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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
von (–)-Epigallocatechin-Gallat
(EGCG). Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren
zur Herstellung von EGCG durch Trennung von Teecatechinen, was die
Behandlung mit einem makroporösen
polaren Harz involviert.
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Blätter der
Grünteepflanze
camellia sinensis enthalten bis zu 36 % Polyphenole auf Trockengewichtsbasis,
jedoch variiert ihre Zusammensetzung mit dem Klima, der Jahreszeit,
der Vielfalt und dem Zustand der Reife. Grünteecatechine sind die vorherrschende
Gruppe der Grünteepolyphenole.
Beispiele von Catechinen sind (–)-Epicatechin
(EC), (–)-Epigallocatechin-Gallat
(EGCG), Epigallocatechin (EGC) und Epicatechin-Gallat (ECG).
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EGCG
ist die interessanteste Verbindung unter den oben erwähnten Catechinen,
da es eine starke oxidationshemmende Wirkung zeigt. Außerdem ist
demonstriert worden, daß EGCG
eine antimutagene Wirkung, eine antibakterielle Wirkung und ebenso
eine vorteilhafte Wirkung auf den Cholesterinspiegel im Blut aufweist. Die
anderen Catechine, die im Tee vorliegen, sind weniger wirksam. Grüntee enthält ebenso
andere Komponenten, wie Koffein, Proteine, Pektine und/oder Metallionen,
die nicht wünschenswert
sein können.
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Es
gibt daher eine Notwendigkeit, EGCG in reiner Form in hoher Ausbeute
durch ein einfaches und ökonomisches
Verfahren zu isolieren. Jedoch machen die strukturellen Ähnlichkeiten
der verschiedenen Teecatechine die Trennung der einzelnen Catechine
schwierig. Außerdem
werden die Catechine im Tee normalerweise von Koffein begleitet,
das in einer Menge von bis zu 4 % der Trockenmasse der Grünteeblätter vorliegt.
Koffein ist für
die Assoziation mit den Catechinen bekannt, und es ist nicht einfach
zu entfernen.
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Die
Herstellung von Grünteeextrakten
ist in der Technik allgemein bekannt. US-Patent Nr. 5,879,733 beschreibt
die Herstellung eines Grünteeextraktes
mit verbesserter Klarheit und Farbe. Der Teeextrakt wird durch Behandeln
des Grünteeextraktes
bei einer Temperatur zwischen 25°C
und 60°C
mit einer Menge eines Kationenaustauschharzes mit Lebensmittelqualität, das zur
Entfernung von Metallkationen, die in dem Extrakt vorliegen, wirksam
ist, erhalten. Der behandelte Extrakt wird dann mit einer Nanofiltrationsmembran
kontaktiert. Jedoch ist das Verfahren, das in
US 5,879,733 beschrieben wird, nicht
geeignet, EGCG aus einem Gemisch aus Teecatechinen zu trennen.
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US-Patent
Nr. 4,613,672 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von reinem
EGCG, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Teeblätter werden mit heißem Wasser
oder mit wässerigen
Lösungen
aus 40 bis 75 % Methanol, 40 bis 75 % Ethanol oder 30 bis 80 % Aceton
extrahiert. Der erhaltene Extrakt wird mit Chloroform gewaschen
und der gewaschene Extrakt wird in einem organischen Lösungsmittel
gelöst.
Das organische Lösungsmittel
wird abdestilliert und die konzentrierte Extraktkomponente wird
der Hochgeschwindigkeitsflüssigchromatographie
unter Verwendung einer Umkehrphasen-Verteilungstrennsäule mit
einem Entwickler aus Aceton/Tetrahydrofuran/Wasser (0 bis 25 : 0
bis 35 : 65 bis 85 Vol-%) unterzogen, wobei jedes von (–)Epicatechin,
(–)Epigallocatechin,
(–)Epicatechin-Gallat
und (–)Epigallocatechin-Gallat
voneinander isoliert wird. Das Verfahren, das in US-Patent Nr. 4,613,672
beschrieben wird, ermöglicht
keine ökonomische
Herstellung von EGCG in einem technischen Maßstab aufgrund der Verwendung
von teuren Säulenfüllungen.
Außerdem
ermöglicht
das Verfahren, das in US-Patent Nr. 4,613,672 beschrieben wird,
keine Herstellung von EGCG, das zu Lebensmittelprodukten zugegeben
werden kann, da die verwendeten Lösungsmittelgemische (Aceton/Tetrahydrofuran/Chloroform)
nicht lebensmittelgeprüft
sind.
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Chemical
Abstracts, Bd. 111, Nr. 17, 1989, Abstract Nr. 6208f offenbart eine
präparative
chromatographische Trennung von Grünteecatechinen unter Verwendung
einer Sephadex-LH-20-Säule.
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Ein
chromatographisches Verfahren zur Trennung einzelner Catechine aus
Grüntee
unter Verwendung einer Sephadex-LH-20-Säule wird ebenso in R. Amarowicz
et al., Food Research Int., Bd. 29, Nr. 1, S. 71 bis 76, 1996 offenbart.
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Während die
Technik die Herstellung von Catechinen als Gemische beschreibt,
besteht noch eine Notwendigkeit für ein einfaches, sicheres und ökonomisches
Verfahren zur Herstellung von EGCG in gereinigter Form zur Einbringung
als ein Inhaltsstoff in Ergänzungen
und Nahrungsmitteln.
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Es
ist nun herausgefunden worden, daß EGCG aus einem Gemisch aus
Teecatechinen und/oder Koffein mit verbesserter Selektivität abgetrennt
werden kann, wenn die Trennung unter Verwendung eines makroporösen polaren
Harzes und eines geeigneten polaren Elutionslösungsmittels durchgeführ wird.
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Daher
ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung
von Epigallocatechin-Gallat (EGCG) gerichtet, welches die Schritte
umfaßt:
- a) Bereitstellen eines Grünteeextraktes;
- b) Unterziehen des Grünteeextraktes
einer Chromatographie auf einem makroporösen polaren Harz, das allgemein
zur Adsorption oder Chromatographie bei einer Temperatur zwischen
etwa 10 °C
und etwa 80 °C verwendet
wird, wobei das makroporöse
polare Harz aus der Gruppe, bestehend aus Acrylharzen, Polyamiden,
Polyvinylpyrrolidon P 6755 und aromatischen Polyamiden und Polyestern,
ausgewählt
wird;
- c) Eluieren von EGCG aus dem makroporösen polaren Harz mit einem
polaren Elutionslösungsmittel
bei einer Temperatur zwischen etwa 10°C und etwa 80°C und bei
einem Druck zwischen etwa 0,1 bar und etwa 50 bar;
- d) gegebenenfalls Konzentrieren des Eluats von Schritt c);
- e) gegebenenfalls Regenerieren des makroporösen polaren Harzes durch Desorbieren
der übrigen
Catechine; und
- f) gegebenenfalls Konzentrieren der desorbierten Catechine von
Schritt e).
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Die
Herstellung des Grünteeextraktes,
das als Ausgangsmaterial verwendet wird, ist in der Technik allgemein
bekannt. Beispielsweise werden Grünteeblätter typischerweise mit heißem oder
kaltem Wasser extrahiert, um eine Lösung zu bilden, die Teecatechine
und Koffein enthält.
Diese Grünteelösung kann
außerdem konzentriert
werden, um entweder eine konzentrierte Extraktlösung oder ein Trockenpulver
zu bilden. Die Extraktlösung
oder das Pulver kann Stabilisatoren, wie lebensmittelgeprüfte Säuren, beispielsweise
Zitronensäure,
Ascorbinsäure,
Isoascorbinsäure
und dergleichen, enthalten.
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Teeextraktpulver
sind ebenso kommerziell erhältlich,
beispielsweise von Guizhou Highyin Biological Product Co., Guiyang,
P. R. China oder Zhejang Zhongke Plant Technical Co. Ltd., Hangzhou,
Zhejang, P. R. China.
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Die
Trennung von EGCG wird typischerweise durch Unterziehen des Grünteeextraktes
einer Säule, die
mit makroporösem
polarem Harz gefüllt
ist, durchgeführt.
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Wie
hierin verwendet, bezieht sich „makroporöse polare Harze" auf Acrylharze,
wie Polyacrylate, beispielsweise AMBERLITE®XAD-7,
erhältlich
von Rohm and Haas, Philadelphia, Pa., oder Polymethacrylate, wie
beispielsweise AMBERCHROM®CG-71, erhältlich von
Toso Haas, oder DIAION HP 2MG, erhältlich von Mitsubishi Chem.
Corp., Philadelphia, Pa; oder Polyamide, wie Polyamide 11, erhältlich von
Merck, Darmstadt, Deutschland, Polyamide 6 und Nylon 6,6, erhältlich von
Fluka, Buchs, Schweiz (Katalog Nr. 02395 bzw. 74712); Polyamide
12 (Grilamid L 25 Natur), erhältlich
von EMS Chemie, Domat, Schweiz; oder Polyvinylpyrrolidon P 6755,
erhältlich
von Sigma; oder aromatische Polyamide und Polyester.
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Das
Harz wird vorzugsweise entgast und mit dem Elutionslösungsmittel äquilibriert
verwendet.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
wird bei Temperaturen zwischen etwa 10 °C und etwa 80 °C, vorzugsweise
etwa 40 °C
und etwa 60 °C
durchgeführt.
Die Thermostatregelung kann beispielsweise durch das Plazieren der
Säule in
einen thermostatgesteuerten Bereich, beispielsweise einen Heizmantel,
stattfinden.
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Der
hydraulische Druck, unter dem die mobile Phase durch die Säule durchgeleitet
wird, kann innerhalb weiter Grenzen variieren. Die mobile Phase
wird vorzugsweise durch die Säule
bei einen Druck von etwa 0,1 bar bis etwa 50 bar, vorzugsweise bei
etwa 0,1 bar bis etwa 20 bar, stärker
bevorzugt bei etwa 0,1 bar bis etwa 10 bar gepumpt.
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Die
mobile Phase umfaßt
ein polares Elutionslösungsmittel,
welches ein Gemisch aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel
ist. Wie hierin verwendet, bezieht sich das „organische Lösungsmittel" auf Alkohole, wie
Methanol, Ethanol, Isopropanol und dergleichen, und Ketone, wie
beispielsweise Aceton oder Ester, wie Ethylacetat oder Gemische
davon. Die Verwendung von Alkoholen mit Lebensmittelqualität, wie Ethanol
und Isopropanol, ist bevorzugt. Besonders gute Ergebnisse werden
erhalten, wenn eine mobile Phase, die ein Gemisch aus etwa 70 bis
etwa 95 Vol-%, vorzugsweise etwa 90 Vol-%, Wasser und etwa 5 bis
etwa 30 Vol-%, vorzugsweise etwa 10 Vol-%, organischen Lösungsmittel
umfaßt,
verwendet wird. Es ist vorteilhaft, die mobile Phase zu entgasen
und sie unter einer inerten Atmosphäre, wie beispielsweise Stickstoff
oder Argon, zu halten.
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Die
Säule wird
mit der mobilen Phase konditioniert. Die Fließgeschwindigkeit der mobilen
Phase durch die Säule
kann innerhalb weiter Grenzen variieren. Die Fließgeschwindigkeit
liegt zwischen etwa 0,5 und etwa 20 Bettvolumen/h, vorzugsweise
etwa 0,5 und etwa 10 Bettvolumen/h, stärker bevorzugt etwa 0,8 und
etwa 5 Bettvolumen/h. (1 Bettvolumen entspricht 1 m3 Lösung oder
Lösungsmittel
pro m3 Harz).
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Nachdem
das Gleichgewicht zwischen den stationären und mobilen Phasen hergestellt
worden ist, wird die Teeextraktlösung
in die mobile Phase eingebracht, wodurch der Grünteeextrakt einer Chromatographie
auf dem makroporösen
polaren Harz unterzogen wird. Wenn ein Grünteeextraktpulver als das Ausgangsmaterial
verwendet wird, wird das Pulver in der mobilen Phase gelöst. Wenn
ein wässeriger
Grünteeextrakt verwendet
wird, ist es vorteilhaft, das Verhältnis von Wasser zu dem organischen
Lösungsmittel
in dem Extrakt zu dem der mobilen Phase durch Zugeben von organischem
Lösungsmittel
einzustellen.
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Ein
Schlüsselaspekt
der vorliegenden Erfindung ist, den Grünteeextrakt mit einem makroporösen polaren
Harz bei Temperaturen zwischen etwa 10 °C und etwa 80 °C, vorzugsweise
bei etwa 40 °C
und etwa 60 °C
zu behandeln und EGCG mit einem polaren Elutionslösungsmittel
zu eluieren. Dieses spezielle Wechselspiel der drei Merkmale von
Harz, Elutionsmittel und Temperatur bildet einen wichtigen Aspekt
der vorliegenden Erfindung und führt
zu einer speziellen Trennung von EGCG aus einem Gemisch aus Teecatechinen und/oder
Koffein, wodurch nach der Elution eine EGCG-Fraktion erhalten wird,
die mindestens 75 %, vorzugsweise mehr als 85 %, stärker bevorzugt
etwa 90 % bis etwa 97 %, EGCG enthält, berechnet in bezug auf
die Gesamtmenge der Catechine, die in dem Extrakt oder Konzentrat
vorliegen.
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Die
Fähigkeit
des makroporösen
polaren Harzes, Koffein, EGCG und die übrigen Catechine zu absorbieren,
ist ebenso in Abhängigkeit
des verwendeten Elutionsmittels und der Temperatur unterschiedlich.
Die Affinität
für Koffein
ist geringer als die von EGCG, wodurch Koffein, wenn vorhanden,
zunächst
eluiert wird, und abgetrennt werden kann. Wenn geeignet, ist es
ebenso möglich,
dadurch Koffein in einer gereinigten Form zurückzuführen, was ebenso ein ökonomischer
Vorteil sein könnte.
Eine zweite Fraktion wird isoliert, in der das EGCG vorliegt. Die übrigen Teecatechine
zeigen eine stärkere
Affinität
als die von EGCG, wodurch sie absorbiert bleiben, bis das Harz unter
Verwendung eines Lösungsmittels,
das zur Desorbierung der übrigen
Catechine fähig
ist, regeneriert wird. Beispielsweise können die übrigen Catechine durch Eluieren
mit einem reinen organischen Lösungsmittel
oder durch Verändern
des Verhält nisses
von Wasser zu organischem Lösungsmittel
in der mobilen Phase desorbiert werden. Ein geeignetes Regenerierungslösungsmittel
ist beispielsweise ein reines organisches Lösungsmittel oder ein Gemisch
aus etwa 10 Vol-% bis etwa 60 Vol-% Wasser und etwa 40 Vol-% bis
etwa 90 Vol-% organischen Lösungsmittel,
vorzugsweise etwa 40 Vol-% Wasser und etwa 60 Vol-% organisches
Lösungsmittel.
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Die
Konzentration des EGCGs in dem Eluat kann durch in der Technik allgemein
bekannten Verfahren, beispielsweise durch Verdampfen, durchgeführt werden.
Das EGCG-Eluat kann zur Trockne eingedampft werden, um ein Pulver
zu bilden, das EGCG in hoher Reinheit enthält, oder konzentriert werden,
um die Kristallisierung zu ermöglichen.
Die Konzentration kann durch Zugeben eines Stabilisators zu dem
Eluat, wie eine lebensmittelgeprüfte
Säure,
beispielsweise Zitronensäure,
Ascorbinsäure,
Isoascorbinsäure
und dergleichen, durchgeführt
werden. Die Säure
wird vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 2,5 % in
bezug auf EGCG zugegeben.
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Die
Vorfraktion, die Koffein enthält,
und die Fraktion von Schritt e), die die übrigen Catechine enthält, können, wie
oben beschrieben, konzentriert werden.
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Das
Verfahren kann unter Verwendung einer einzelnen Säule oder
einem System von mehreren Chromatographiesäulen durchgeführ werden.
Das Verfahren kann ebenso unter Verwendung von Technologien, auf
die man sich in der Technik als „simulierte Bewegtbettchromatographie" oder „Ringchromatographie" bezieht, durchgeführ werden.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung kann mit einfachen und ökonomischen
Betriebsweisen durchgeführt
werden und ist daher auf eine Großproduktion in bezug auf die
Ausbeute und Handhabung anwendbar.
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EGCG,
das, wie oben beschrieben, hergestellt wurde, verfügt über eine
starke oxidationshemmende Aktivität und kann daher als ein Antioxidationsmittel
für verschiedene
Nahrungsmittel, Kosmetika, Öle
und so weiter verwendet werden. Außerdem weist EGCG eine antimutagene
Wirkung, eine antibakterielle Wirkung und ebenso eine vorteilhafte
Wirkung auf den Cholesterinspiegel im Blut auf. Daher sind Konzentrate
oder reines EGCG in Gesundheitspräparaten von Nutzen.
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Die
vorliegende Erfindung wird in bezug auf die folgenden Beispiele
ausführlicher
dargestellt.
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Beispiel 1: Trennung von
EGCG
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Ein
Grünteeextrakt,
der die unterschiedlichen Catechine und Koffein enthält (hergestellt
von Guizhou Highyin Biological Products Co., Guiyang, China als „Grünteeextrakt,
min. 95 % Polyphenole"),
wurde als Ausgangsmaterial verwendet. Die Konzentration der Teekomponenten
wurde durch HPLC unter Verwendung der UV-Extinktion bestimmt und
in Gew.-% ausgedrückt.
Der Gehalt an EGCG, Koffein, anderen Catechinen sowie Gallussäure wird
in Tabelle 1 gezeigt.
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Tabelle
1 Konzentration der Teekomponenten in dem Ausgangsmaterial
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33,5
l(26 kg) Amberlite®XAD-7-Harz mit einer Teilchengröße von 0,3
bis 1,2 mm wurden in eine Säule im
halbtechnischen Maßstab
mit einem Innendurchmesser von 150 mm, einer Länge von 2 m und einem Volumen
von 35,4 l gefüllt.
Die Säule
wurde mit einem Heizmantel ausgestattet. Das Harz wurde gründlich mit Wasser
gewaschen und mit einem Gemisch aus Wasser/Isopropanol (Verhältnis 9
: 1, bezogen auf das Volumen) äquilibriert.
Das Gerät
und die Lösungsmittel,
die verwendet wurden, wurden entgast und unter einer Atmosphäre von inertem
Stickstoff vor der Verwendung gehalten.
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Die
gefüllte
Säule wurde
auf 60 °C
thermostatiert. 0,4 kg des obigen Grünteeextraktes (Tabelle 1),
das 152,5 g reines EGCG enthält,
wurden in 1,8 kg eines Gemisches aus Wasser/Isopropanol (Verhältnis 9
: 1, bezogen auf das Volumen) gelöst und auf die Spitze der Säule aufgebracht.
EGCG wurde aus der Säule
mittels einer Pumpe unter einem Druck von 0,5 bar und einer Temperatur
von 60 °C
mit einem Gemisch aus Wasser/Isopropanol (Verhältnis 9 : 1, bezogen auf das
Volumen) bei einer konstanten Fließgeschwindigkeit von 50 kg/h
eluiert. Nach einem anfänglichen
Eluat von 144 kg (Vorfraktion) wurde ein Haupteluat von 174 kg gesammelt,
das 112 g EGCG als die Hauptpolyphenolkkomponente enthält. Die
EGCG-Konzentration in dem Haupteluat betrug 0,064 %. Die Ausbeute
des abgetrennten EGCG, ausgehend von 152,5 g EGCG, in dem Teeextrakt
betrug 73,5 %.
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Um
das Harz zu regenerieren, wurden die übrigen Catechine durch Eluieren
mit 78,3 kg eines Gemisches aus Wasser/Isopropanol (Verhältnis 4
: 6, bezogen auf das Volumen) desorbiert. Vor der nächsten Trennung
wurde die Säule
mit 86 kg eines Gemische aus Wasser/Isopropanol (Verhältnis 9
: 1, bezogen auf das Volumen) in Rückspülweise bei einer Fließgeschwindigkeit
von 120 kg/h konditioniert.
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Tabelle
2 stellt die Trennungswirkung dar, wie durch den relativen Prozentsatz
von EGCG gezeigt. Die Konzentration der Teekomponenten in dem Haupteluat
wurde durch HPLC unter Verwendung der UV-Extinktion bestimmt und
in Gew.-% oder ppm ausgedrückt.
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Tabelle
2 Konzentration der Teekomponenten in dem Haupteluat
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Beispiel 2
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Beispiel
1 wurde unter Verwendung einer anderen Charge des „Grünteeextrakts,
min. 95 % Polyphenol" von
Guizhou Highyin Biological Products Co., der zusammengesetzt, wie
in Tabelle 3 gezeigt, war, wiederholt.
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Tabelle
3 Konzentration der Teekomponenten in dem Ausgangsmaterial
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Die
gewaschene Säule
von Beispiel 1 wurde auf 60 °C
thermostatiert und verwendet, um die Trennung durchzuführen. 0,4
kg des obigen Grünteeextraktes
(Tabelle 3), der 140,5 g reines EGCG enthält, wurden in 1,8 kg eines
Gemisches aus Wasser/Isopropanol (Verhältnis 9 : 1, bezogen auf das
Volumen) gelöst
und auf die Spitze der Säule
aufgebracht. Die Säule
wurde dann eluiert, wie in Beispiel 1 beschrieben. Nach einem anfänglichen
Eluat von 200 kg (Vorfraktion) wurde ein Haupteluat von 117 kg gesammelt,
das 72,8 g EGCG als die Hauptpolyphenolkomponente enthält. Die
EGCG-Konzentration in dem Haupteluat betrug 0,062 %. Die Ausbeute
des getrennten EGCG, ausgehend von 140,5 g EGCG, in dem Teeextrakt
betrug 51,8 %.
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Um
das Harz zu regenerieren, wurden die übrigen Catechine durch Eluieren
mit 100 kg eines Gemisches aus Wasser/Isopropanol (Verhältnis 4
: 6, bezogen auf das Volumen) desorbiert. Vor dem nächsten Trennungsschritt
wurde die Säule
mit 100 kg eines Gemisches aus Wasser/Isopropanol (Verhältnis 9
: 1, bezogen auf das Volumen) in Rückspülweise bei einer Fließgeschwindigkeit
von 120 kg/h konditioniert.
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Tabelle
4 stellt die Trennungswirkung dar, wie durch den relativen Prozentsatz
von EGCG gezeigt. Die Konzentration der Teekomponenten in dem Haupteluat
wurde durch HPLC unter Verwendung der UV-Extinktion bestimmt und
in ppm ausgedrückt.
Im Vergleich zu Beispiel 1 wurde EGCG in einem höheren Prozentsatz erhalten.
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Tabelle
4 Konzentration von Teekomponenten in dem Haupteluat
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Beispiel 3: Konzentration
des Eluats
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9008
kg des Eluats der Adsorptions/Desorptions-Säule, hergestellt durch wiederholte
Durchläufe,
wie in Beispiel 2 beschrieben, wurden durch die Zugabe von 2 % Zitronensäure stabilisiert,
berechnet in bezug auf die EGCG-Menge.
Das Eluat wurde bei einer Temperatur von 40 °C und einem Druck von 55 mbar
unter Verwendung eines Fallfilmverdampfers aus Edelstahl mit einer
Wärmeaustauschoberfläche von
1,1 m2 konzentriert. Die Menge an Catechinen
und Koffein der Beschickungslösung,
die der Verdampfungseinheit unterzogen wird, wird in Tabelle 5 angegeben.
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Tabelle
5 Konzentration der Teekomponenten in der gereinigten EGCG-Lösung, die
der Verdampfung unterzogen wird
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Der
Beschickungsfluß zu
dem Verdampfer wurde zu einer Fließgeschwindigkeit zwischen 120
kg/h und 130 kg/h bei einer Kreislauffließgeschwindigkeit von 300 kg/h
reguliert. Dadurch betrug die Destillatfließgeschwindigkeit 123,5 kg/h
bei einer Bodenproduktentfernungsrate von 0,52 kg/h. Während des
Konzentrationsverfahrens wurde einer ersten Fraktion eine Probe
entnommen und analysiert, gefolgt von einer zweiten Fraktion, die
ebenso analysiert wurde. Die zwei Fraktionen von EGCG-Konzentraten
wiesen eine Gesamtmasse von 63,5 kg auf.
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Tabelle
6 zeigt die Konzentration der Teekomponenten in den Bodenprodukten.
Die Rückgewinnung von
EGCG betrug 95,9 %. Das Analyseergebnis zeigt deutlich, daß die hohe
Reinheit des abgetrennten EGCG während
der Konzentration der Lösung
aufrechterhalten werden konnte.
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EGCG
kann aus der konzentrierten Lösung
in einer festen Form entweder durch Sprühtrocknen oder durch Kristallisation
isoliert werden.
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Tabelle
6 Konzentration der Teekomponenten in dem EGCG-Konzentrat aus dem
Fallfilmverdampfer
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Beispiel 4
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450
ml AMBERCHROM®CG-71c
mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 120 μm wurden in eine Laborchromatographiesäule aus
Edelstahl mit einem Innendurchmesser von 2,2 cm und einer Länge von
103 cm gefüllt.
Die Säule
wurde mit einem Heizmantel ausgestattet. Das Harz wurde gewaschen
und mit einem Gemisch aus Wasser/Ethanol (Verhältnis 9 : 1, bezogen auf das
Volumen) äquilibriert.
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20
g eines konzentrierten Catechinpulvers „Grünteeextrakt, min. 95 % Polyphenole" von Guizhou Highyin
Biological Products Co. (Ausgangsmaterial) wurden in 20 ml eines
Gemisches aus Wasser/Ethanol (Verhältnis 9 : 1, bezogen auf das
Volumen) gelöst.
Danach wurden 14 g dieser Lösung
(entspricht 2,99 g EGCG) auf die Spitze der Säule aufgebracht. EGCG wurde
mittels einer Chromatographiepumpe unter einem Druck von 2 bis 3
bar bei einer Temperatur von 60 °C
mit einem Gemisch aus Wasser/Ethanol (Verhältnis 9 : 1, bezogen auf das
Volumen) unter einer konstanten Fließgeschwindigkeit von 16 ml/min
eluiert. Das Elutionsmittel wurde entgast und unter einer Stickstoffatmosphäre vor der
Verwendung gehalten. Nach einem anfänglichen Eluat von 2,48 l (Vorfraktion)
wurde die Fließgeschwindigkeit
auf 25,5 ml/min geändert
und das Haupteluat von 5,40 l wurde gesammelt, das EGCG in einer
Konzentration von 0,627 g/l enthält.
In bezug auf andere Catechine und Koffein betrug die Reinheit des
EGCG in dem Haupteluat, bestimmt durch HPLC und ausgedrückt als relativer
Prozentsatz, 97,13 %. Während
des Experiments veränderte
sich der Druck in dem System von 2 auf 3 bar in Abhängigkeit
der angewendeten Fließgeschwindigkeit.
Tabelle 7 vergleicht die Konzentration der Teekomponenten in dem
Eluat und in dem Ausgangsmaterial, wodurch die Trennungswirkung
dargestellt wird, wie durch den relativen Prozentsatz von EGCG gezeigt.
Die Konzentration der Teekomponenten in dem Ausgangsmaterial und
in der Hauptfraktion wurde durch HPLC unter Verwendung der UV-Extinktion bestimmt
und in Gew.-% oder ppm ausgedrückt.
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Tabelle
7 Trennung von AMBERCHROM CG-71c, 60 °C, Lösungsmittelsystem: Wasser/Ethanol
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Beispiel 5
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450
ml Amberlite®XAD-7
mit einem Teilchendurchmesser von 0,3 bis 1,2 mm wurde in eine Laborchromatographiesäule aus
Glas mit einem Innendurchmesser von 2,4 cm und einer Länge von
100 cm gepackt. Die Säule
wurde mit einem Heizmantel und am Boden mit einer Glassinterfritte
P3 ausgestattet. Das Harz wurde gründlich mit entsalztem Wasser
gewaschen und mit einem Gemisch aus Wasser/Ethanol (Verhältnis (9
: 1, bezogen auf das Volumen) vor der Verwendung äquilibriert.
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20
g eines konzentrierten Catechinpulvers „Grünteeextrakt, min. 95 % Polyphenole" von Guizhou Highyin
Biological Products Co. (Ausgangsmaterial) wurden in 20 ml eines
Gemisches aus Wasser/Ethanol (Verhältnis 9 : 1, bezogen auf das
Volumen) gelöst.
Danach wurden 14 g dieser Lösung
(entspricht 2,91 g EGCG) auf die Spitze der Säule aufgebracht. EGCG wurde
mit einem Gemisch aus Wasser/Ethanol (Verhältnis 9 : 1, bezogen auf das
Volumen) mit einer konstanten Fließgeschwindigkeit von 16,9 ml/min
bei einer Temperatur von 60 °C
und einem Druck von 0,5 bis 1 bar eluiert. Das Elutionsmittel wurde
entgast und unter einer Stickstoffatmosphäre vor der Verwendung gehalten.
Nach einem anfänglichen
Eluat von 2,48 l (Vorfraktion) wurde die Fließgeschwindigkeit auf 23,6 ml/min
geändert
und das Haupteluat von 4,95 l wurde gesammelt, das EGCG in einer
Konzentration von 0,470 g/l enthielt. In bezug auf andere Hauptcatechine
und Koffein betrug die Reinheit des EGCG in der Hauptfraktion, bestimmt
durch HPLC, 86,1 (siehe Tabelle 8). Die Ausbeute, basierend auf
EGCG, betrug 79,8 %. Während
des Experiments veränderte
sich der Druck in dem System von 0,5 auf 1 bar in Abhängigkeit
der angewendeten Fließgeschwindigkeit.
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Um
das Harz zu regenerieren, wurden die übrigen Catechine durch Eluieren
mit 1,35 l eines Gemisches aus Wasser/Ethanol (Verhältnis 4
: 6, bezogen auf das Volumen) bei einer Fließgeschwindigkeit von 22,5 ml/min
desorbiert. Diese Fraktion kann ebenso zur weiteren Reinigung oder
Trennung der desorbierten Catechine verwendet werden. Tabelle 8
vergleicht die Konzentration der Teekomponenten in dem Eluat und
in dem Ausgangsmaterial, wodurch die Trennungswirkung dargestellt
wird, wie durch den relativen Prozentsatz von EGCG gezeigt. Die
Konzentration der Teekomponenten in dem Ausgangsmaterial und in
der Hauptfraktion wurde durch HPLC unter Verwendung der UV-Extinktion bestimmt
und in Gew.-% oder ppm ausgedrückt.
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Tabelle
8 Trennung auf Amberlite XAD-7. 60 °C, Lösungsmittelsystem: Wasser/Ethanol
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Beispiel 6
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Das
regenerierte Harz von Beispiel 5 wurde in der Laborsäule, die
in Beispiel 5 beschrieben wird, durch Pumpen eines Gemisches aus
Wasser/Ethanol (Verhältnis
9 : 1, bezogen auf das Volumen) durch das Harz äquilibriert.
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20
g eines konzentrierten Catechinpulvers „Grünteeextrakt, min. 95 % Polyphenole" von Guizhou Highyin
Biological Products Co. (Ausgangsmaterial) wurden in 20 ml eines
Gemisches aus Wasser/Ethanol (Verhältnis 9 : 1, bezogen auf das
Volumen) gelöst.
Danach wurden 14 g dieser Lösung
(entspricht 3,04 g EGCG) auf die Spitze der Säule aufgebracht. EGCG wurde
mit einem Gemisch aus Wasser/Ethanol (Verhältnis 9 : 1, bezogen auf das
Volumen) mit einer konstanten Fließgeschwindigkeit von 22,5 ml/min
bei einer Säulentemperatur
von 40 °C
und einem Druck von 1 bis 2 bar eluiert. Das Elutionsmittel wurde
entgast und unter einer Stickstoffatmosphäre vor der Verwendung gehalten.
Nach einem anfänglichen
Eluat von 3,60 l (Vorfraktion) wurde die Fließgeschwindigkeit auf eine Fließgeschwindigkeit
von 26,3 ml/min geändert
und das Haupteluat von 4,73 l wurde gesammelt. Die EGCG-Konzentration
in dem Haupteluat betrug 0,278 g/l. In bezug auf andere Hauptcatechine
und Koffein betrug die Reinheit des Epigallocatechin-Gallats in
dem Haupteluat, bestimmt durch HPLC, 93,2 %. Die Ausbeute, basierend
auf EGCG, betrug 42,8 %. Während
des Experimentes veränderte sich
der Druck in dem System von 1 auf 2 bar in Abhängigkeit der angewendeten Fließgeschwindigkeit.
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Um
das Harz zu regenerieren, wurden die übrigen Catechine durch Eluieren
mit 1,98 l eines Gemisches aus Wasser/Ethanol (Verhältnis 4
: 6, bezogen auf das Volumen) bei einer Fließgeschwindigkeit von 26,3 ml/min
und einer Temperatur von 40 °C
desorbiert. Diese Fraktion kann ebenso zur weiteren Reinigung oder
Trennung der desorbierten Catechine verwendet werden. Tabelle 9
vergleicht die Konzentration der Teekomponenten in dem Eluat und
in dem Ausgangsmaterial, wodurch die Trennungswirkung dargestellt
wird, wie durch den relativen Prozentsatz von EGCG gezeigt. Die
Konzentration der Teekomponenten in dem Ausgangsmaterial und in
der Hauptfraktion wurde durch HPLC unter Verwendung der UV-Extinktion
bestimmt und in Gew.-% oder ppm ausgedrückt.
-
Tabelle
9 Trennung auf Amberlite XAD-7. 40 °C. Lösungsmittelsystem: Wasser/Ethanol
-
Beispiel 7
-
Das
regenerierte Harz von Beispiel 6 wurde mit einem Gemisch aus Wasser/Isopropanol
(Verhältnis 9
: 1, bezogen auf das Volumen) äquilibriert.
-
20
g eines konzentrierten Catechinpulvers „Grünteeextrakt, min. 95 % Polyphenole" von Guizhou Highyin
Biological Products Co. (Ausgangsmaterial) wurden in 20 ml eines
Gemisches aus Wasser/Isopropanol (Verhältnis 9 : 1, bezogen auf das
Volumen) gelöst.
Danach wurden 14 g dieser Lösung
(entspricht 3,21 g EGCG) auf die Spitze der Säule aufgebracht, und mit einem
Gemisch aus Wasser/Isopropanol (Verhältnis 9 : 1, bezogen auf das
Volumen) mit einer konstanten Fließgeschwindigkeit von 18 ml/min
bei einer Säulentemperatur
von 60 °C
eluiert. Das Elutionsmittel wurde entgast und unter einer Stickstoffatmosphäre vor der
Verwendung gehalten. Nach einem anfänglichen Eluat von 1,35 l (Vorfraktion)
wurde die Fließgeschwindigkeit
auf 16,5 ml/min geändert
und das Haupteluat von 2,03 l wurde gesammelt. Die EGCG-Konzentration
in dem Haupteluat betrug 0,998 g/l. In bezug auf andere Hauptcatechine
und Koffein betrug die Reinheit des Epigallocatechin-Gallats in
dem Haupteluat, bestimmt durch HPLC, 85,7 %. Die Ausbeute, basierend
auf EGCG, betrug 62,8 %. Während
des Experimentes veränderte
sich der Druck in dem System von 1 auf 2 bar in Abhängigkeit der
angewendeten Fließgeschwindigkeit.
-
Um
das Harz zu regenerieren, wurden die übrigen Catechine durch Eluieren
mit 2,03 l eines Gemisches aus Wasser/Isopropanol (Verhältnis 4
: 6, bezogen auf das Volumen) bei einer Fließgeschwindigkeit von 16,5 ml/min
und einer Temperatur von 40 °C
desorbiert. Diese Fraktion kann ebenso zur weiteren Reinigung oder
Trennung der desorbierten Catechine verwendet werden. Tabelle 10
vergleicht die Konzentration der Teekomponenten in dem Eluat und
in dem Ausgangsmaterial, wodurch die Trennungswirkung dargestellt
wird, wie durch den relativen Prozentsatz von EGCG gezeigt. Die
Konzentration der Teekomponenten in dem Ausgangsmaterial und in
der Hauptfraktion wurde durch HPLC unter Verwendung der UV-Extinktion
bestimmt und in Gew.-% oder ppm ausgedrückt.
-
Tabelle
10 Trennung auf Amberlite XAD-7, 60 °C, Lösungsmittelsystem: Wasser/Isopropanol
-
Beispiel 8
-
Das
regenerierte Harz von Beispiel 7 wurde mit einem Gemisch aus Wasser/Isopropanol
(Verhältnis 9
: 1, bezogen auf das Volumen) äquilibriert.
-
20
g eines konzentrierten Catechinpulvers „Grünteeextrakt, min. 95 % Polyphenole" von Guizhou Highyin
Biological Products Co. (Ausgangsmaterial) wurden in 20 ml eines
Gemisches aus Wasser/Isopropanol (Verhältnis 9 : 1, bezogen auf das
Volumen) gelöst.
Danach wurden 14 g dieser Lösung
(entspricht 3,10 g EGCG) auf die Spitze der Säule aufgebracht. EGCG wurde
mit einem Gemisch aus Wasser/Isopropanol (Verhältnis 9 : 1, bezogen auf das
Volumen) mit einer konstanten Fließgeschwindigkeit von 16,9 ml/min
bei einer Säulentemperatur
von 40 °C
eluiert. Das Elutionsmittel wurde entgast und unter einer Stickstoffatmosphäre vor der Verwendung
gehalten. Nach einem anfänglichen
Eluat von 2,48 l (Vorfraktion) wurde die Fließgeschwindigkeit auf 23,66
ml/min geändert
und das Haupteluat von 4,95 l wurde gesammelt. Die EGCG-Konzentration
in dem Haupteluat betrug 0,370 g/l. In bezug auf andere Hauptcatechine
und Koffein betrug die Reinheit des EGCG in der Hauptfraktion, bestimmt
durch HPLC, 86,4 %. Die Ausbeute, basierend auf EGCG, betrug 59,2
%. Während
des Experimentes veränderte
sich der Druck in dem System von 1 auf 2 bar in Abhängigkeit
der angewendeten Fließgeschwindigkeit.
-
Um
das Harz zu regenerieren, wurden die übrigen Catechine durch Eluieren
mit 2,03 l eines Gemisches aus Wasser/Isopropanol (Verhältnis 4
: 6, bezogen auf das Volumen) bei einer Fließgeschwindigkeit von 16,5 ml/min
und einer Temperatur von 40 °C
desorbiert. Diese Fraktion kann ebenso zur weiteren Reinigung oder
Trennung der desorbierten Catechine verwendet werden. Tabelle 11
vergleicht die Konzentration der Teekomponenten in dem Eluat und
in dem Ausgangsmaterial, wodurch die Trennungswirkung dargestellt
wird, wie durch den relativen Prozentsatz von EGCG gezeigt. Die
Konzentration der Teekomponenten in dem Ausgangsmaterial und in
der Hauptfraktion wurde durch HPLC unter Verwendung der UV-Extinktion
bestimmt und in Gew.-% oder ppm ausgedrückt.
-
Tabelle
11 Trennung auf Amberlite XAD-7. 40 °C Lösungsmittelsystem: Wasser/Isopropanol
-
Beispiel
9 Trennung von EGCG über
Polyamide 11 unter Verwendung von organischen Lösungsmitteln Ein kommerziell
erhältlicher
Grünteeextrakt
(„Grünteeextrakt,
min. 95% Polyphenole",
Charge#960328 von Guizhou Highyin Biological Product Co., Guiyang,
China), der Catechine und Koffein in einer in Tabelle 12 gezeigten
Menge enthält,
wurde als das Ausgangsmaterial verwendet. Die Konzentration der
Teekomponenten wurde durch HPLC unter Verwendung der UV-Extinktion
bestimmt.
-
Tabelle
12 Konzentration der Teekomponenten in dem Ausgangsmaterial
-
250
g eines kommerziell erhältlichen
Polyamide 11 (Kat. Nr. 1.07435.0100, Ursprung Merck, Darmstadt,
Deutschland) mit einer Teilchengröße von 5 bis 40 μm wurden
in 300 ml Ethylacetat suspendiert und in eine Säule mit einem Innendurchmesser
von 5 cm und einer Länge
von 36 cm übertragen.
Die Säule
war mit einem Heizmantel und einem Thermostat auf 40 °C ausgestattet.
3 g des Grünteeausgangsextraktes,
charakterisiert in Tabelle 12, der 1,11 g reines EGCG enthält, wurden
in 153 ml Ethylacetat gelöst
und auf die Spitze der Säule
aufgebracht. Eine Ethylacetat/Ethanol-Gradientelution (500 ml Ethylacetat,
1000 ml Ethylacetat/Ethanol (8,5 : 1,5 Volumen/Volumen), 1000 ml Ethylacetat/Ethanol
(7 : 3 Volumen/Volumen), 2000 ml Ethylacetat/Ethanol (1 : 1 Volumen/Volumen))
unter einem Druck von 0,3 bar ergab eine Hauptfraktion von 550 ml, die
nach der Verdampfung der Lösungsmittel
1,12 g Feststoff ergab, der 0,87 g EGCG als die Hauptcatechinkomponente
enthält.
Die EGCG-Konzentration in dem Haupteluat betrug 0,186 %. Die Ausbeute
des getrennten EGCG, berechnet aus 1,106 g EGCG, das in dem Ausgangsteeextrakt
vorliegt, betrug 76 %.
-
Um
das Harz zu regenerieren, desorbierte die Elution mit 500 ml Ethanol
die übrigen
Catechine. Vor der nächsten
Trennung wurde die Säule
mit 500 ml Ethylacetat konditioniert.
-
Tabelle
13 stellt die Trennungswirkung dar. Die Konzentration der Teekomponenten
in dem Haupteluat wurde durch HPLC unter Verwendung der UV-Extinktion
bestimmt.
-
Tabelle
13 Konzentration der Teekomponenten in dem Rest des Haupteluats
(nach der Lösungsmittelverdampfung)
-
Beispiel
10 Trennung von EGCG über
Polyamide 11 unter Verwendung eines wässerigen Lösungsmittelgemisches Eine wässerige
Grünteeextraktlösung, die
Catechine und Koffein in einer in Tabelle 14 gezeigten Menge enthält, wurde
als Ausgangsmaterial verwendet. Die Konzentration der Teekomponenten
wurde durch HPLC unter Verwendung der UV-Extinktion bestimmt und
in Gew.-% ausgedrückt.
-
Tabelle
14 Konzentration der Teekomponenten in dem Rest der Ausgangsteeextraktlösung (nach
der Lösungsmittelverdampfung)
-
25
g Polyamide 11 (Kat. Nr. 1.07435.0100, Ursprung Merck, Darmstadt,
Deutschland) mit einer Teilchengröße von 5 bis 40 μm wurden
in 100 ml Wasser suspendiert und der pH auf 6,5 eingestellt. Diese
Suspension wurde in eine Säule
mit einem Innendurchmesser von 3 cm und einer Länge von 8 cm übertragen.
10 ml des obigen Grünteeextraktes
(Tabelle 14), der 0,078 g reines EGCG enthält, wurden auf die Spitze der
Säule aufgebracht.
Eine Wasser/Ethanol-Gradientelution (500 ml Wasser, 600 ml Wasser/Ethanol
(7 : 3 Volumen/Volumen), 350 ml Wasser/Ethanol (6 : 4 Volumen/Volumen),
500 ml Wasser/Ethanol (1 : 1 Volumen/Volumen)) mit einer Fließgeschwindigkeit
von 5 ml/min ergab eine Hauptfraktion von 110 ml (0,072 g), die
0,046 g EGCG enthält.
Die EGCG-Konzentration in dem Haupteluat betrug 0,06 %. Die Ausbeute
des getrennten EGCG, ausgehend von 0,078 g EGCG, in dem Teeextrakt
betrug 59 %.
-
Um
das Harz zu regenerieren, desorbierte die Elution mit 500 ml Ethanol
die übrigen
Catechine. Vor der nächsten
Trennung wurde die Säule
mit 500 ml Wasser konditioniert.
-
Tabelle
15 stellt die Trennungswirkung dar. Die Konzentration der Teekomponenten
in dem Haupteluat wurde durch HPLC unter Verwendung der UV-Extinktion
bestimmt.
-
Tabelle
15 Konzentration der Teekomponenten in dem Rest der Hauptfraktion
(nach der Lösungsmittelverdampfung
-
Beispiel 11 Trennung von
EGCG über
Amberlite XAD-7, Lösungsmittelsystem:
Wasser/Ethanol
-
416
ml Amberlite XAD-7-Harz mit einem mittleren Teilchendurchmesser
zwischen 0,3 und 1,2 mm wurden in eine Laborchromatographiesäule aus
Glas (ECO 25/999 M3V-K von Stagroma AG, Wallisellen, Schweiz) mit
einem Innendurchmesser von 2,5 cm und einer Länge von 100 cm gefüllt. Die
Säule wurde
mit einem Heizmantel ausgestattet und auf 60 °C thermostatiert. Das Harz wurde
gewaschen und mit einem Gemisch aus Wasser/Ethanol (Verhältnis 9
: 1, bezogen auf das Volumen) äquilibriert.
-
Ein
kommerziell erhältlicher
Grünteeextrakt
(„Tea-polyphenole
TP-80" von Zhejang
Zhongke Plant Technical Co. Ltd., Hangzhou, Zhejang, P. R. China),
der Catechine und Koffein in der in Tabelle 16 gezeigten Menge enthält, wurde
als Ausgangsmaterial verwendet. Die Konzentation der Teekomponenten
wurde durch HPLC unter Verwendung der UV-Extinktion bestimmt und
in Gew.-% ausgedrückt.
-
Tabelle
16 Konzentation der Teekomponenten in dem Ausgangsmaterial
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11,2
g des Grünteeausgangsextraktes,
charakterisiert in Tabelle 16, der 4,5 g reines EGCG enthält, wurden
in 112,5 ml entsalztem Wasser gelöst und auf die Spitze der Säule aufgebracht.
Die Catechine wurden mit einem Gemisch aus Wasser/Ethanol (Verhältnis 9
: 1, bezogen auf das Volumen) mit einer konstanten Fließgeschwindigkeit
von 0,6 l/Stunde bei einer Säulentemperatur
von 60 °C
eluiert. Das Elutionsmittel wurde entgast und unter einer Stickstoffatmosphäre vor der
Verwendung gehalten.
-
Nach
einen anfänglichen
Eluat von 1,2 l wurde die Zusammensetzung des Elutionsmittels auf
Wasser/Ethanol 8 : 2, bezogen auf das Volumen, geändert. Diese
Elution mit einer Gesamtmenge von 1,5 l ergab eine Hauptfraktion
von 900 ml, die 2,115 g EGCG enthält. Die EGCG-Konzentration
in der Hauptfraktion betrug 0,245 %. Die Ausbeute des getrennten
EGCG, ausgehend von 4,5 g EGCG, in dem Teeextrakt betrug 47 %. Während des
Experiments veränderte
sich der Druck in dem System von 0,8 auf 1,5 bar.
-
Um
das Harz zu regenerieren, wurde die Elution mit einem Gemisch aus
Wasser/Ethanol 4 : 6, bezogen auf das Volumen, fortgesetzt, wodurch
Ethanol die übrigen
Catechine desorbiert. Vor der nächsten
Trennung wurde die Säule
mit Wasser/Ethanol 9 : 1, bezogen auf das Volumen, konditioniert.
-
Tabelle
17 stellt die Trennungswirkung dar. Die Konzentration der Teekomponenten
in dem Rest der Hauptfraktion (nach der Verdampfung des Lösungsmittels)
wurde durch HPLC unter Verwendung der UV-Extinktion bestimmt und
in Gew.-% ausgedrückt.
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Tabelle
17 Konzentration der Teekomponenten in dem Rest der Hauptfraktion
(nach der Lösungsmittelverdampfung