FI111638B

FI111638B - Menetelmä hydroksimatairesinolin tuottamiseksi puusta

Info

Publication number: FI111638B
Application number: FI20012290A
Authority: FI
Inventors: Arja Kalapudas; Seppo Parhi; Petri Hukka; Helena Korte; Mervi Puska
Original assignee: Hormos Nutraceutical Oy Ltd
Priority date: 2001-11-23
Filing date: 2001-11-23
Publication date: 2003-08-29
Also published as: FI20012290A; EP1446395A1; FI20012290A0; US20040267029A1; ATE334122T1; DE60213447D1; EP1446395B1; ES2263824T3; US7153982B2; DE60213447T2; WO2003044004A1; AU2002338994A1

Description

111638

MENETELMÄ HYDROKSIMATAIRESINOLIKOMPLEKSIN TUOTTAMISEKSI PUUSTA

KEKSINNÖN ALA

i 5 Tämä keksintö koskee menetelmää hydroksimatairesinolikompleksin talteen ottamiseksi puuaineksesta, erityisesti menetelmää hydroksimatairesinoli-kompleksin tuottamiseksi puusta isossa mittakaavassa.

10 KEKSINNÖN TAUSTA

Keksinnön taustan selostamiseksi käytetyt julkaisut ja muu aineistoja erityisesti käytäntöä selvittävät, yksityiskohtia sisältävät yksittäistapaukset on katsottava liitetyiksi hakemukseen viitteiden avulla.

15

Hydroksimatairesinol (HMR), jonka kaava on 9 9 8_ a' H°>y \7· ά A.

h3co och3

0H 0H

20 on lignaani, t.s. ryhmä fenolisia aineita, jotka esiintyvät laajasti kasveissa. Hydroksimatairesinol esiintyy kahtena diastereomeereinä, nimittäin (-) hydroksimatairesinol (myös kutsuttu HMR 2 isomeeriksi) ja (-) allo-• 1 hydroksimatairesinol (HMR 1 isomeeri).

2 111638

Julkaisujen mukaan hydroksimatairesinolilla on arvokkaita terapeuttisia vaikutuksia, ja on ehdotettu käytettäväksi syövän estämiseksi, tiettyjen hormoni-riippuvaisten sairauksien ja/tai kardiovaskulaaristen sairauksien 5 estämiseksi, tai henkilön seerumin enterolaktonitason nostamiseksi. Siten hydroksimatairesinoli on ehdotettu käytettäväksi ruuan lisäaineena tai lääkkeenä (kansainvälinen patenttijulkaisu WO 00/59946). On edelleen huomattu, että HMR 2 isomeeri on biologisesti aktiivisempi kuin HMR 1 isomeeri.

10

Huomattavia lignaanimääriä on löydetty havupuista. Lignaanityypit vaihtelevat eri lajeissa ja lignaanimäärät vaihtelevat puiden eri osissa. Tyypillisiä lignaaneja kuusen (Picea abies) sydänpuussa on hydroksiymatairesinol (HMR), a-konidendriini, konidendriinihappo, 15 matairesinol, isolariciresinol, secoisolariciresinol, liovil, picearesinol, lariciresinol ja pinoresinol (Ekman 1979). Lignaanien kaikkein mnsain yksittäinen komponentti kuusipuussa on hydroksimatairesinol (HMR), noin 60 prosenttia lignaanien kokonaismäärästä, joka esiintyy pääosin ei-konjugoidussa, vapaassa muodossa. Paksujen juurien lignaanipitoisuus on 2-3 20 %. Lignaanit esiintyvät mnsaasti haarojen sydänpuusssa (5 - 10 %) ja kiertyneessä puussa ja eritysesti oksissa, jossa lignaanimäärä voi olla korkeampi kuin 10 % (Ekman, 1976 ja 1979). Nämä pitoisuudet ovat noin satakertaisia verrattuna jauhettuun pellavajauheeseen, joka on tunnettu lignaani-rikkaanaa materiaalina.

25

On ehdotettu, että hydroksimatairesinolia voitaisiin ottaa talteen lylypuun kuiduista. Nämä kuidut ovat lähtöisin runkopuun ja oksien lylypuusta (fraktio ylisuurista hakkeista) ja on tunnettua, että nämä heikäntävät paperin laatua (Ekman, 1976).

30 3 111638

Aikaisemmin kuvatut menetelmät hydroksimatairesinolin ottamiseksi talteen puusta: / i 5 Ekman 1976 ja Ekman 1979 kuvaavat laboratoriouuttamismenetelmää hydroksimatairesinolin ottamiseksi talteen kuusen (Norway spruce) hienonnetusta sydänpuusta. Puuaines uutettiin ensin Soxhlet-laitteella heksaanilla lipofiilisten komponenttien poistamiseksi. Sitten puuaines uutettiin jälleen asetoni-vesiseoksella (9:1) jolloin saatiin raaka lignaaniseos. 10 Hydroksimatairesinolia otettiin talteen kromatografisesti tästä seoksesta.

Freudenberg & Rnof, 1957, kuvaavat puujauheen uuttamista asetonilla ja vedellä. Uute jaettiin eri fraktioihin formamidilla, vedellä ja eetterillä. Hydroksimatairesinol-rikas fraktio jaettiin kahteen isomeeriin (amorfinen (-) 15 hydroksimatairesinol ja kiteinen (-) allo-hydroksimatairesinol) joko kloroformilla ja vedellä tai kiteyttämällä isomeeri (-) hydroksimatairesinol kaliumasetaatti-adduktina lisäämällä alkoholia ja kaliumasetaattia hydroksimatairesinol-rikkaaseen fraktioon, johon molemmat isomeerit sisältyivät.

20

Mitään sopivaa menetelmää HMR:n talteenottamiseksi puusta isossa mittakaavassa ei ole kuitenkaan kuvattu kirjallisuudessa.

Esillä oleva keksintö täyttää suuren tarpeen aikaansaada kätevä menetelmä , · · 25 hydroksimatairesinolin tuottamiseksi puusta isossa mittakaavassa. Uudella menetelmällä on monia etuja verrattuna aiemmin kuvattuihin menetelmiin: - menetelmä käsittää vain muutamia vaiheita, periaatteessa vain uuttamisvaiheen ja muodostuneen hydroksimatairesinol-kompleksin 30 saostusvaiheen (esim. kiteytyksen) 4 111638 - samantapainen liuotin on käytettävissä molemmissa vaiheissa - terveysviranomaisten hyväksymiä liuottimia on käytettävissä molemmissa vaiheissa - ei ole tarvetta jakaa uutetta ei fraktioihin ennen kompleksinmuodostajan t 5 lisäystä - muodostunut kompleksi on sinänsä käyttökelpoinen kaupallisena tuotteena - saadulla tuotteella on riittävän hyvä puhtaus, jotta sitä voitaisiin käyttää lopputuotteena.

10 YHTEENVETO KEKSINNÖSTÄ Tämä keksintö koskee menetelmää hydroksimatairesinolikompleksin tuottamiseksi puusta, jolloin menetelmään sisältyy seuraavia vaiheita a) hienoksi jaetun puumateriaalin uutto polaarisella liuottimellä, ja 15 b) mahdollisesti uutteen konsentroitumen erottamalla ainakin osa liuottimesta.

Menetelmälle on tunnusomaista että c) lisätään uutteeseen aine, joka pystyy muodostamaan kompleksin hydroksimatairesinolin kanssa, ja 20 d) saostetaan hydroksimatairesinol-kompleksi.

KEKSINNÖN SEIKKAPERÄINEN KUVAUS

Suositeltavan vaihtoehdon mukaan uuttamisvaiheessa käytettävä 25 puumateriaali on hienoksi jauhettu kuusipuu, suositeltavasti saatu kuusipuun • · ylisuurista hakkeista. Sellaiset ylisuuret hakkeet sisältävät runsaasti oksapuuta, s.o. rungon sisään menevien haarojen osia ja haarat, jotka ulottuvat rungon ulkopuolelle.

30 5 111638

Sanalla “kompleksi” tarkoitetaan tässä tekstissä erityisesti kiteyttävissä olevaa hydroksimatairesinol-rikasta tuotetta kuten karboksylaatin adduktia, mutta se ei rajoitu tähän.

5 Vaikka prosessi periaatteessa on suoritettavissa niin, että lisätään kompleksinmuodostaja suoraan ei-konsentroituun uutteeseen, s.o. liuokseen, joka erotetaan puuaineksesta, on suositeltavaa poistaa ainakin osa uuttamisvaiheessa käytetystä liuottimesta, koska kompleksin saostus, esim. kiteytys kärsii jos liuos on liian laimea ja erityisesti jos se sisältää suuria 10 vesimääriä, j otka ovat lähtöisin esim. kosteasta puuaineksesta.

Uuttamisessa käytettävä polaarinen liuotin voi olla yksi ainoa liuotin tai liuottimien seos. Polaarinen liuotin on suositeltavasti jokin alkoholi. Erityisesti silloin, kun talteenotettu hydroksimatairesinol on tarkoitettu 15 käytettäväksi ruoan lisäaineena tai lääkkeenä, on edullista, että uuttamisvaiheessa ja saostusvaiheessa käytettävät polaariset liuottimet ovat terveysviranomaisten hyväksymiä.

Uuttamisvaiheessa käytettäviä sopivia liuottimia ovat esimerkiksi puhdas 20 etanoli tai etanolin ja etyyliasetaatin seos.

Jos saostettu hydroksimatairesinolikompleksi on kiteinen hydroksimatairesinolin ja karboksylaatin addukti, sopivia kiteytysvaiheessa käytettäviä liuottimia ovat esimerkiksi puhdas etanoli, puhdas isopropanoli, 25 tai etanolin tai isopropyylialkoholin seos esimerkiksi tolueenin, asetonin tai etyyliasetaatin kanssa. Suositeltavan vaihtoehdon mukaan käytetään samaa alkoholia uuttamisvaiheessa ja kiteytysvaiheessa.

Uuttaminen voidaan suorittaa eräprosessina tai jatkuvana prosessina, jossa 30 puupartikkeleiden ja liuottimen seos sekoitetaan korotetussa lämpötilassa 6 111638 tietyn ajan. Uuttaminen voidaan myös suorittaa kiertoprosessina jossa hienoksi jaettu puumateriaali pannaan painesuodattimeen tai suodatin-tyyppiseen laitteeseen ja esilämmitetty uuttoliuotinta tai -liuotinseosta kierrätetään suodatin-tyyppisen laitteen läpi tietyn ajan.

5

Kompleksinmuodostaja on suositeltavasti karboksylaatti, kuten alkalimetallin, kuten kaliumin tai natriumin, maa-alkalimetallin kuten kalsiumin, tai ammoniumin asetaatti, propionaatti tai butyraatti. Tällaiset karboksylaatit muodostavat kiteytymiskelpoisia addukteja 10 hydroksimatairesinolin kanssa. Erityisesti siinä tapauksessa, että saatu hydroksimatairesinoli on tarkoitettu käytettäväksi elintarvikkeen lisäaineena tai lääkkeenä, kaliumasetaatti on suositeltava kompleksinmuodostaja.

Keksintö kuvataan tarkemmin seuraavan ei-rajoittavan kokeellisen osan 15 avulla.

KOKEELLINEN OSA

Hydroksimatairesinolin uuttaminen puusta 20

Esimerkki 1

Erä-reaktoriin pantiin 200 kg jauhettua puumateriaalia (jauhettu kuusipuuta ylisuurista hakkeista) ja 12001 etanolia. Seos lämmitettiin kiehumispisteeseen 25 ja sekoitettiin 1.5-2.5 tunnin ajan. Seos jäähdytettiin noin 55 °C:eenja etanoliliuos erotettiin puupartikkeleista suodattamalla. Toistettiin saman puumateriaalin uuttamista 6001:11a etanolia samoja prosessiparametreja käyttäen. Kun uuttaminen oli valmis erotettiin etanoli puumateriaalista, molemmat etanoliuutteet yhdistettiin ja konsentroitiin tislaamalla.

30 7 111638

Esimerkki 2 J Kiertomenetelmää käyttäen suoritettiin uuttamista seuraavasti: 5 Painesuodatuslaitteeseen pantiin 65 kg hienoksi jaettua puuta. Lisättiin reaktoriin noin 600 kg etanolia, lämmitettiin noin 73°C:een ja esilämmitetty etanoli kierrätettiin painesuotimen läpi noin 12 tunnin ajan. Etanoliliuos siirrettiin varastosäiliöön ja uuttamisprosessia toistettiin samalla puumateriaalilla samoilla olosuhteilla käyttäen toista 600 l:n etanolierää.

10 Molemmat etanoliuutteet yhdistettiin ja konsentroitiin tislaamalla.

Hydroksimatairesinolin kaliumasetaattiadduktin valmistus

Esimerkki 3 15

Lasireaktoriin lisättiin 3100 g esimerkissä 1 kuvatun uuttamismenetelmän mukaisesti saatua hydroksimatairesinoli-rikasta uutetta (häviö kuivauksessa 60.6 %), 1860 g etyyliasetaattia, 290 g etanolia, 62 g etikkahappoa ja 78 g vettä. Lämpötila säädettiin 25 °C:een ja lisättiin 465 g kaliumasetaattia, 20 ympättiin seosta ja sekoitettiin yli yön 25 °C:ssa. Tuote suodatettiin, pestiin etyyliasetaatilla ja kuivattiin lopuksi vakuumilla 50 °C:ssa. Saanto oli 287 g (18.6 % laskettuna konsentraatin kuiva-aineesta). Tuotteen puhtaus oli 97 % (alue).

t. · · 25 On selvää, että tämän keksinnön kohdetta voidaan soveltaa useissa muodoissa, joista vain muutamat on selostettu tässä. Asiantuntijalle on selvää, että muita tapoja on olemassa, eivätkä ne poikkea keksinnön tarkoituksesta. Kuvatut toteutusmuodot ovat siten luonteeltaan valaisevia eivätkä rajoita keksintöä.

30 8 111638

Kirjallisuusviitteet: R. Ekman, “Analysis of lignans in Norway spruce by combined gas chromatography - mass spectrometry”, Holzforschung 30, 79-85 (1976).

5 R. Ekman, “Distribution of lignans in Norway spruce”, Acta Acad. Abo, Ser.

B, 39:3,1-6 (1979).

Freudenberg K and Knof L, "Lignanes des Fichtenholzes". Chem. Ber. 90, 10 2857-69, 1957.

» » I

{

Claims

111638 , 1. Menetelmä hydroksimatairesinolikompleksin tuottamiseksi puusta, j olioin a) hienoksi jaettu puumateriaali uutetaan polaarisella liuottimella, ja 5 b) uute mahdollisesti konsentroidaan erottamalla ainakin osa liuottimesta, tunnettu siitä, että c) lisätään uutteeseen aine, joka pystyy muodostamaan kompleksin hydroksimatairesinolin kanssa, ja d) saostetaan hydroksimatairesinoli-kompleksi. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aine, joka pystyy muodostamaan kompleksin hydroksimatairesinolin kanssa, lisätään polaarisen liuottimen kanssa vaiheessa b) saatuun konsentroituun uutteeseen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puu on oksapuun suhteen rikastettua kuusipuuta.

4. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetty polaarinen liuotin on alkoholi. 20

5. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uuttamisvaiheessa käytetty polaarinen liuotin on puhdas etanoli tai etanolin ja toisen liuottimen seos.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen • 9 liuotin on etyyliasetaatti.

7. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uuttamisprosessi suoritetaan painesuodatuslaitteessa, jolloin 30 polaarinen liuotin tai liuotinseos kierrätetään puupartikkelikerroksen läpi. 111638

8. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uute konsentroidaan tislaamalla ainakin osa liuottimesta pois.

9. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uutteeseen lisättävä polaarinen liuotin on puhdas etanoli; puhdas isopropyylialkoholi; tai etanolin tai isopropyylialkoholin seos jonkin muun liuottimen, kuten etyyliasetaatin tai asetonin kanssa.

10. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kompleksinmuodostaja on alkalimetallin, maa-alkalimetallin tai ammoniumin karboksylaatti, jolloin hydroksimatairesinolin kanssa muodostettu kompleksi kiteytetään.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kompleksinmuodostaja on kaliumasetaatti. 111638