打开的情况下,将包括辅助溶剂的二甲醚51加入注射泵50中,并在25℃、0.7MPa下液化。预先通过二甲醚吹扫分离罐62,并关闭阀52、53、54、59、60和61。使用水作为辅助溶剂,并且辅助溶剂的添加量是相对于液化二甲醚5质量%。
接下来,在阀53、54、59和60打开的情况下,使用注射泵50供应液化二甲醚。在提取罐56中充满液化二甲醚后,停止注射泵50,并且在阀54和59关闭的情况下,将猪主动脉57浸入液化二甲醚中,以生产液体混合物。
在阀54和59打开的情况下,使用注射泵50再次供应液化二甲醚。将流速调控在1.0mL/min(保持10分钟),并且在分离罐62中回收60mL的液体混合物。随后,在阀60关闭的情况下,将分离罐62从设备中取出,并且在大气压下以预定的通风使液化二甲醚挥发,以生产提取物。
通过重复上述操作10次,使600mL液化二甲醚与猪主动脉57接触以进行提取。随后,在阀54关闭且阀59、60和61打开的情况下,将提取罐56中的压力设定为大气压,从而将提取罐56中的液化二甲醚排尽。随后,提取后的猪主动脉57作为提取残渣被生产。
在液化二甲醚完全挥发的状态下测量所得提取物的质量。从猪主动脉57得到的提取物的重量是0.090g,并且提取率是3.0质量%。提取物的颜色是透明的,并且通过气相色谱法确认了磷脂的包含。
所得的提取残渣保持了在作为动物源材料的猪主动脉的提取前的外观,并且在提取操作中未发生变色。提取残渣的水含量是约5质量%。
实施例9
以与实施例8相同的配置,使用不包含辅助溶剂的液化二甲醚代替包含等于或小于饱和量的量的5质量%的水的液化二甲醚,从3.0g的猪主动脉生产提取物和提取残渣。然后,获得0.084g提取物,并且提取率是2.8质量%。提取物的颜色是透明的。所得的提取残渣保持了作为动物源材料的猪主动脉的提取前的外观,并且在提取操作中未发生变色。提取残渣的水含量是约2质量%。
比较例7
猪主动脉用作动物源材料,并使用己烷作为提取溶剂,在25℃、0.1MPa下8小时生产提取物和提取残渣。注意,25℃代表室温,而0.1MPa是指正常大气压。具体地,将3.0g猪主动脉和120mL己烷放入爱伦美氏烧瓶中,并在室温、正常大气压下搅拌8小时,以获得提取物和己烷的液体混合物。随后,将猪主动脉从液体混合物中移除,并使用蒸发器在30℃、减压下蒸馏液体混合物。以使己烷挥发,以生产提取物。为了使己烷从提取后的猪主动脉完全挥发,使用真空干燥器在30℃下进行真空干燥,以生产提取残渣。从猪主动脉得到的提取物的重量是0.03g,并且提取率是1.0质量%。提取物的颜色是透明的,与实施例3相同。与作为动物源材料的猪主动脉的提取前的外观相比,所得的提取残渣未呈现变色。提取残渣的水含量是约1质量%。这是因为在用于使己烷挥发的真空干燥过程中水也被挥发。
比较例8
猪主动脉用作动物源材料,并使用加热至90℃的己烷作为提取溶剂,在90℃、0.1MPa下8小时生产提取物和提取残渣。注意,0.1MPa是指正常大气压。具体地,将3.0g猪主动脉和120mL己烷放入圆底烧瓶中,并将己烷在油浴中加热至90℃。在回流被挥发的己烷的同时,提取在正常大气压下进行8小时,以获得提取物和己烷的液体混合物。随后,将猪主动脉从液体混合物移除,并使用蒸发器在30℃、减压下蒸馏液体混合物,以使己烷挥发,以生产提取物。使用真空干燥器在30℃、真空下干燥提取后的猪主动脉,以使己烷完全挥发,以生产提取残渣。从猪主动脉得到的提取物的重量是0.05g,并且提取率是1.7质量%。提取液的颜色是白色的,并且与作为动物源材料的猪主动脉的提取前的外观相比,所得提取残渣从白色变色成褐色。这可能是因为在提取过程中热使蛋白质热变性。水含量是约1质量%。这是因为在用于使己烷挥发的真空干燥过程中水也被挥发。
实施例8、实施例9、比较例7和比较例8中生产的提取物的提取率和变色存在/不存在连同提取材料、提取溶剂、提取温度和提取压力一起被示于图9中。从图9理解,实施例8和实施例9中的提取物和提取残渣未变色。
如上所述,在上述生产生物材料的提取物和提取残渣的方法中,在提取过程中,对生物材料使用液化二甲醚来提取生物材料中的组分,以获得包含该组分的液化二甲醚溶液。因此可以很好地提取生物源水分和水溶性化合物。另外,可以获得从充分去除了水分和提取物的提取残渣。由于提取物含有水溶性和脂溶性天然组分并且没有因热解而变性,可以提供水溶性天然组分。
上述实施方式是示例性的,并且不限制本发明。因此,鉴于以上教导,多种其他改动和变型都是可能的。例如,在本公开和所附权利要求的范围内,本文中不同的说明性和示例性实施方式中的至少一个要素可以彼此组合或彼此替代。此外,实施方式的部件的特征,如数量、位置和形状不限于该实施方式,因此可以被优选地设置。因此,应当理解,在所附权利要求的范围内,可以以本文具体描述以外的方式来实践本发明的公开内容。
参考标记列表
1储存罐
2液化二甲醚
6提取罐
11分离罐
100提取设备
引用列表
专利文献
PTL 1:日本公开专利公开号2010-240609
PTL 2:日本公开专利公开号2001-106636
非专利文献
NPL 1:Biomaterials 32(2011)3233-3243
Claims (13)
1.生产动物源或植物源生物材料的提取物的方法,包括:
对所述生物材料使用液化二甲醚来提取所述生物材料中的组分,以获得包含所述组分的液化二甲醚溶液;
将所述溶液与所述生物材料分离;和
使所述液化二甲醚从所述溶液挥发或分离。
2.根据权利要求1所述的生产生物材料的提取物的方法,其中
所述组分是水分、水溶性化合物和脂溶性化合物中的任意种。
3.根据权利要求1或2所述的生产生物材料的提取物的方法,其中
所述液化二甲醚包含辅助溶剂,所述辅助溶剂的量等于或小于饱和量。
4.根据权利要求3所述的生产生物材料的提取物的方法,其中
所述辅助溶剂是水或醇。
5.根据权利要求3或4所述的生产生物材料的提取物的方法,其中
所述辅助溶剂的量相对于二甲醚等于或小于7质量%。
6.生产生物材料的提取残渣的方法,包括:
对所述生物材料使用液化二甲醚来提取所述生物材料中的组分,以获得包含所述组分的液化二甲醚溶液;和
使二甲醚从所述液化二甲醚溶液挥发或分离,以获得提取残渣。
7.根据权利要求6所述的生产生物材料的提取残渣的方法,其中
所述生物材料是动物源材料,并且
所述方法进一步包括:
利用核酸酶使所述提取残渣中包含的核酸组分分解;和
将所述核酸组分与所述提取残渣分离。
8.根据权利要求6或7所述的生产生物材料的提取残渣的方法,其中
所述液化二甲醚包含辅助溶剂,所述辅助溶剂的量等于或小于饱和量。
9.根据权利要求8所述的生产生物材料的提取残渣的方法,其中
所述辅助溶剂是水或醇。
10.通过包括液化二甲醚的提取溶剂从动物源或植物源生物材料提取的提取物,所述动物源或植物源生物材料含有水溶性化合物或脂溶性化合物,所述水溶性化合物或脂溶性化合物具有会因变性、热解和水解中的任意种而变化的性质,其中
所述提取物中的所述化合物保持天然性质。
11.通过从动物源或植物源生物材料提取而生产的提取残渣,所述提取通过包含液化二甲醚的提取溶剂进行,所述动物源或植物源生物材料包含水溶性化合物或脂溶性化合物,所述水溶性化合物或脂溶性化合物具有会因变性、热解和水解中的任意种而变化的性质,其中
所述提取残渣中的细胞组织保持天然性质。
12.根据权利要求11所述的提取残渣,其中
所述提取残渣的水含量等于或小于10质量%。
13.根据权利要求11或12所述的提取残渣,其中
所述提取残渣含有包括纤维素、半纤维素和木质素的细胞壁组分中的至少一种。
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