JP2005027520A

JP2005027520A - カロテノイドの抽出方法

Info

Publication number: JP2005027520A
Application number: JP2003193619A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Tanaka; 裕美田中; Katsuyuki Mukai; 克之向井
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】得られたカロテノイド製品を食品として用いることができる安全性を確保しつつ、しかも効率よく、経済的にカロテノイドを抽出、分離する方法を提供する。
【解決手段】キサントフィルなどのカロテノイドを含有する植物組織などの被抽出物に、ヘミセルラーゼ、セルラーゼ、アラバナーゼ、ペクチナーゼ、プロテアーゼなどの酵素を添加して酵素処理を施した後、有機溶剤を添加してカロテノイドを抽出することを特徴とするカロテノイドの抽出方法。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は食品、飼料、医薬品、化粧品などに用いうるカロテノイドの抽出、分離方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カロテノイドは、植物や微生物など自然界に広く存在する黄色から赤色または紫色を示すポリエン色素である。酸素を分子内に含有するキサントフィルと、含まないカロテン類がある。カロテン類をはじめβ−クリプトキサンチンなどの一部のキサントフィルがプロビタミンＡ活性を有していることが知られている。
【０００３】
近年、カロテノイドは抗酸化作用、発ガン抑制作用を示す植物由来、微生物由来の天然成分として注目されており、今後機能性食品などとしての用途が期待されている（例えば、非特許文献１参照）。従来より抗酸化作用が知られているβ―カロテンをはじめ、最近では特にミカンなどに含まれるβ―クリプトキサンチン、オキアミや赤色酵母に含まれるアスタキサンチン、トマトに含まれるリコピン、とうもろこしなどに含まれるルテインなどが注目されている。今後これら機能性成分の食品や飼料、医薬品、化粧品などへの用途展開が盛んに行われると考えられる。
【０００４】
従来、これら高い機能性を有するカロテノイドを植物や微生物起源から抽出、分離する方法として、有機溶剤を用いる抽出は広く公知であった（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
ＦＲＡＧＲＡＮＣＥＪＯＵＲＮＡＬ、第２９巻第２号、頁２２−２７、２００１年
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５８−８８３５３号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平７−２４２６２１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の抽出方法においては、その抽出効率は低く、多量の溶媒が必要であり経済的にも不利であった。そのため安価な提供が困難であり、β―カロテンやゼアキサンチン、カンタキサンチンなどは市場では合成品が一般的である。また、食品用途にカロテノイドを製造する場合はその有機溶媒の使用種類に制限があり、特許文献２に報告されているようなピリジン、テトラヒドロフランなどの環状親水性有機化合物を用いることは安全性の面から避けざるを得ない。
【０００９】
本発明は、得られたカロテノイド製品を食品として用いることができる安全性を確保しつつ、しかも効率よく、経済的にカロテノイドを抽出、分離する方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、このような課題を解決するため鋭意検討の結果、カロテノイドを含有する被抽出物に酵素を添加し処理することによってその後の有機溶剤を用いた抽出効率が向上、必要量が減少し、カロテノイドを効率的かつ経済的に抽出できる方法を見いだし、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち本発明は、カロテノイドを含有する被抽出物に酵素を添加して酵素処理を施した後、有機溶剤を添加してカロテノイドを抽出することを特徴とするカロテノイドの抽出方法を要旨とするものであり、好ましくは酵素処理に用いる酵素が、糖類加水分解酵素である前記のカロテノイドの抽出方法であり、また好ましくはカロテノイドが、キサントフィルである前記のカロテノイドの抽出方法であり、また好ましくはカロテノイドを含有する被抽出物が、植物組織およびその加工物である前記のカロテノイドの抽出方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明におけるカロテノイドとは、特に限定されるものではなく、例えば、α−カロテン、β−カロテン、γ−カロテン、クリプトキサンチン、アスタキサンチン、カンタキサンチン、ルテイン、ゼアキサンチン、リコピンなど、およびこれらの脂肪酸エステルが挙げられる。脂肪酸エステルとしては、キサントフィルのパルミトイルエステル、ミリストイルエステル、ラウリルエステルなどが挙げられる。
よって、原料となる被抽出物は、これらカロテノイドを含有する植物由来、微生物由来、動物由来の組織、器官およびその処理物であれば特に限定されるものではない。例えば、α−カロテンやβ−カロテンを分離するための原料としてはにんじん、パーム油、ほうれん草などやその加工物を用いることができ、クリプトキサンチンを分離するための原料としてはミカンや柿、マンゴーなどやその加工物を用いることができる。リコピンを抽出するための原料としてはトマトやその加工物などを用いることができる。
【００１３】
原料の形態としては、植物、微生物などをそのまま用いてもよいが、これらに対しすりつぶし、破砕、粉砕、加熱、脱水、乾燥などの物理的処理を行ったものでも良い。これらの処理を行うと酵素処理効率、抽出効率が上がる。原料中のカロテノイドが喪失しにくい条件でこれらの処理を行うことが好ましい。また、原料は水分を多く含む物でも良いし、乾燥された物であっても良い。水分を多く含む物であればそのまま酵素剤を添加すればよいし、乾燥された物であれば酵素剤と一緒に水分を添加して反応を行えばよい。
【００１４】
本発明において被抽出物に添加する酵素は、被抽出物細胞中に含まれる有機物、特に細胞壁などを構成する生体高分子などを分解することができるものであれば特に限定されず、アミラーゼ、グルコアミラーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ、マンナナーゼ、キシラナーゼ、プロテアーゼ、ペプチダーゼ、リパーゼ、マセレーションエンザイム（細胞壁崩壊酵素）などが用いられる。抽出を行う被抽出物に応じて用いる酵素を選択すれば良いが、これらの中でも糖質加水分解酵素であるセルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ、マンナナーゼ、キシラナーゼ、マレーションエンザイムが抽出効率の向上のために好ましい酵素である。被抽出物に添加する酵素剤は、これらの精製酵素を用いてもよいし、これらの活性を示す微生物菌体や培養物、これらの粗精製物を用いてもよい。これらの酵素は単独で用いてもよいし、２種類以上の酵素を混合して用いてもよい。被抽出物に添加する酵素の量は特に限定されず酵素の反応性に応じて添加すればよい。例えば、ペクチナーゼを用いた場合であれば、被抽出物１００ｇに対して１〜１００，０００ユニットであることが好ましく、更に１０〜１０，０００ユニットであることが好ましい。
【００１５】
本発明においては上記酵素を添加したのち、攪拌などにより酵素と被抽出物を均一に混合して酵素反応を進行させる。このときの反応温度としては、酵素が失活せずかつ腐敗の起こりにくい条件、またカロテノイドが喪失しない条件下で行うことが望ましい。具体的には、温度は０℃〜９０℃、好ましくは０℃〜８０℃、さらに好ましくは０℃〜７０℃がよい。反応のｐＨとしては酵素の至適条件下で行うのが望ましいのは言うまでもなく、ｐＨ２〜１２、好ましくはｐＨ２．５〜８とするのがよい。反応時間は使用する被抽出物と酵素の量に依存するが、通常１〜４８時間に設定するのが作業上好ましい。反応の際、この反応物を攪拌しながら反応を行ってもよいし、静置反応でもよい。
【００１６】
酵素処理終了後、次の有機溶媒による抽出工程には酵素処理された反応物をそのままを用いてもよいし、なんらかの加工を行ったものを用いてもよい。具体的には、反応物を固液分離した残さ、固液分離した残さを乾燥させたもの、固液分離せず反応物そのままを乾燥させたものなどを用いてもよい。
【００１７】
本発明において抽出工程に用いる有機溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類、アセトニトリル、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素類、ペンタン、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素類、エーテル類、ピリジン類、ポリエーテル類などが挙げられる。これらのうち、本発明を食品用途に利用する場合は、安全性の観点から、アセトン、エタノール、ヘキサンを用いるのが特に好ましい。これらの有機溶剤は単独で用いてもよいし、混合物を用いてもよい。また有機溶剤に水や界面活性剤などの添加物を加えることもできる。
【００１８】
抽出に用いる有機溶剤の量としては、特に限定されず被抽出物からカロテノイドを抽出するのに十分な量であればよい。具体的には、被抽出物の固形分重量に対して０．５〜１００倍、好ましくは１〜５０倍がよい。
抽出の温度は使用する溶剤の沸点にもよるが、例えばアセトンを用いた場合では、好ましくは０℃〜６０℃がよい。抽出温度がこの範囲以下であれば抽出効率が低下し、またこの範囲以上であれば溶剤の揮発をもたらし、またエネルギー使用量が増えるのみである。抽出時間は特に限定されないが、抽出効率と作業性から好ましくは１０分〜２４時間がよい。
【００１９】
なお、抽出操作は１回のみの回分操作に限定されるものではない。抽出後の残査に再度新規な溶剤を添加し、抽出操作を施すこともできるし、抽出溶剤を複数回被抽出物に接触させることもできる。すなわち、抽出操作としては、回分操作、半連続操作、向流他段階接触操作のいずれの方式も使用可能である。また、ソックスレー抽出、還流抽出など公知の抽出方法を使用してもよい。
抽出後の残さの分離除去も公知の方法で行えばよく、具体的には吸引濾過、フィルタープレス、シリンダープレス、デカンター、遠心分離器、濾過遠心機などを用いればよい。
【００２０】
このようにして得られたカロテノイド抽出液はその後濃縮やカラムなどによる精製、乾燥、粉末化、担体への混合などの処理を行うことにより、食品、飼料、医薬品、化粧品その他生活用品に用いることができる。
【００２１】
【実施例】
以下に本発明の実施例を記す。例として、本発明を用いたミカンジュース粕からのβ−クリプトキサンチンの抽出とにんじんからのβ−カロテンの抽出について記す。本発明はこの実施例にその範囲を限定するものではない。
なお、β−クリプトキサンチン含量の測定は、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を用いた。ＨＰＬＣ装置として、島津製作所製ＬＣ−１０Ａを用い、ウォーターズ社製ＲｅｓｏｌｖｅＣ１８（φ３．９×１５０ｍｍ）カラムを接続し、メタノールを等量加えた試料を導入した。移動相には、メタノール：酢酸エチル＝７：３、カラム温度３０℃、流速１．０ｍｌ／ｍｉｎ、検出波長４５０ｎｍで分析を行った。
【００２２】
β−カロテン含量の測定は、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を用いた。ＨＰＬＣ装置として、島津製作所性ＬＣ−１０Ａを用い、ウォーターズ社製ＲｅｓｏｌｖｅＣ１８（φ３．９×１５０ｍｍ）カラムを接続し、メタノールを等量加えた試料を導入した。移動相には、メタノール：酢酸エチル＝７：３、カラム温度３０℃、流速１．０ｍｌ／ｍｉｎ、検出波長４５０ｎｍで分析を行った。
【００２３】
実施例１
ミカンから果汁を絞った後の残さ（ミカンジュース粕、水分率約９０％）７０ｇに、食品加工用ペクチナーゼ酵素剤スミチームＰＸ（新日本化学工業株式会社製、ペクチナーゼ活性５，０００ｕ／ｇ、アラバナーゼ活性９０ｕ／ｇ）０．１ｇとセルラーゼ、ヘミセルラーゼ酵素剤であるセルラーゼＹ−ＮＣ（ヤクルト薬品工業株式会社製、セルラーゼ活性３０，０００ｕ／ｇ）０．１ｇを添加し、よくかき混ぜて室温で８時間静置反応を行った。この反応液を遠心分離し、上清を除去した後、エタノール１００ｍｌを加えて１０分、３０分、または６０分攪拌しカロテノイドの抽出を行った。抽出後固液分離してエタノールを回収し、これのβ−クリプトキサンチン含量を測定した。各抽出時間で抽出したエタノール抽出液中のβ−クリプトキサンチン含量の結果を、図１に示す。
【００２４】
実施例２
実施例１と同様に酵素処理を行った後エタノールによる抽出を行った。ただし、用いるエタノール量を５０ｍｌとして行った。得られたエタノール抽出液中のβ−クリプトキサンチン含量の結果を、図１に示す。
【００２５】
比較例１
ミカンから果汁を絞った後の残さ（ミカンジュース粕、水分率約９０％）７０ｇを凍結乾燥し、これにエタノール１００ｍｌを加えて１０分、３０分、または６０分攪拌しカロテノイドの抽出を行った。抽出後固液分離してエタノールを回収し、これのβ−クリプトキサンチン含量を測定した。各抽出時間で抽出したエタノール抽出液中のβ−クリプトキサンチン含量の結果を、図１に示す。
【００２６】
図１の結果より、ミカンジュース粕からβ―クリプトキサンチンを抽出するにあたり、本発明を利用することによって用いる溶剤の量が１／２でも本発明を用いない場合の１．５倍以上のカロテノイドを抽出できることが示され、また溶剤の量が同じ場合は同量のβ―クリプトキサンチンを抽出するための時間が１／６以下に抑えられることが示された。
【００２７】
実施例３
ミカンから果汁を絞った後の残さ（ミカンジュース粕、水分率約９０％）７０ｇに、食品加工用ペクチナーゼ酵素剤スミチームＰＸ（新日本化学工業株式会社製、ペクチナーゼ活性５，０００ｕ／ｇ、アラバナーゼ活性９０ｕ／ｇ）０．１ｇとセルラーゼ、ペクチナーゼ、プロテアーゼ酵素剤であるドリセラーゼ（協和発酵工業株式会社製、セルラーゼ活性８００ｕ／ｇ、プロテアーゼ活性１０，０００ｕ／ｇ、ペクチナーゼ活性３００ｕ／ｇ）０．１ｇを添加し、よくかき混ぜて室温で８時間静置反応を行った。この反応液を凍結乾燥した後、アセトン１００ｍｌを加えて１０分、３０分、または６０分攪拌しカロテノイドの抽出を行った。抽出後固液分離してアセトンを回収し、これのβ−クリプトキサンチン含量を測定した。各抽出時間で抽出したアセトン抽出液中のβ−クリプトキサンチン含量の結果を、図２に示す。
【００２８】
実施例４
実施例３と同様に酵素処理を行った後アセトンによる抽出を行った。ただし、用いるアセトン量を５０ｍｌとして行った。得られたアセトン抽出液中のβ−クリプトキサンチン含量の結果を、図２に示す。
【００２９】
比較例２
比較例１と同様に凍結乾燥を行った後アセトンによる抽出を行った。ただし、用いるアセトン量を１００ｍｌとして行った。得られたアセトン抽出液中のβ−クリプトキサンチン含量の結果を、図２に示す。
【００３０】
図２より、ミカンジュース粕からβ−クリプトキサンチンを抽出するにあたり、本発明を利用することによって用いる溶剤の量が１／２でも本発明を用いない場合の１．５倍以上のカロテノイドを抽出できることが示され、また溶剤の量が同じ場合は同量のβ−クリプトキサンチンを抽出するための時間が１／６以下に抑えられることが明らかになった。
【００３１】
実施例５
にんじん（フードプロセッサーにてピューレ状にしたもの）１００ｇに、食品加工用ペクチナーゼ酵素剤スミチームＰＸ（新日本化学工業株式会社製、ペクチナーゼ活性５，０００ｕ／ｇ、アラバナーゼ活性９０ｕ／ｇ）０．２ｇを添加し、よくかき混ぜて室温で１６時間静置反応を行った。その後これを凍結乾燥し、アセトン１００ｍｌを加えて１０分、３０分、または６０分攪拌しカロテノイドの抽出を行った。抽出後固液分離してアセトンを回収し、これのβ−カロテン含量を測定した。各抽出時間で抽出したアセトン抽出液中のβ−カロテン含量の結果を、図３に示す。
【００３２】
実施例６
実施例５と同様に酵素処理を行った後アセトンによる抽出を行った。ただし、用いるアセトン量を５０ｍｌとして行った。得られたアセトン抽出液中のβ−カロテン含量の結果を、図３に示す。
【００３３】
比較例３
にんじん（フードプロセッサーにてピューレ状にしたもの）１００ｇを凍結乾燥し、これにアセトン１００ｍｌを加えて１０分、３０分、または６０分攪拌しカロテノイドの抽出を行った。抽出後固液分離してアセトンを回収し、これのβ−カロテン含量を測定した。各抽出時間で抽出したアセトン抽出液中のβ−カロテン含量の結果を、図３に示す。
【００３４】
図３より、にんじんからβ−カロテンを抽出するにあたり、本発明を利用することによって用いる溶剤の量が１／２でも本発明を用いない場合の２倍以上のカロテノイドを抽出できることが示され、また溶剤の量が同じ場合は同量のβ−カロテンを抽出するための時間が１／６以下に抑えられることが明らかになった。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、カロテノイドを含有する被抽出物に対し酵素処理を施したのち有機溶剤で抽出することを特徴とするカロテノイドの抽出方法であり、本発明によれば、次のような効果が奏される。
（１）カロテノイドを抽出するために被抽出物に加える溶剤量を等量とした場合、抽出されるカロテノイド量が大幅に増加される。
（２）カロテノイドを抽出するために被抽出物に加える溶剤量を大幅に減らすことができ、操作性、経済性が向上する。
（３）カロテノイドを抽出するための抽出時間を大幅に減らすことができ、操作性、経済性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１，２および比較例１における抽出溶液中のβ−クリプトキサンチン含量の変化を示す図である。
【図２】実施例３，４および比較例２における抽出溶液中のβ−クリプトキサンチン含量の変化を示す図である。
【図３】実施例５，６および比較例３における抽出溶液中のβ−カロテン含量の変化を示す図である。

Claims

カロテノイドを含有する被抽出物に酵素を添加して酵素処理を施した後、有機溶剤を添加してカロテノイドを抽出することを特徴とするカロテノイドの抽出方法。
酵素処理に用いる酵素が、糖類加水分解酵素である請求項１記載のカロテノイドの抽出方法。
カロテノイドが、キサントフィルである請求項１または２記載のカロテノイドの抽出方法。
カロテノイドを含有する被抽出物が、植物組織およびその加工物である請求項１乃至３のいずれかに記載のカロテノイドの抽出方法。