JP3095241B2 - 揮発性油のマイクロ波抽出法及びそのための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マイクロ波エネルギーを用いた生物材料か
らの溶解性天然生成物の抽出法及びそのための装置に関
係する。

〔従来の技術〕

米国特許、4,464,402Gannonの例の様に、脂肪と油を
含む穀類を、マイクロ波加熱による乾燥後、無用物を除
き、油を抽出する各段階を伴う種々のマイクロ波利用技
術が記載されている。Z.Lebensm Unters Forsch184:274
−276GauzlerおよびSalgoの例の様に、抽出媒体加熱の
ため、穀類および種子にも、マイクロ波処理が行われて
いる。これら実験の中で、抽出用溶剤媒体の加熱のた
め、照射が主として用いられた。

その後、溶剤抽出を行う、抽出プロセスを一切伴わな
い食品のマイクロ波乾燥は、米国特許4,554,132Collins
により、開示されている。

やしの実酵素をマイクロ波照射により不活性化し、パ
ームオイルの溶剤抽出を伴う方法は、英国特許1,209,67
5において開示されている。

水分、および任意に溶剤が存在する状態で、タバコあ
るいは茶等のある組織表面に対し、芳香成分および香り
の移動を促す、マイクロ波に関し、カナダ特許987,993H
eitcamp等が、記載されている。

Heitcamp等は、芳香あるいは香り成分の、抽出媒体中
への強化抽出法を示していない。

さらに、Craveiro等は、Flavour and Fragrance Jour
nal,1989年４月号43−44ページ中で、気流中で、マイク
ロ波エネルギーにさらされた植物からの、揮発法による
生産を登録している。

Journal of chromatography1986年371号、299−360ペ
ージ中で、Ganzler,SalgoおよびValko等は、有機燐酸塩
殺虫剤、減量食品および天然脂肪サンプル向け、マイク
ロ波サンプル準備を開示した。乾燥したサンプル物質
が、微粒子になるまで粉砕され、有機媒体中に、懸濁状
態におかれた。Ganzlen等の方法は、乾燥したサンプル
物質の腺から成るおよび導管より成る物質が、マイクロ
波処理に先立ち、機械的に破壊されて了う抽出について
述べている。この方法は、撥発性油の損失を生じさせ、
不必要な物質が得られることになる。この方法は、周知
の抽出技術である、長時間にわたる遠心分離を必要とす
る。さらに、この方法は、サンプルおよび溶剤の懸濁液
が、冷却され、その後、マイクロ波に再度さらされるこ
とを意味する。これにより、抽出環境の加熱が、抽出用
溶剤あるいは、揮発オイルの回収を一切伴わずに生じ
る。

蒸留法および溶剤抽出法は、技術的に良く知られる
が、高温による制約を受け、幾つかの有機溶剤を用いる
際に危険を伴い、非汚染生成品を生産する場合、不適当
となる。

それ故、従来法の固有の制約条件および不都合点を一
切伴わずに、マイクロ波照射により、細胞質生物物質中
に含まれる揮発性オイルおよびその他有用物質の、最大
限の歩どまりおよび回収率を上げるための抽出法および
装置へのニーズが存在する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の抽出技術につきものの危険を伴わず、より撰択
的、有効且つ迅速な、例えば植物摂取あるいは局部利用
等の人間の利用に限定されず、本発明により、種々の天
然物質向け、抽出手順が、示される。

本発明は、後記のごとき適当量の適当な非水性有機溶
剤あるいは抽出用溶剤と接触した生物材料の腺系および
場合により管系において、急激な温度上昇を生じさせる
ためにマイクロ波エネルギーを用いる。

本発明の１つの側面は、このような揮発性油を含有す
る生物材料から揮発性油を得る方法を提供し、この方法
は、実質的に無傷の腺系を有する生物材料源を用意する
段階を含んで成り、ここで生物材料はマイクロウエーブ
エネルギーによる揮発性油の抽出を可能にするのに十分
な水分含量を有する。この方法において、生物材料は、
揮発性油用の非水性抽出剤に取り囲まれる。次いで、こ
の生物材料は、マイクロ波エネルギー源にさらされ、生
物材料と非水性抽出用溶剤との間で、分別的加熱の影響
を受け、これにより生物材料より揮発性油をしぼり出さ
れ、一方、このしぼり出された揮発性油が生物材料より
抽出される温度以下の温度まで、非水性抽出用溶剤と共
に生物材料からしぼり出された揮発性油を冷却する。こ
のプロセス中には、溶剤中の抽出された油から残留生物
材料を分離してそして油を回収することを含むことがで
きる。

特に好都合な方法は、非水性有機抽出用溶剤中に、油
を含む細胞性材料を有する生物材料源を浸漬し、該材料
源はマイクロ波処理の際に腺系を破裂させるのに十分な
量の水分と、実質的に無傷の腺系を有する。それ故、材
料源は、マイクロ液エネルギー源にさらされ、腺系を破
裂させ、生物材料より有機抽出用溶剤中に揮発オイルを
しぼり出す上で十分な程度まで、生物材料の温度を上昇
させる。

有機抽出用溶剤中での揮発オイルの回収後、生物材料
より抽出される揮発性油は、非水性有機抽出用溶剤によ
り冷却される。さらに、第１のの抽出段階で抽出された
揮発性油を含む抽出用溶剤に追加の生物材料源が添加さ
れ、そして、揮発性油をしぼり出し、分散させる様に抽
出用溶剤中に含まれる生物材料の腺系を、破裂させるた
め、生物材料の温度を上昇させる上で十分なマイクロ波
エネルギー源により生物材料と抽出用溶剤との混合物が
処理される様に、さらされる。これは、数回繰り返され
る。次の段階において、揮発性油は、さらに、これによ
り得られる抽出剤から分離される。

特に好都合な具体化例においては揮発性油の濃縮され
た抽出物は、この抽出に通常必要とされる溶剤量を減じ
て得られる。これにより、抽出用溶剤が、繰り返して用
いられ、溶剤使用量が、減じ、結果的に、より経済的で
有用な操作が得られる。

その他の手順とは、著しく異なり、本発明において
は、マイクロ波エネルギーが、溶剤と比較して優先的に
処理されるべき物質により吸収され、これにより、生物
材料よりしぼり出される油が、周囲を取り囲む溶剤によ
り、直ちに冷却され、この結果、劣化に対し敏感な物質
およびオイルが生物材料のマイクロ波処理による加熱さ
らされることを防止する。

それ故、発明者のプロセスは、“冷却プロセス”とな
り、このプロセスでは、溶剤媒体は、マイクロ波エネル
ギーの溶剤による吸収により加熱されず、用いられるマ
イクロ波エネルギーのほぼ全てが、処理される物質に向
けられる。抽出物と、生物との間の明白な温度差は、油
が抽出用溶剤に向け移動する様に促す。

抽出用溶剤は、技術上有用と認められる、適当な有機
溶剤、例えば、ヘキサンあるいはその他かかる適当な非
水性有機脂肪族化合物有機物等のアルカンより、撰定出
来る。一般に、かかる物質は、“マイクロ波透過”物質
と呼ばれ、即ち、かかる物質は加熱されず、あるいは分
子間双極子モーメントの欠如により、マイクロ波照射に
際し、顕著なマイクロ波エネルギー吸収が生じない。こ
れにより細胞質の生物物質から抽出されたオイルの冷却
が行われる共生溶剤の使用も可能となる。抽出用溶剤
は、ほぼゼロと28との間の静誘電率を持つか、あるい
は、マイクロ波源のマイクロ波周波数に対し、透過性を
持たなければならない。

生物物質が、水分を実質上欠く場合、マイクロ波処理
に先立ち、マイクロ波に対し、透過性を持たない溶剤、
即ち有効双極子モーメントを有する溶剤を組み込むこと
により、物質の再水和あるいは再溶解が達成可能となる
これらの溶剤中には、例えば、メタノール、エタノール
および溶剤混合物等が含まれる。

部分的に透過性を有する有機溶剤が用いられる場合、
マイクロ波処理中、溶剤の温度は、生物物質の、および
特に、抽出オイルの温度以下に引き続きとどまる。これ
により、オイル含有物質が、冷却される。これにより、
抽出用溶剤中へのオイルの移動も確実に行われる。

本発明のもう１つの局面は、分留オイル抽出物を得る
ため、単独の抽出用溶剤あるいは、２つ以上の適当な調
和抽出用溶剤を、同時に、何れかとして抽出媒体システ
ムを用いる点にある。

処理すべき物質として、個々の微粒子より成らない物
質を用いることにより、揮発オイル抽出にとり、当然第
一義的な必要性を有する、腺から成るおよび導管から成
る組織の実質的に非撰択的な変化に帰着する、微細に粉
砕されるか、あるいは微粒子より成る、乾燥物質の使用
に、従来技術が依存していることに、出願者は、気付い
た。物質片のほぼ全体、または、可成り大きい物質片を
用いることにより、腺から成るおよび導管より成る組織
の破壊が、防止され、これにより、所要生成物のより回
収率の高い、および有用な抽出が可能となる。

ここで用いられる、腺から成る組織は、種々の分泌作
用、即ち、みつ腺分泌作用に関係する、器官として参照
される。導管より成る組織は、分泌液の輸送用チャンネ
ルとして参照される。一般に、生物物質からの抽出向け
揮発オイル中には、腺から成る組織中にある、揮発性植
物油が含まれる。かかるオイルは、生物物質に必須の芳
香あるいは臭いを伴い、香水および香料に用いられる。
良く知られている様に、揮発オイル即ち、揮発性植物油
は、綿実油、亜麻仁油、あるいはココナッツ油等の不揮
発性オイルとは、揮発性オイルが、脂肪酸のグリセリン
化合物となる点で、区別される。

本発明は、例えば、芳香付けおよび芳香用植物、およ
び動物組織等のその他の組織等、多くのタイプの組織に
適用可能となる。植物の例中には、カナダペッパーミン
ト、やはずのまた等の海草、タマネギ、ニンニク等の種
々のタイプの野菜が含まれる。動物組織の場合、肝臓、
腎臓、卵黄等、あるいは、いそぎんちゃく、なまこ、お
よび甲穀類（例えば、ロブスターあるいはその他の貝類
・甲穀類魚類等）、温水および冷水魚類（例えばます）
が、色素、オイル等の抽出に用いられる。発明の１つの
望しい応用は、薬用および人間用の望しい酸、例えばオ
メガ−３およびオメガ−６オイル等の揮発オイル源とな
る肝臓等の魚類の構成要素からの、所要のオイルの抽出
に関連する。

本発明は、１台以上のマイクロ波照射器より成る、生
物物質からの精油およびその他物質の抽出用装置も規定
し、処理のため、マイクロ波照射による、生物物質と抽
出用溶剤との混合物供給用手段も含む。さらに、処理済
み混合物からの溶液分離および濾過済み溶液からの抽出
用溶剤除去手段も規定される。

マイクロ波照射器は、例えば、約200ないし10,000ワ
ットの出力定格、および約2,000ないし30,000MHzの範囲
内の周波数等、利用可能な既知のパラメーター内で作動
可能となる。照射時間の極く僅かの変化が、吸収時の変
化を補正するために必要となるために、物質の構成要素
により、ある程度まで吸収される、マイクロ波スペクト
ルの範囲内の波長を、用いることが出来る。幾つかの照
射器等のかかる装置は、これによる生物物質の照射向け
に、同時に、供することが出来る。

装置は、有機溶剤と共用可能な、適当物質向け溶剤貯
蔵器、溶剤投入口およサンプル投入口装置を供する。混
合物は、ポンプ等の適当な手段により、照射器中に、あ
るいは照射器を通して供給され、その後、残留植物の除
去のため、例えば、濾紙による濾過段階、テフロン（T
M）ふるい分け等の濾過装置中に入る。さらに、装置中
には、処理対象のサンプルに由来する水分を除去する手
段も含められる。かかる手段中には、別個の段階とし
て、あるいは、例えば、濾過手段中に組み込まれる、こ
の目的向けの、例えば、適当な乾燥剤が含まれる。

物質は、オイル物質からの溶剤の分離のため、例え
ば、回転式気化器等の、セパレーターに、ポンプ流送す
ることが望しい。さらに、溶剤は、溶剤を濃縮するため
の技術に用いられる場合等のコンデンサーを通過する。

これら技術に用いられる手段は、ここで言及される物
質の“通過”が、例えば、マイクロ波処理向け、ガラス
チュービング、テフロン（TM）、石英あるいはその他マ
イクロ波透過機器等の適切な接続配管の利用により、達
成される。さらに、配管中には、ガラスあるいはテフロ
ン製等の止めコックが含まれる。

本発明を全体的に、この様に記述する際に、望しい具
体化を例証する、添付図に対し、参照が、ここで行わ
れ、且つ、ここで、 第１図は、本発明にかかる装置の図解的表示となる。

この方法に関連して、マイクロ波照射プロセスは、一
般に、下記の様に行われる。即ち、マイクロ波照射線
が、マイクロ波透過抽出媒体中を自由に透過し、生物物
質の内部の腺から成るおよび導管から成る組織に達する
ことが出来る（マイクロ波透過媒体は、例えば、水（80
4）等の、大きな誘電率の物質と比較して、例えば、ヘ
キサン（1.9）、四塩化炭素（2.2）および炭酸（０℃、
50気圧で、1.6）等の非常に静的な誘電率、即ち、有効
双極子モーメントを有しない媒体として、規定出来
る）。これらのマイクロ波照射線の再分化部分は、生物
物質により吸収される。吸収効率は、抽出プロセスが、
実施される時点での物質の含有水分（あるいは、付加吸
収構成要素）に大きく関係する。結果として、腺から成
るおよび導管から成る組織において、顕著となる、物質
内部での、急激な温度上昇が生じる。内圧が、細胞壁の
膨張能力を越え、これにより、細胞レベルで爆発を引き
起こすまで、温度は、上昇を続ける。細胞内に位置する
物質は、自由に細胞より流出して、温度が低く、オイル
を捕捉し、溶解する、周囲を取り囲む媒体に向け移動す
る。固形生物物質は、その他の天然生成物抽出の場合と
同様の方法で、処理される生成溶液の濾過等により、除
去可能となる。

供給物質と接触するあるいは、これを浸漬するために
用いられる、抽出用溶剤量は、広範に変化するが、通
常、生物物質を完全に物理的におおい、所要の構成要素
のほぼ全てを抽出するのに十分な量となる。抽出用溶剤
対供給物質の比率（L/kg）は、例えば、約1:1より約20:
1となる。

新鮮な状態で、抽出された植物の電子顕微鏡写真検査
により、例えば、カナダペッパーミントの腺組織の内部
構造における破壊程度は、20秒間のマイクロ波照射抽出
が、２時間の従来の蒸留および６時間のSoxhlet抽出プ
ロセスの場合と同様の規模を持つことが、明らかになっ
た。例えば、２ないし３分間の比較的短期間の抽出が、
変更出来、これにより、抽出媒体に基づく透過力が制御
可能となるため、電子顕微鏡写真は、得られる抽出の優
れた特性の説明も行っている。溶剤として、例えば、ヘ
キサンを用いる、ペッパーミントからの揮発性植物油の
場合、短い抽出期間は、抽出用溶剤の到達する植物内に
存在する色素およびその他の不都合な構成要素を妨げ
る。本発明の場合と比較して、最終メッシュサイズが非
常に決定的な要素となり、特別のステップを含む、従来
の蒸留およびその他の抽出プロセスにおいては、粉砕さ
れた物質が用いられる。本発明により得られる抽出物
は、蒸留生成物よりも遥かに彩色の程度が低いため、直
接的な目視検査は、この現象を立証している。

本発明により、厳密な方法で、分留抽出物を得るた
め、単独の抽出用溶剤あるいは２種類以上の抽出用溶剤
の溶液として、また同時にの何れかとして、抽出媒体シ
ステムを用いる、且つ、同一機器の利用の可能性が、現
実化された。現行技術は、高価で、時間を要する、独立
した蒸留プロセスを必要とする。また、種々の広範な計
測化も必要となり、遥かに多額の投資に帰着する。本発
明により、生産者が、同一機器を用い、現行技術により
要求されるよりも、より少い時間で、同一現場で、一連
の抽出および分留を、実施出来る。

マイクロ波照射線により、オイルを抽出するため、物
質に照射するために必要な時間は、多様な植物あるいは
その他の生物物質により、変動する。代表的な時間は、
約10秒より100秒までとなる。水が、マイクロ波照射線
吸収に、非常に有効となるため、照射時間も、供給物質
の含水率により変化する。物質の含水率は、約25パーセ
ントより、約90パーセントまでとならなければならな
い。本抽出法は、連続プロセス向けだけでなく、バッチ
プロセス向けに使用可能となる。

蒸留、逆浸透、優先抽出、クロマトグラフィー等によ
り、求められる場合、抽出生成物が、抽出用溶剤より回
収可能となる（ふるい分け、濾過あるいは遠心分離によ
る等、残留固形植物からの分離後）。適当な回収技術
が、この技術にとり有効なものとして知られている。消
耗した抽出用溶剤フェーズは、それ以上の浄化を伴わず
に、再循環される。

ここで、マイクロ波放射による抽出が用いられる、下
記の様に規定される本発明の諸例に対し、参照が為され
る。ここで規定される様な特別な方法による、種々の物
質の腺から成るおよび導管から成る組織の破壊は、改善
が図られている。この改善の中には、例えば、従来の抽
出プロセスに較べた場合の歩どまり向上、抽出物の品質
改善、所要時間および生産コスト減少（人件費減少およ
び操業コスト減少）、原料コスト減少（原料準備コスト
減少による）、オペレーション項目減少およびプロセス
に関連する危険項目減少（運転員および施設に対する）
あるいは、これらの組み合わせが、含まれる。これらの
例は、例証的、且つ代表的ではあるが、余すところの無
い、あるいは限定的なものではない。

例１ 比較のため、微細に粉破した、新鮮な状態で収穫した
植物組織に基づき、約0.3パーセントの歩どまりで、２
時間の蒸留により、ペッパーミント（メンサピペリタ）
の揮発性植物油が得られた（２回の特別蒸留実験で、0.
264パーセントと0.290パーセントの歩どまりが得られ
た）。

本発明のために、新鮮な状態で収穫された、ペッパー
ミント植物組織が、個々の微粒子から成る状態ではな
く、約１センチサイズに成形され、これにより、腺から
成る細胞の大部分が損傷を受けない状態におかれた。各
100グラムの３つのサンプルが、開放容器中に入れら
れ、その中に、室温で、マイクロ波透過ヘキサン250ミ
リリットルが注がれ、これにより、物質が浸漬された。
これらのサンプルは、マイクロ波照射を受け、マイクロ
波透過ヘキサンとペッパーミント植物組織との間で、差
動加熱を生じさせた。照射時間は、625ワットおよび2,4
50MHzで40秒間となった。照射の結果、腺から成る細胞
は、組織内に包含されるオイルを、ヘキサン中に、冷却
のため、破壊、拡散させた。次に、残留ミント組織は、
粗いフィルターペーパーで除去され、ヘキサン中に抽出
されたミントオイルは、後で、真空中での蒸発法によ
り、ヘキサンより回収された。このミント植物は、２時
間の蒸留に匹敵する歩どまりで、オイルを生成した。こ
れらのマイクロ波抽出実験は、0.474,0.343、および0.2
96パーセントの歩どまりを示した。歩どまりは、この場
合、重量比で80パーセントの供給物質の、残留含水率に
依存する。

ここに挙げた例より得られた、マイクロ波抽出物の品
質は、プレゴンの含有パーセントの低さ、およびメント
ールおよびメントンの含有パーセントの高さにより実証
される様に、蒸留抽出物の場合よりも優れていた。販売
収益に重点を置いた要因は、本発明の経済上の有位性を
実証するために用いられた（第Ｉ表）。マイクロ波抽出
オイルが、高品位である（しかも市場価値が高い）にも
かかわらず、第Ｉ表中でのコスト比較に際しては、この
点が無視される。第Ｉ表中では、正味の収益要因（ある
いは、コストと販売収益期待値との間の差）は、従来型
の蒸留法の場合のほとんど２倍となった。言い換えれ
ば、第Ｉ表は、本発明の使用が、この特定の場合におい
て、現行の蒸留プロセスの結果を、94パーセント上廻
る、純益につながることを、示している。

例２ 例２は、蒸留抽出物と比較した場合の、抽出物含有量
の変化特性に関し、もう１例の植物に関する特別データ
を示す。

カナダで得られた、90パーセントの水分含有率を有す
る、海パースリィ（パセリ）の腺から成る組織が、ほぼ
無傷で残る様に、約2.5センチサイズの小片にカットさ
れた。80パーセントの水分含有率を有する、同様にカッ
トされた各100グラムの物質サンプルが、250ミリリット
ルのヘキサン中に浸漬され、40,50あるいは60秒間、マ
イクロ波エネルギー（出力625ワット、周波数2450MHz）
にさらされた。

カットされた物質（90パーセント水分含有率）の比較
用サンプルが、90分間、蒸留を受けた。次に、蒸留され
たオイルあるいは、ヘキサン中に抽出されたオイルの比
率が算定された。重要な構成要素である、アピオール
が、ガスクロマトグラフィにより、供給物質中および抽
出オイル中で決定された。結果は、第II表中に示され
る。

海パースリィ揮発性植物油の市場価値は、アピオール
含有量に大きく左右される。第II表は、蒸留法の場合と
比較して、本発明により得られる揮発性植物油中のアピ
オール含有量の優位性を示している。

第II表は、本発明の使用が、やや小さくなる（25パー
セントだけ減少）揮発性植物油抽出率につながることも
示すが、アピオール含有量により決まるその品質は、逆
に大きくなる（15パーセント増加）。さらに、第II表の
マイクロ波抽出結果は、80パーセントのみの残留水分含
有率を含む海パースリィにより得られ、一方蒸留実験
は、90パーセントの残留水分含有率を含む物質に対し実
証された。その低減コスト（重量ベース当りで販売され
る）と、そのアピオール含有量低減（水が蒸発する際
に、水が、水とともにアピオールを持ち去る）のため、
マイクロ波抽出向け物質は、安くつくことになる。マイ
クロ波抽出プロセスが、アプオール抽出歩どまりを改善
するだけでなく、初期のアピオール含有率が減少した状
態の植物により、この歩どまり改善を果たしたことは、
注目に値する。これは、本発明を用いた場合に得られ
る、正味の“付加価値”を、明瞭に示す。結果として、
本発明により、比較的大きい正味収益が、（２つの要
因、即ち、原料供給コスト低減、および生産要因落ち込
みを上廻る、高価格抽出物の組み合わせにより）得られ
る。

例３ 西洋杉の蒸留スージャ オクシデンタリス（Thuja oc
cidentalis）は、低揮発性の構成要素のその含有率上昇
が問題となる、揮発性植物油を生産する。この問題を直
すため、抽出プロセス時間を短縮するか、あるいは、そ
の後の分留蒸留プロセスを継続する必要がある。前者
は、高くつく歩どまり減少を意味し、一方後者は、生産
コスト上昇と２倍以上の生産時間を意味する。単独蒸留
生成物向けに必要となる時間をなお下廻る全体生産時間
で、これにより２つの蒸留分が得られる方法で、これら
問題を軽減するため、本発明を用いることが出来る。さ
らに、この２段抽出により得られる、軽質のあるいはヘ
キサン留分は、重質の不都合となる構成要素の少い含有
量により、純粋度が大きいため、より高い市場価値を有
する。

第III表は、ステトによる、これら特性を示す。これ
ら試験に際し、１つの実験で、新鮮な状態の西洋杉の材
料が、２時間の従来型の蒸留プロセスにさらされ、ある
いは、同一材料に関し、同時に、エタノール中に浸漬す
る一方の処理とヘキサン中に浸漬するもう一方の処理と
なる、２種類の30秒間のマイクロ波照射処理にさらされ
た。第III表中のデータは、ガスクロマトグラフィによ
る分離手順（適正な温度プログラム化による、タイプDB
−５の融合シリカコラムに関する）より決定され、採取
された、蒸留による揮発性植物油サンプルの10種類の主
要構成要素に関して、標準化される。このGC手順は、与
えられた揮発性植物油の含有率を評価する上で、通常手
段となる。ヘキサン抽出の場合、一層処理コストを低減
させ、且つ植物の導管から成る組織が、既に、最初のマ
イクロ波処理に際し破壊されたことを考慮に入れ、２番
目のマイクロ波処理の出力は、（625ワットより）312.5
ワットに減じられた。エタノール中に浸漬中、既に、マ
イクロ波照射にさらされた物質の蒸留継続が、第III表
に示されるヘキサン抽出物と同様の含有物の、即ち、そ
の重質分留含有物が全然含まれない抽出物につながるこ
とが、その他の試験で明らかにされている。

溶剤あるいは溶剤システムの組み合わせによる、マイ
クロ波処理の逐次的使用は、この特定例において、従来
型の蒸留生成物と比較した場合、ヘキサン抽出物は、エ
タノール抽出物中に除去される、不都合となる、より重
質の分留成分が全く含まれないため、そのより高い純粋
度、即ち汚染物質の欠如により、より高い市場価値の揮
発性植物油（ヘキサン抽出物）を生じる。この最初のマ
イクロ波処理で得られる、マイクロ波照射エタノール抽
出物は、より冗長となり高価につく、分留蒸留プロセ
ス、例えば、オレオレジン公式化における“現状”プロ
セス等により、得られる分留と同様に、用い得る、前例
の場合、差動加熱のため、植物に関して、これらマイク
ロ波抽出におけるエタノールおよびヘキサン双方は、引
き続き加熱されず、これにより高い含有率のオイルをヘ
キサンおよびエタノール中にしぼり出す。これによる、
なお一層好都合となる結果は、可燃性のおよび／または
揮発性溶剤を用いる、従来型の抽出技術に伴う、主とし
て、火災および爆発の危険性および特別の換気必要条件
が、大幅に減じられる。

例４ 幾つかの天然産物抽出物が、その含有物の高い不安定
性により、加熱処理に、非常に不安定となることが、良
く知られている。ニンニクは、不変性を求める消費者の
要求を満足させることの出来る、再生可能な品質の抽出
物生産に対し、高い障害を与える、この現象を問題とし
て克服出来ていない。今日までに知られている、ニンニ
ク抽出物の大部分の留分は、加熱により引き出される抽
出配置中で生じる、物質より成ることが、文献で明らか
にされている。比較的低い熱処理と見なされているにも
かかわらず、蒸留は、同様の落とし穴より抜け出せず、
即ち、同様の物質生成につながる。本例のマイクロ波照
射抽出を通して、ニンニク組織は、引き続き周囲温度近
辺にとどまる。

30パーセントの水分を含むニンニクは、約１センチの
サイズにカットされ、各100グラムのサンプルが、250ミ
リリットルのジクロロメタン中に浸された。カットされ
た物質のサンプルは、２時間にわたる蒸留を受けた。ジ
クロロメタン中のサンプルは、30秒間にわたり、マイク
ロ波（625ワット、2450MHz）照射を受け、前例と同様、
ジクロロメタンは、ガーリックサンプルと比較して、加
熱されない状態にとどまった。オイル抽出物は、真空蒸
発により回収され、ガスクロマトグラフィーにより、そ
の含有物の分析が行われた。

マイクロ波照射抽出物の含有物が、未報告の硫黄含有
化合物ＢおよびＣを有することを、第IV表は示す。これ
ら２種類の化合物に対し得られる、相対的歩どまりは、
それぞれの実験でも、非常に再現性が効く。

第IV表により代表される結果は、本発明の使用が、こ
れらの再生産ができ、変更条件により変質しない（従来
の抽出手順より得られる、ニンニク抽出物の場合がこの
例となる）ため、人工物質ではない、主として天然生成
物ＢおよびＣより成る、安定した性状の抽出物を生成す
ることを、明らかにしている。マイクロ波照射による抽
出物の構成要素の比B/Cは、繰り返し試験において、0.5
パーセントの範囲内で、再現可能となる。蒸留抽出物中
にも見出される構成要素Ａは、この範囲を越え変動し、
これにより、構成要素Ａは、人工物質と見なされる。蒸
留抽出物中の全ての構成要素は、同時に、且つ同一抽出
条件で生成する各サンプル間で、広範に（10パーセント
以上）変動する。本発明に基づくプロセスは、幾つかの
場合において、既知の抽出手順では抽出不可能となる、
食品産業界にとり、新規の、より再生可能な天然成分開
発につながることが、データより明らかとなる。

例５ モナーダの新種であるモナーダ フィスチュロサは、
香水類および香料始動物質向け、新規生成物となる。こ
の新種は、その植物性揮発油中で、モナーダ内のその他
の種よりも、より高い濃度のゲラニオルを生成させる。
比較のため、モナーダ フィスチュロサの植物性揮発油
が、この方法で得られた。この例において、30グラムの
新鮮な状態の植物が、可成り大きい片にカットされ（蒸
留向けと同様の）、400ミリリットルビーカー中に入れ
られ、175ミリリットルのヘキサン中に浸漬され、そし
て、混合物の温度が記録された。混合物は、15秒間のマ
イクロ波（出力500ワット、周波数2,450MHz）照射を受
け、媒体の温度が、再度、記録された。この最後の段階
が、それ以上の温度測定を行わずに、２回繰り返された
（即ち、総計45秒間のマイクロ波照射が行われ、総計４
回の温度測定が、実施された）。データより、植物の内
部温度が、照射中上昇し、これにより、オイル等の高い
抽出効率を得るために必要な、より低い温度のヘキサン
媒体に対する、温度勾配が得られた（それぞれ0,15,3
0、および45秒間のマイクロ波照射期間に対し、植物か
らの受動的加熱伝導により、僅かに、15,29,44、および
570℃の温度に達した）。歩どまりは、1.49パーセント
であることが明らかとなった。

植物の細胞温度は、水分含有量により高く、約100℃
となり、細胞内部の水分は、ヘキサン媒体中に拡散し、
若干の温度変化を引き起こすが、この温度は、オイル物
質と比較して低く、それ故、抽出データより実証出来る
ほどには、温度勾配に影響しない。

オイルおよび抽出用溶剤媒体冷却に続き、混合物は、
微量の水を除くため、少量の硫酸ナトリウムが濾過さ
れ、50ミリリットルの新しいヘキサンで洗浄される。抽
出物が精製され、歩どまりが決定され、質量選択ディテ
クターに接続されるガスクロマトグラフィーにより、抽
出物の分析が行われる（質量スペクトルデータは、基準
ライブラリィと比較される）。データは、第Ｖ表中に要
約される。

同様のマイクロ波照射を伴う実験が、最終濾過段階ま
で、上記の様にして、繰り返された。この時点で、抽出
物を精製する代わりに、２組のその他の実験を逐行する
ための、抽出媒体として、抽出物が用いられる。即ち、
単独の整除出来る数のヘキサン中で、総計90グラムの植
物が、抽出された（各30グラムの３ロットに分け、各ロ
ットは、15秒間の３回の連続照射にさらされた）。その
後、全抽出物は、濾過され（少量の硫酸ナトリウムに関
し）、さらに50ミリリットルの新しいヘキサンにより洗
浄され、精製された。上記の場合と同様条件で、歩どま
りが決定され、含有物が分析された。歩どまり（1.54パ
ーセント）およびサンプル含有物は、実験誤差範囲内に
納まり、上記の結果と一致することが立証された。表IV
表は、分析結果を要約し、再度、マイクロ波照射を伴う
抽出物の、ゲラニオルの含有量増大により、商業上の市
場価値が、より大きいことを示す。

適当な溶剤の賢明な使用と組み合わせた、マイクロ波
照射を伴う抽出の累加的なおよび連続的使用は、従来型
の蒸留生成物のみの場合（0.94パーセント）より、より
高い歩留まりの抽出物を供する。また、この抽出物は、
より高い商業上の市場価格を有し、溶剤量およびその他
の不都合となる要因を減じる。さらに、抽出物を精製す
るおよび／または、抽出物を所定の乾燥度まで蒸発させ
るために必要となる時間は、1/3に減じる、後者は、プ
ロセスの効率を高め、人件費、およびエネルギー消費に
関連するコストを減じる。実際に、溶剤の減少および／
または蒸発は、このマイクロ波照射を伴う抽出プロセス
の、処理速度を決定するステップとなる。上記例におい
て、３種の完全な抽出物は、10分間以内で生成された
が、これに対し、従来型の蒸留プロセスによる場合、同
様の抽出物は、最低限８時間を要した筈である。

例６ 30パーセントの水分含有率を有する、損傷を受けない
ニンニクの小鱗茎が、250ミリリットルのジクロロメタ
ン中に浸漬された。次に、この浸漬サンプルは、１回30
秒間の照射時間で、出力625ワットおよび周波数2,450MH
zで、マイクロ波照射を受けた。この例において、完全
に損傷を受けない状態の、サンプルは、不都合となる構
成成分が減じられ、抽出済みの構成成分の、汚染を伴わ
ない状態の、典型的な構成成分抽出法を実証した。歩ど
まりは、ジオリル硫酸塩の場合22.2パーセント、３−ビ
ニル−1,2ジチ−５−エンの場合28.4パーセント、およ
び２−ビニル−1,3ジチ−４エンの場合、49.4パーセン
トとなった。このプロセスにより生成された生成物の分
析は、μ−ウェーブ_２として検証される。

比較のため、ニンニクサンプルは、下記の既知の技
術、即ち、流体拡散法（HD₁）、流体蒸留法（HD₂）、超
臨界液体２酸化炭素抽出法（CO₂）125秒間のマイクロ波
照射（４回）を伴う、溶剤抽出法（ジクロロメタン）に
おける、浸漬させ柔かくなったガーリックを用いるμウ
ェーブ_１が適用される。

HD₁は、液体分散法を指し、HD₂は、液体蒸留法を指
し、CO₂法は、CO₂による、超臨界溶液抽出を指し、μウ
ェーブ_１は、125秒間の４回にわたる照射を伴、ジクロ
ロメタン中に浸漬されて柔かくしたニンニクを指し、μ
ウェーブ_２は、ジクロロメタン中に浸漬され、１回限り
30秒間のマイクロ波照射期間を伴う、損傷を受けないニ
ンニク鱗茎を指す。

構成成分の抽出用の高温状態におかれない媒体と組み
合わせた、短かい照射時間（30秒間）の場合ですら、本
発明にかかる技術が、液体分散法、流体蒸留法、超臨界
溶液抽出法および、より重要となるが、サンプルが、浸
漬されて柔かくされ、且つマイクロ波エネルギーにさら
される、マイクロ波抽出の従来技術を、遥かに上廻るこ
とが、このデータより明瞭に実証される。

例７ 新鮮なニジマス〔サルモン・ガルドネリ（Salmon gal
rdneri）〕を用意し、そして背ひれ及び頭部と共に胸ひ
れを取って第一抽出のための原料（38.5g）を得た。全
内臓を分離して第二抽出のための原料（34.9g）を用意
した。

次に、これらの原料のそれぞれを、本発明に従って同
一の抽出剤を用いて一連のマイクロ波抽出（３×15秒
間）にかけた。用いた装置は例１に記載したものでり、
各原料のために用いた抽出剤はヘキサン（１回60ml）で
あり、これは原料を完全に浸漬した。原料は非−粒状で
あることに注目すべきである。さらに、抽出剤の温度
は、これらの原料からしぼり出された油を冷却するため
に抽出剤が機能する点に維持された。

次に原料からしぼり出された油をヘキサンから他の例
に記載したようにして分離し、そして回収された生成物
をその脂肪酸含量について分析した。

Agricultural Handbook8−15（米国農務省、1987）に
報告されているように、可食部分から精油を分離するた
めのニジマスの圧搾は、従来法によれば合計約3.4％の
脂質をもたらす。一般に、この様な圧搾技法はかなりの
時間を必要とし、これは本発明の技法と比較すれば、マ
イクロ波抽出法のそれに比べて数倍である。さらに、精
油について本発明の方法を用いそして原料としてニジマ
スのひれと少量の肉のみを用いての収率（％）は、可食
部分全体を用いる場合の従来法による収率と同等（3.9
％）であった。他方、本発明により魚の内臓を用いる場
合、従来法に比べて約５倍（16.1％対3.4％）の精油量
の増加が得られた。

ここで、第１図を参照することにより、生物物質投入
口（11）付きの貯蔵槽あるいはタンク（10）および溶剤
貯蔵槽（13）中に貯蔵される、前記溶剤投入口（12）を
有する、本発明にかかる装置が示される。タンク（10）
中への溶剤の供給は、弁（14）により制御される。溶剤
および生物物質の混合物は、撹拌装置（15）により、撹
拌される。ポンプ（16）は、溶剤と植物の混合物を、約
200ないし約10,000ワットの代表的出力定格と2,000MHz
と約30,000MHzとの間の代表的作動周波数のマイクロ波
照射装置中に供給する。さらに、ポンプ（18）は、処理
済みの物質および溶剤を、濾過装置（19）まで送る。ま
た、供給物質配管の範囲内に、これを閉じ込めるため、
マイクロ波源を、供給配管の範囲内に位置決めすること
が出来る。これにより、例えば、殆どIan（強化型）ハ
ウジングのみを用いる場合、メタル配管（例えばスチー
ル配管）の使用が可能となる。マイクロ波は、細胞物質
に直接働きかけ、これを破裂させ、これによりオイルあ
るいはその他の物質を、これによる冷却のため、抽出用
溶剤中に放出する。

乾燥剤を伴いあるいはこれを伴わずに用いられる、フ
ィルターの大部分は、濾過装置内に装着され、並列的
に、作動する。これにより、装置を完全に停止せずに、
濾過された生物物質の残留固体が、各フィルターより周
期的に除去可能となる。

濾過装置（19）からセパレーター（21）まで、この中
の濾過済み溶剤およびオイルが、ポンプ（20）により、
ポンプ流送されるか、あるいは、弁（51）、弁（52）お
よび配管（50）経由で、マイクロ波照射装置（17）ま
で、再循環される。溶剤を蒸発させるため、温度コント
ローラー（23）により制御される、外部ヒーター（22）
により、セパレーター（21）が加熱される。セパレータ
ー（21）内の物質あるいは、残留物質は、弁（25）によ
り制御される、出口（24）において、周期的に排除され
る。

蒸発した溶剤は、コンデンサー（26）に送られ、濃縮
溶剤は、貯蔵槽（27）に送り返され、次に、そこより、
弁（28）により制御される、溶剤貯蔵槽（13）に供給さ
れる。修正により、濃縮溶剤は、溶剤貯蔵槽（13）中に
直接供給出来る。

フィルター中での抽出を増大させるため、濃縮溶剤の
一部は、フィルター（19）より分岐可能である。これ
は、弁（31）および弁（32）により制御される、配管
（30）により、行われる。装置を大気圧に開放するた
め、33および34における等、種々の逃がし弁が装着され
る。

前述の様に、装置は、揮発オイルおよびその他の物質
を含む腺から成る細胞を破壊するため、マイクロ波の使
用により、かかるオイル等を得るためとなる。この装置
は、その他の在来型の装置と組み合わせることも可能と
なる。例えば、分配弁（40）は、マイクロ波照射装置
（17）とフィルター装置（19）との間に装着される。そ
の設定に応じ、生物物質と溶剤の混合物は、上記の様
に、弁より濾過装置（19）まで供給可能か、あるいは、
継ぎ配管（41）経由で、従来型の蒸留プラントまで供給
可能となる。かかる応用により、溶剤は、水となり、生
物と水の混合物が、水が加熱されることにより、マイク
ロ波照射装置中で処理可能となる。代わって、水が加圧
下で、蒸気フェーズに達するまで、マイクロ波照射装置
により水を加熱することが出来、そして、蒸留貯蔵槽中
に置かれる生物物質より、継ぎ配管（41）経由で、濃縮
可能となる（流体拡散および流体蒸留）。

もう１つの代案の中で、継ぎ配管（42）を通して、固
体／液体抽出プラントまで流れる様に、弁（40）の設定
が可能である。植物と溶剤の混合物は、初期の充填還流
工程の継続期間中、マイクロ波照射装置中で、処理可能
あるいは処理不可能となる。このオペレーションでの還
流は、後続オペレーションのため、ポンプ（16）に直接
還流可能である。

改善オペレーションの場合、本システムを、真空状態
で作動させることが、望しい。特に、蒸発による溶剤除
去は、圧力を減じ、一方、比較的低温を保つことによ
り、著しく容易となる。43および44での接続は、真空源
への接続を助ける。

溶剤による加熱による等、加熱に頼らずに、除去しな
ければならないか、あるいは除去することが望しい、幾
つかの精油およびその他の物質の抽出増大を、この装置
が促すことになる。

前記の装置の特に好ましい形態は超臨界抽出法と組合
わせて用いられ、この方法においてはマイクロ波適用装
置は鋼のごとき金属の外管に接触しているか又はその中
に包囲されているガラス、石英等の管系を用い、マイク
ロ波装置は前記管内に軸状に位置するマイクロ波発生器
を有し、照射されるべき材料はその中の流れる。こうし
て、有利な連続法を用いることができる。さらに、他の
配置を用いることができ、この場合、マイクロ波発生手
段はマイクロ波透過管又は導管を包囲して配置すること
ができ、そして該発生手段は適当な材料、例えば金属に
よりシールされる。この様な場合、透過性導管はテフロ
ン又はガラスであることができる。

なお、本明細書中で作用する場合、「揮発生油」に
は、精油のごとき植物及び動物に由来する物質のみなら
ず、精油と同程度の揮発生を有しないが、植物及び動物
材料の腺系等から前記のようにして「揮発性にされる」
（volutilized）又はしぼり出される物質、例えば脂
質、脂肪油、脂肪酸等も含まれる。

本発明の特定の具体化が、上記の様に説明されるが、
この具体化は、これに限定されず、申請され、説明され
た本発明の意図、特性、および範囲を、逸脱しない限
り、多数にのぼる修正が、本発明の一環を構成する技術
中で実証される具体化に対し明瞭にあらわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を模式的に示したものである。 10……タンク、11……生物材料入口 12……溶剤入口、13……溶剤貯槽 15……撹拌機、17……マイクロ波適用装置 19……濾過器、21……分離器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−185695（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−194760（ＪＰ，Ａ) 特公 昭25−1175（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭54−10539（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭27−4077（ＪＰ，Ｙ１) 特許131458（ＪＰ，Ｃ１) 特許183493（ＪＰ，Ｃ１)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生物材料から精油又はその他の油性物質を
   得る方法であって、 実質的に損傷されていない細胞壁又は膜を有し且つ少な
   くとも約25重量％の水分を含有する生物材料を用意し； 前記生物材料を、該生物材料に比べてマイクロウエーブ
   に対して透過性であるか又は部分的に透過性である、前
   記精油又はその他の油性物質のための非水抽出剤により
   取り囲み； 前記生物材料をマイクロウエーブエネルギー源に暴露す
   ることにより該生物学的材料と前記非水抽出剤との間の
   分別加熱を行い、この分別加熱は前記細胞壁又は膜を破
   壊しそして前記生物材料から前記精油又はその他の油性
   物質を絞り出すのに十分なものであり；そして 前記生物材料から絞り出された精油又はその他の油性物
   質を、前記非水抽出剤により、前記絞り出された精油又
   はその他の油性物質が生物材料から抽出される温度より
   低い温度に冷却する； ことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】生物材料から精油又はその他の油性物質を
   得る方法であって、 実質的に損傷されていない細胞壁又は膜を有し且つ少な
   くとも約25重量％の水分を有する生物材料を、該生物材
   料に比べてマイクロウエーブに対して透過性であるか又
   は部分的に透過性である非水性有機抽出剤により取り囲
   み； 前記の細胞を破裂させ、且つ前記精油又はその他の油性
   物質を生物材料から前記有機抽出剤中に絞り出すために
   十分な程度まで、前記生物材料の温度を上昇させるた
   め、前記生物材料をマイクロウエーブエネルギー源に暴
   露し； 第一抽出段階で、前記有機抽出剤中に前記精油又はその
   他の油性物質を回収し； 前記生物材料より抽出された精油又はその他の油性物質
   を、前記非水性有機抽出剤により冷却し； 前記第一抽出段階からの抽出された精油又はその他の油
   性物質を含む得られた抽出剤に、前記生物材料をさらに
   追加し； 精油又はその他の油性物質を生物材料より絞り出しそし
   て分散させるために前記の抽出剤中に含まれる生物材料
   の細胞を破裂させる様に、前記生物材料の温度を上昇さ
   せるのに十分となるマイクロウエーブエネルギー源に、
   生物材料と抽出用溶剤の混合物を暴露し；そして この様にして得られた、抽出剤より精油又はその他の油
   性物質を分離する； ことを含んで成る方法。
3. 【請求項３】第１の有機抽出用溶剤と比べて異なる抽出
   特性を有する第２の非水性有機抽出剤により、前記第１
   の有機抽出用溶剤で処理した生物材料を取り囲み、そし
   てこの生物材料を、マイクロウエーブエネルギー源に暴
   露することにより第２の生成物を生成させる、更なる段
   階を含んで成る請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】前記非水性有機抽出剤がほぼゼロと約28と
   の間の静誘電率を有し、あるいは、前記マイクロウエー
   ブ源のマイクロウエーブ周波数において前記生物材料に
   比べて透過性であるか又は部分的に透過性である、請求
   項１又は２に記載の方法。
5. 【請求項５】前記生物材料に対する前記溶剤の比Lkg^-1
   が約1:1〜約20:1の範囲である、請求項１又は２に記載
   の方法。
6. 【請求項６】前記抽出された精油又はその他の油性物質
   から前記抽出剤を蒸発せしめ、そして蒸発した抽出剤を
   濃縮して、供給用抽出用溶剤としての再循環することを
   さらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方
   法。
7. 【請求項７】抽出対象物が精油、オメガ−３もしくはオ
   メガ−６脂肪酸含有油類、又は油溶解性成分を含んで成
   る、請求項１に記載の方法。
8. 【請求項８】抽出剤中の抽出された精油又はその他の油
   性物質の濃度を増加させるため、抽出された精油又はそ
   の他の油性物質を含む抽出剤を再循環させる、さらなる
   段階を含んで成る、請求項１〜３のいずれか１項に記載
   の方法。
9. 【請求項９】所望の精油又はその他の油性物質のみを優
   先的に抽出するために必要なだけの時間抽出が行われ
   る、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。