DE415313C

DE415313C - Verfahren zur Gewinnung von Vitaminen

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Publication number: DE415313C
Application number: DEA36210D
Authority: DE
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Publication date: 1925-06-19

Description

Verfahren zur Gewinnung von Vitaminen. Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Vitaminen in chemisch reinem Zustande, insbesondere eines gegen Skorbut wirksamen Vitamins, sowie von physiologisch sehr wirksamen Präparaten, welche andere Vitamine, wie z. B. solche, welche gegen Nervenentzündung, Beriberi oder Skorbut wirksam sind, neben das Wachstum fördernden Stoffen enthalten. Das gegen Rachitis wirksame Vitamin, welches bis jetzt aus den -zahlreichen Pflanzen, in denen es enthalten ist, noch nicht abgeschieden worden ist, stellt, wenn es nach dem vorliegenden Verfahren gewonnen ist, ein bestimmtes, durch seine physikalischen und chemischen Eigenschaften vollkommen charakterisiertes Produkt dar. Außerdem kann man dieses Vitamin in beliebig großen Mengen herstellen.
Die Erfindung gestattet auch bestimmte, vereinfachte Abänderungen, welche die Gewinnung von zusammengesetzten, eine große Vitaminmenge enthaltenden Präparaten ermöglichen.
Eine der grundlegenden Maßnahmen des neuen Verfahrens besteht darin, daß während des gesamten Herstellungsvorganges unter Ausschluß von Luft oder in der Atmosphäre eines indifferenten Gases gearbeitet wird, also z. B. derart, daß sämtliche Maßnahmen sich in einer Reihe aufeinanderfolgender luftdicht verschlossener und luftdicht verbundener Vorrichtungen vollziehen, die unter hohes Vakuum gesetzt oder mit indifferenten Gasen gefüllt sind.
Es wurde zwar schon früher in einer Arbeit von H o p k i n s im Brit. Medical. Journal 1920, Seite 147 (referiert im Chem. Zentralbl-192o, I11., S. q.21), ein Versuch beschrieben, nach dem Butter während längerer Zeit auf 120'C erhitzt und gleichzeitig der Wirkung eines kräftigen, durch die Masse hindurchwirbelnden Luftstromes ausgesetzt wurde. Dabei wurde festgestellt, daß die Butter durch diese Behandlung jede Fähigkeit verlor, auf das Wachstumjüngerer Tiere günstig einzuwirken, so daß in dem genannten Sonderfall eine Schädigung der Vitamine bei höherer Temperatur durch die hindurchwirbelnde Luft anzunehmen war.
Indes war man bisher weit davon entfernt, den schädlichen Einfluß der Luftoxydation auf die Vitamine in vollem Umfang zu erkennen.
Wo früher ein Arbeiten im Vakuum erwähnt ist, so z. B. in der Patentschrift 311o74, I11. 3oh, nach welcher im Vakuum eingedampft werden soll, bezieht sich dieses nur auf einen Teil der zur Herstellung der Vitamine erforderlichen Maßnahmen, während nirgends die Anweisung gegeben ist, alle Maßnahmen unter Ausschluß der Luft vorzunehmen.
Der Erfinder hat demgegenüber bei seinen Versuchen festgestellt, daß die Anwesenheit der Luft in jedem Falle auch beim Arbeiten bei stark erniedrigter Temperatur und ohne heftige Bewegung der Luft durch die behandelten Säfte u. dgl. zur Zerstörung der Vitamine führt. Insbesondere hat er gefunden, daß das Vitamin durch Oxydationsvorgänge an der atmosphärischen Luft schnell zerstört wird. Die neue Erkenntnis des Erfinders ist inzwischen durch fachwissenschaftliehe Veröffentlichungen, 'z. B. durch Aufsätze von M a c C 1 e n d o n im Biol. Chem. Journ., Bd. ¢7 [19211, S. 411 und von Zilva, Biol. Chem. Journ. [i922], Bd. 16, S. 240, bestätigt worden.
Eine weitere wesentliche Maßnahme des neuen Verfahrens besteht darin, daß der frische Saft der Pflanzen, welcher durch Zerquetschen, Auspressen, Auslaugen oder auf beliebigen anderen, die Vitamine nicht schädigenden Wege erhalten werden kann, unmittelbar nach seiner Gewinnung einer Behandlung unterworfen wird, durch welche die Wirkung der Enzyme, insbesondere solcher Enzyme, welche die Oxydationsvorgänge befördern, vermieden oder aufgehoben wird. Zu diesem ' Zweck wird der frisch gewonnene Pflanzensaft mit neutralen Metallsalzen z. B. des Kupfers, Quecksilbers, Bleis oder Silbers oder auch mit verschiedenen dieser Salze oder mit deren Mischungen behandelt. Hierdurch wird eine unerwünschte Aktivität der Enzyme unterdrückt, und es werden der Gewinnung des Vitamins schädliche Reaktionen (Oxydation, Hydrolyse) vermieden. Zwar ist in der Patentschrift 311074 bereits bei der Gewinnung vitaminhaltiger Pflanzenextrakte auch die Verwendung von Bleisalzen, z. B. von neutralem, essigsaurem Blei, erwähnt. Indes soll diese Behandlung mit Bleiacetat erst in der zweiten Phase des Verfahrens stattfinden und lediglich als Mittel zur Reinigung der Extrakte dienen, während eine das Enzymwachstum unterbindende Wirkung nicht beabsichtigt ist und in diesem späten Zeitpunkt des Verfahrens nicht mehr in genügendem Grade erreicht werden kann.
Im Gegensatz hierzu behandelt das vorliegende Verfahren die Säfte von frischen Ptianzen unmittelbar nach ihrer Gewinnung mit den neutralen Metallsalzen, also in einem Zeitabschnitt, in dem noch keine wesentliche Enzymwirkung vorhanden sein kann.
Das -durch Verarbeitung der Pflanzensäfte in der angegebenen Weise und nachfolgendes Eindampfen erhaltene Produkt ist ein amorphes Pulver, welches auf Meerschweinchen eine stark heilende Wirkung ausübt. Aus diesem Pulver, welches den Ausgangsstoff für die Herstellung des reinen, gegen den Skorbut wirksamen Vitamins darstellt, wird durch Extraktion im Vakuum in einer dem Soxhlet ähnlichen Vorrichtung mit Hilfe eines geeigneten Lösungsmittels das Vitamin extrahiert. Als Lösungsmit'el benutzt man mit Vorteil eine im Vakuum siedende Flüssigkeit, wie z. B. :ltllylallcohol, oder Glycerin, welche man in ge,.clllossenem Kreislauf durch das Extraktionsgut bei einer Temperatur von ungefähr 30`, die durch ein Wasserbad aufrechterhalten wird, so lange gehen läßt, bis sich farblose Kristalle abscheiden, welche das gegen Skorbut wirksame, chemisch reine Vitamin darstellen.
Die wesentlichen Merkmale dieses Produktes, welche seine zuverlässige Identifizierung ermöglichen, sind folgende: Das gegen Skorbut wirksame Vitamin ist ein komplexes Glykosid, welches durchsichtige und farblose Kristalle bildet.
Die Kristalle sind monoklin, wenn sie durch Sättigung einer w.äßrigen Lösung mit Äthylalkohol gewonnen sind. Ihr Schmelzpunkt liegt zwischen 44 und 48- C.
Die Löslichkeit der Kristalle in destilliertem Wasser beträgt 35 Prozent bei 18- C, leicht löslich in Äthylalkohol bei 25` C. In Glycerin sind 25 Prozent löslich. Die Kristalle sind praktisch unlöslich in Äthylalkohol bei 95''C oder in Glycerin bei 95'' C. Die anfangs farblose wäßrige Lösung beginnt sich unter Annahme einer gelblichen Färbung nach einem Verlauf von etwa 6 Stunden bei einer Temperatur von 18" C zu zersetzen.
Die Zersetzung der Kristalle als solche beginnt unter der unmittelbaren Einwirkung der Luft bei einer Temperatur von 18-'C'. nach ungefähr 2o Stunden ebenfalls unter Gelbfärbung.
Die Zersetzung geht um so langsamer vor sich, je trockener die Luft und je reiner das Präparat ist. Die Zersetzungsprodukte sind stark hygroskopisch. Die Vitaminkristalle sind dagegen nicht hygroskopisch. Die Kristalle unterliegen einer beschleunigten Zersetzung (Hydrolyse und Oxydation) unter der Einwirkung 1. einer Temperatur von über 46°C, 2. von Alkalien, selbst in sehr verdünnter Lösung, beispie'_sweise in "s.oo-Normalsodalösung, angewandt im Überschuß, 3. von konzentrierten Säuren.
Die Zersetzungsprodukte bestehen aus 1. einer rechtsdrehenden Monose, welche mit Phenylhydrazin bei 1 oo° C ein Osazon bildet, einer Verbindung, welche durch Oxydation eine sehr stark braun gefärbte organische Säure liefert.
Diese Säure ist sehr hygroskopisch und auffallend leichter löslich in Alkohol als das Glykosid (Antiskorbutvitamin ). Sie läßt sich leicht in Form ihres Barytsalzes abscheiden, das ein amorphes Pulver darstellt. Ihr Natriumsalz bildet braunschwarze, sehr hygroskopische Kristalle.
3. einer weißen, bitter schmeckenden, linksdrehenden Verbindung, welche die Reaktionen der Phenole (Reduktion des Ammoniummolybdats in der Kälte, Bildung eines rötlichen Niederschlags mit dem Millonschen Reagens) zeigt und stickstoffhaltig ist. Die Löslichkeit dieser Verbindung in Äthylalkohol ist geringer als die des Glykosids, d. h. des unzersetzten, gegen Skorbut wirksamen Vitamins.
Die beiliegende Zeichnung veranschaulicht schematisch eine beispielsweise Ausbildung einer für die Ausführung des gesamten Verfahrens geeigneten Vorrichtung.
Abb. i stellt eine schematische Draufsicht auf die gesamte Einrichtung dar.
Abb. z zeigt eine schematische Darstellung des Extraktionsapparates nach Art des Soxhlet.
Die Gesamtvorrichtung (Abb. i) besteht aus einer hydraulischen Presse i nach Art der Kastenpressen, welche so eingerichtet ist, daß beim Pressen der Gemüse die äußere Luft nicht zutreten kann, einem ersten Verdampfer z zum Eindampfen unter vermindertem Druck und zur Aufnahme des Pflanzensaftes mit dem Reagens, einer Filterpresse 3, einem Behälter 4, in welchem die Fällung der Metalle, welche im Verlaufe des Verfahrens benötigt werden, vorgenommen wird, einer zweiten Filterpresse 5, einem zweiten Verdampfer 6, einem Kühler 7, welcher mit beiden Verdampfern in Verbindung steht, einer mit dem Kühler verbundenen Luftpumpe 8, einer Vorrichtung 9 zur Reinigung des in die Vorrichtung eingeführten Stickstoffs, einer Vorrichtung i o aus Kupfer zur Extraktion im Vakuum nach Art des Soxhlet in Verbindung mit dem Kühler.
In dem zweiten Verdampfer 6 wird der pulverförmige Ausgangsstoff bei einem Vakuum von weniger als 4 mm Druck und einer Temperatur von 35° C getrocknet.
Abb. z zeigt den Extraktionsapparat für das Pulver, welches sich in dem Behälter i i befindet, der mittels des Hahns 12 verschließbar ist und mit dem Aufnahmebehälter 13 für das Lösungsmittel in Verbindung steht. Die Lösungsmitteldämpfe steigen aus dem Sammelbehälter 1 4. in die Kühlschlange 18, welche von dem Kühlmittel 21 umgeben ist, wo sie verdichtet werden. Nachdem das Lösungsmittel das im Behälter i i befindliche Pulver durchströmt hat, fließt es durch den am Boden des Behälters i i angebrachten Rohrstutzen 16 wieder nach dem Sammelbehälter 14 ab. Der Extraktionsapparat wird mittels einer Luftpumpe, welche an den Hahn 2o angeschlossen wird, evakuiert. Ein Wasserbad 19, welches den Sammelbehälter 14 für das Lösungsmittel umgibt, erhält das letztere auf der gewünschten Temperatur. War die Vorrichtung schon vorher evakuiert, so muß man sich zunächst überzeugen, ob der Luftabschluß auch vollständig dicht ist. Die in dem Sammelbehälter 14 befindliche Lösungsflüssigkeit wird im Kreislauf so lange durch das Pulver hindurchströmen gelassen, als es erforderlich ist, das gesamte Vitamin zu extrahieren.
Das zur Gewinnung des gegen den Skorbut wirksamen Vitamins dienende Verfahren kann im wesentlichen auch zur Gewinnung anderer Arten von Vitaminen angewendet werden.
Will man z. B. Vitamine, die gegen Nervenentzündung, Beriberi wirksam sind, oder das Wachstum fördernde Stoffe herstellen, so verwendet man Hefen als Extraktionsstoffe. Zwecks Gewinnung solcher Vitaminarten wird nicht nur das Filtrat, sondern auch der von der Behandlung der Säfte mit Metallsalzen herrührende Niederschlag der Extraktion unterworfen, wobei man zweckmäßig Benzol, Äthyläther,, Essigester, Aceton, Chloroform o. dgl. als Extraktionsmittel für die Vitamine benutzt.
Schließlich kann man das Verfahren dadurch vereinfachen, daß man, anstatt von dem in der beschriebenen Weise gewonnenen Pulver auszugehen, die Pflanzen, wie z. B. getrocknete Gemüse, unmittelbar extrahiert. Die Extraktion wird in diesem Falle auch im Vakuum mit Hilfe der genannten Lösungsmittel vorgenommen, jedoch bei einer etwa 3o° C vorteilhaft nicht übersteigenden Temperatur. Das auf diese Weise gewonnene Vitamin ist nicht so rein wie das nach dem anderen Verfahren erhältliche, aber für den in Betracht kommenden Verwendungszweck trotzdem brauchbar.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Gewinnung von Vitaminen, dadurch gekennzeichnet, daß man Säfte von frischen Pflanzen oder Hefen in ,frischem Zustande, also sofort nach ihrer zweckmäßig durch mechanisches Auspressen erfolgenden Gewinnung mit neutralen Metallsalzen des Kupfers, Quecksilbers, Bleis oder Silbers einzeln oder mit mehreren Metallsalzen gemeinsam in das Enzymwachstum unterbindenden Konzentrationen behandelt, nach der Befreiung vom Niederschlag eindampft und das erhaltene Produkt mit Lösungsmitteln unter Vermeidung schädlicher Temperaturen wiederholt extrahiert mit der Maßgabe, daß sämtliche Maßnahmen unter Ausschluß der Luft zweckmäßig in einem indifferenten Gas oder im Vakuum vorgenommen werden.