JP3294632B2

JP3294632B2 - フェルギノールの精製方法

Info

Publication number: JP3294632B2
Application number: JP11985792A
Authority: JP
Inventors: 直子井上; 肇大日向; 敏明松崎; 祥男米井; 仁重松; 惠司北川; 文哉原田
Original assignee: Japan Tobacco Inc; YMC Co Ltd
Current assignee: Japan Tobacco Inc; YMC Co Ltd
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 2002-06-24
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: JPH05294878A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フェルギノールの精製
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、油脂の酸化防止剤として、合成抗
酸化剤のジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、ジブ
チルヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）等が使用されてい
る。しかしながら、これらの合成抗酸化剤は、安全性の
面で問題がある。そこで、安全性に優れた天然の酸化防
止剤が注目されている。

【０００３】天然酸化防止剤の一つであるフェルギノー
ルは、広く植物界に分布し、例えば、スギ（クリプトメ
リア・ジャポニカ）等の針葉樹の葉、皮もしくは心材、
特に、スギの皮に大量に含まれている。フェルギノール
は、水酸基を一つ有するジテルペンであり、一般に使用
されている天然酸化防止剤であるα−トコフェノールと
同等またはそれ以上の抗酸化力があることが知られてお
り、例えば、油脂や食品の殺菌剤、酸化防止剤および医
薬分野における抗酸化剤として期待されている。

【０００４】例えばスギ皮のようなフェルギノールを含
有する原料物質から、フェルギノールを抽出および分離
する方法としては、有機溶媒で抽出して粗精製物を得た
後、得られた粗精製物を有機溶媒を移動相とするカラム
クロマトグラフィーや高速液体クロマトグラフィーを使
用してフェルギノールを分離する方法が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような抽出・分離方法では、油脂や食品産業の分野で使
用が禁じられている有機溶媒を使用するために、これら
の分野には適用できない。また、有機溶媒を除去するた
めに蒸留工程等が必要であるが、この工程において熱等
によってフェルギノールが変質・劣化する恐れがある。
さらに、液体クロマトグラフィーを使用した精製方法で
は、有機溶媒の比率（極性）を変えるために操作工程が
比較的複雑であり、大量処理には適していない。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、フェルギノールを効率良く精製することが可能
であると共に安全性に優れた高純度のフェルギノールを
得られるフェルギノールの精製方法を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、フェルギノー
ルを含有する原料物質または粗精製物を高圧二酸化炭素
と接触させて、フェルギノールを抽出することを特徴と
するフェルギノールの精製方法を提供する。

【０００８】また、本発明は、フェルギノールを含有す
る粗精製物を、高圧二酸化炭素を移動相とするクロマト
グラフィーにより分画して、フェルギノール画分を分取
することを特徴とするフェルギノールの精製方法を提供
する。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１０】本発明の高圧二酸化炭素によるフェルギノ
ールの抽出において、フェルギノールを含有する原料物
質とは、例えば、フェルギノールを含有する天然物であ
り、具体的には、スギ皮、スギ葉、スギ心材またはスギ
の大鋸屑である。また、フェルギノールを含有する粗精
製物とは、例えば、上述の天然物からの有機溶媒抽出物
または合成混合物である。

【００１１】本発明に使用される高圧二酸化炭素は、液
体二酸化炭素でも超臨界二酸化炭素でも良い。

【００１２】このような高圧二酸化炭素を用いた抽出に
使用する装置は、例えば、高圧ガスでの抽出に一般的に
用いられている温度調節機構を備えた抽出器、分離器、
高圧ポンプおよびその他の付属機器から構成されてい
る。

【００１３】高圧二酸化炭素によるフェルギノールの抽
出は、図１に示すように、まず貯蔵タンク１１に貯蔵さ
れた二酸化炭素を、流量計１２を経て、ポンプ１３で所
定の抽出圧力に加圧し、かつ、熱交換器１４で所定の抽
出温度に調節する。この後、抽出器１５の底部から、予
め原料物質を充填した抽出器１５の内部へ圧入する。こ
れにより、高圧状態の二酸化炭素は、原料物質と接触し
ながら抽出器１５の内部を上昇し、抽出器１５の上部か
ら流出する。

【００１４】次いで、フェルギノールを溶解・保持した
二酸化炭素を、圧力調節弁１６で減圧して分離器１７へ
と導入する。分離器１７の内部は、二酸化炭素が気体の
状態になる温度および圧力に設定する。これにより、分
離器１７の内部で、高濃度でフェルギノールを含有する
抽出物が二酸化炭素から分離し、これを分離器１７の下
部から取り出す。一方、分離した二酸化炭素を、圧力調
節弁１８でさらに減圧し、熱交換器１９で冷却して液化
し、再び貯蔵タンク１１に戻して循環して再使用する。

【００１５】この際、フェルギノールの抽出は、例え
ば、温度が５〜７０℃、圧力は、５０〜３００kg／cm²
で行うのが好ましい。しかし、温度が高くなるにつれて
圧力が低いとフェルギノールを選択的に抽出することが
困難になるので圧力を高く設定すべきである。例えば、
１５℃においては、圧力は、５０kg／cm²から３００kg
／cm²、４０℃においては、圧力は７５kg／cm²から３
００kg／cm²、６０℃においては、圧力は１００kg／cm
²から３００kg／cm²であることが好ましい。

【００１６】また、出発原料のフェルギノール含有物中
に、香り成分のようにフェルギノールよりも抽出され易
い成分（以下、低沸点成分と記す）が混在する場合に
は、低沸点成分が抽出の初期段階に抽出されるので、ま
ず、これらの画分を除いた後、フェルギノールに富む抽
出物の画分を採取するのが好ましい。一方、例えばフラ
ボノイドのようにフェルギノールよりも抽出され難い成
分（以下、高沸点成分と記す）が混在する場合には、フ
ェルギノール画分の終期に高沸点成分が抽出され始める
ので、高沸点成分中のフラボノイドのような赤い色素が
画分中に認められたら抽出を停止することにより、高濃
度のフェルギノール画分が得られる。

【００１７】通常は、一回の抽出で得られた適当な画分
を単段分離し、そのままフェルギノール画分とするが、
さらに、高い純度が望まれる場合には、上述のような抽
出操作を繰り返したり、多段分離を行うことによって、
所望の濃度のフェルギノール画分を得ることができる。
さらに、多段分離では、複数基の分離器を備えた抽出装
置を用いて、分離器ごとに圧力または温度を変化させる
ことができる。例えば、スギ皮の抽出において、３基の
分離器を抽出器から直列につなぎ、分離器内の温度を一
定として、分離器内の圧力を抽出器側の分離器から順次
下げることにより、第一段目の分離器で高沸点成分を分
離し、第二段目の分離器で高濃度のフェルギノール抽出
物を分離し、そして、第三段目の分離器で低沸点成分を
分離できる。ここで、分離条件としては、温度が−５〜
６０℃、圧力が単段分離では３０〜５０kg／cm²、多段
分離では３０kg／cm²から抽出器内の圧力まで変化させ
て行うのが好ましい。

【００１８】一方、本発明の高圧二酸化炭素を移動相と
して用いたクロマトグラフィーによるフェルギノールの
精製方法において、精製される粗精製物は、例えば、上
述の天然物からの有機溶媒抽出物、合成混合物または上
述の高圧二酸化炭素による抽出により得られた抽出物で
ある。

【００１９】本発明の高圧二酸化炭素によるクロマトグ
ラフィーは、一般に、超臨界流体クロマトグラフと呼ば
れている装置で行うことができる。超臨界流体クロマト
グラフは、試料注入口、温度調節機構を備えたカラム、
分離器、高圧ポンプ、圧力調節バルブ、溶離成分の検出
器およびその他の付属機器から構成されている。

【００２０】高圧二酸化炭素によるクロマトグラフィー
は、図２に示す如く、まず、貯蔵タンク２１に貯蔵され
ている二酸化炭素を、流量計２２を経て、ポンプ２３に
より所定の分画圧力で加圧し、かつ、熱交換器２４で所
定の分画温度に調節した後にカラム２６へ上部から圧入
する。この際に、フェルギノールの粗精製物を、熱交換
器２４とカラム２６の間に設けられた注入器２５へ所定
量注入すると、粗精製物が、高圧二酸化炭素に溶解して
カラム２６に導入される。

【００２１】カラム２６の内部では、予め充填したカラ
ム充填剤により粗精製物中の各種物質のクロマトグラフ
ィーが行われ、カラム２６の下部から画分を溶解・保持
した二酸化炭素が流出する。

【００２２】各画分を含有した二酸化炭素を、検出器２
７によりピークとして検知し、夫々の第１ないし第３分
離器３０，３３，３６へ分配する。すなわち、フェルギ
ノールのピークが検知されるまでの画分は、第１ストッ
プバルブ２８を開け、第１圧力調節弁２９を経て第１分
離器３０へ導入する。そして、フェルギノールのピーク
を検知したら第１ストップバルブ２８を閉じ、かつ、第
２ストップバルブ３１を開け、第２圧力調節弁３２を経
て第２分離器３３に回収する。さらに、フェルギノール
のピークよりも後の画分は、第二ストップバルブ３１を
閉じ、かつ、第三ストップバルブ３４を開け、第３圧力
調節弁３５を経て第３分離器３６へ導入する。各分離器
３０，３３，３６の内部を、移動相である二酸化炭素が
気体の状態になる温度および圧力に設定して画分を二酸
化炭素から分離し、各分離器３０，３３，３６の下部か
ら夫々取り出す。一方、分離後の二酸化炭素を、各分離
器３０，３３，３６から熱交換器３７に導き、ここで冷
却・液化し、循環して再使用する。なお、粗精製物は、
例えば、エタノール、エチルエーテル等の有機溶媒や高
圧二酸化炭素に溶解した状態で、高圧二酸化炭素を移動
相とするクロマトグラフのカラムに注入する。

【００２３】本発明で使用するカラム充填剤としては、
直径１〜１０００μｍ、表面積１〜８００ｍ²／ｇ、平
均細孔径１０〜４０００オングストローム（Ａ）のもの
が通常用いられるが、好ましくは、直径５〜３００μ
ｍ、表面積５０〜５００ｍ²／ｇ、平均細孔径６０〜３
００Ａの多孔性無機質粒子に化学修飾を施したものが用
いられる。

【００２４】本発明に用いられる充填剤の担体は、多孔
性無機質粒子であり、例えば、シリカゲル、ヒドロキシ
アパタイト、アルミナ、シリカ・アルミナ、チタニア、
ケイソウ土、ケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩、クレー
カオリン、タルクおよびゼオライトであるが、一般に
は、シリカゲルが特に好んで用いられる。また、担体に
は、破砕状および球状の２種類が共に用いられる。

【００２５】通常、上述のような担体には、一般式
（１）で表される有機シラン化合物を公知の方法で反応
させて化学修飾が施される。

【００２６】

【化１】（式中、Ｒ_１は炭素数１〜３０のアルキル基、アリル
基、アリル基を含むアルキル基または置換基を有するア
ルキル基、Ｘ_１およびＸ_２はメトキシ基、エトキシ基、
メチル基、エチル基またはハロゲン原子のいずれかで同
一または異なるものであり、Ｙはメトキシ基、エトキシ
基、ハロゲン原子、イソプロピル基またはフェニル基で
ある。）本発明の用いられる充填剤は、具体的には、オクタデシ
ル基化学結合型シリカゲル（ＯＤＳ）、オクチル基化学
結合型シリカゲル（Ｃ_８）、ブチル基化学結合型シリカ
ゲル（Ｃ_４）、トリメチル基化学結合型シリカゲル（Ｔ
ＭＳ）、フェニル基化学結合型シリカゲル（Ｐｈ）、シ
アノプロピル基化学結合型シリカゲル（ＣＮ）等があ
る。これらのカラム充填剤は、いわゆるエントキャッピ
ング処理を施したものまたは施していないもののいずれ
も使用可能である。また、上述のカラム充填剤のうち２
種以上を混合して使用することが可能である。さらに、
上述の有機シラン化合物を担体上に反応させる際に、種
類の異なる有機シラン化合物を混合して反応させること
により、いくつかの種類の異なる修飾基が担体上に結合
したカラム充填剤を合成して使用することも可能であ
る。

【００２７】上述のようなカラム充填剤のうち、トリメ
チル基で修飾されたシリカゲル系充填剤が特に好まし
い。

【００２８】上述のカラムにおける分画条件は、カラム
温度１５〜７０℃、カラム圧力５０〜３００kg／cm²の
範囲内が好ましく、カラム温度３５〜７０℃、カラム圧
力１００kg／cm²〜２００kg／cm²の範囲内が特に好ま
しい。

【００２９】移動相には、高圧二酸化炭素の他に、少量
のエタノール等の有機溶媒を補助溶媒として添加して、
カラムでの分離性をさらに向上させることできる。しか
し、画分にこれらの有機溶媒が残留して、従来の高速液
体クロマトグラフィーによる精製と同様に、画分から有
機溶媒の分離が必要となり、有機溶媒を含有しない画分
が得られるという本発明での利点の一つが失われるので
好ましくない。

【００３０】カラムから流出した画分は、流路切り替え
バルブを有する分離器へ検出器でモニターをしながら導
入し、分離器の下部から回収する。この際の分離条件と
しては、温度−５〜６０℃、圧力０〜５０kg／cm²の範
囲内が好ましい。特に、二酸化炭素を循環して再使用す
る場合には、圧力は３５〜５０kg／cm²の範囲内が好ま
しい。

【００３１】また、粗精製物をカラムに注入してクロマ
トグラフィーを行い、高濃度でフェルギノールを含有を
する画分をカラムの下端から分取した後、カラムの圧力
を上述の分画条件よりも高く（例えば、５０〜１００kg
／cm²）することにより、カラム中に残留している原料
由来の不要物質をカラムの系外へ速やかに溶出させるこ
とができる。また、この昇圧操作によりカラムの再生処
理が不要となり、繰り返し分画操作が可能となる。

【００３２】

【作用】本発明のフェルギノールの精製方法によれば、
抽出剤または移動層として高圧二酸化炭素を使用してい
るため、食品工業上の安全性が好ましくない有機溶媒を
使用せずに、フェルギノールを抽出および分画すること
ができる。また、従来のように有機溶媒を除去するため
の蒸留工程等が不要であるため、熱等によってフェルギ
ノールが変質・劣化する恐れが少ない。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

【００３４】実施例１高圧二酸化炭素によるフェル
ギノールの抽出スギ皮中のフェルギノールを高圧二酸化炭素で抽出した
場合と、従来の有機溶媒を用いて抽出した場合について
比較した。

【００３５】まず、高圧二酸化炭素による抽出は、原料
物質として風乾後乾式リファイナーで粉砕した吉野杉の
樹皮６００ｇを、内容積４リットルの抽出器に充填し、
温度６０℃、抽出圧力２００kg／cm²の抽出条件で、高
圧二酸化炭素を流速６kg／hrで４時間循環させて抽出を
行い、抽出物を得た。

【００３６】一方、有機溶媒による抽出は、上述の吉野
杉の樹皮５ｇに、エタノール、ヘキサンまたはアセトン
を夫々２００ｇ加え、温度４０℃で４時間単抽出した
後、Ｎｏ．５ｃの濾紙で吸引ろ過し、残渣を同じ有機溶
媒３０ｇで洗浄して抽出物を得た。

【００３７】このようにして高圧二酸化炭素による抽出
および各種有機溶媒による抽出を行った場合における、
溶質抽出率、フェルギノール抽出率および溶質中のフェ
ルギノールの濃度を夫々求めた。この結果を表１に示
す。ここで、溶質抽出率とは、スギ皮１００ｇを溶媒で
抽出し、得られた抽出物から含有する水を除いた溶媒可
溶性物質（溶質）の重量（ｇ）をいう。また、フェルギ
ノール抽出率は、次式（１）から求められる。

【００３８】

【数１】表１抽出溶媒溶質抽出率フェルギノール抽出率フェルギノール濃度（％）（％）（重量％）高圧二酸化炭素１．８８３．８１６．６エタノール４．５６６．６５．５ヘキサン１．７５８．６１２．６アセトン３．６５８．１６．０表１から明らかなように、高圧二酸化炭素による抽出
が、フェルギノール抽出率およびフェルギノール濃度の
いずれにおいても最も優れており、フェルギノールを効
率よく抽出できることが確認された。

【００３９】さらに、上述のスギ皮からエタノールで抽
出して得た抽出物を、さらに、高圧二酸化炭素で、温度
４０℃、圧力１００kg／cm²の抽出条件で抽出した。こ
の結果、抽出物中のフェルギノール濃度が５．５％から
１９．７％に上昇することが確認された。

【００４０】実施例２移動相として高圧二酸化炭素を
用いたクロマトグラフィーによるフェルギノールの精製高圧二酸化炭素によるクロマトグラフィ−を用いたフェ
ルギノールの精製方法に従って、実施例１と同様の手順
で得られたスギ皮の高圧二酸化炭素による抽出物の分画
を行った。

【００４１】スギ皮の高圧二酸化炭素による抽出物０．
４ｇをエーテルに溶解した後、カラムに注入し、次に示
す分画条件で分画した。

【００４２】移動相：高圧二酸化炭素流速８．６Ｎｌ／min カラムサイズ：内径２０mm×長さ１０００mm カラム充填剤：トリメチルシリル化シリカ（ＴＭＳ：
（株）ワイエムシィ社製化学修飾型シリカゲル充填
剤）、平均粒子径１５μｍ、平均細孔径１２０Ａ検出器：紫外線検出器（２８０nm）カラム温度：６０℃ カラム圧力：開始から画分Ｆ４まで１５０kg／cm²、
画分Ｆ５から終了まで２５０kg／cm² このようにして得られたクロマトグラムおよび分画位置
を図３に示す。分取した各画分Ｆ１〜Ｆ５のフェルギノ
ールの濃度および回収率を表２に示す。

【００４３】表２画分フェルギノール濃度フェルギノール回収率（重量％）（％）抽出物１８．５Ｆ１１４．３１２．２Ｆ２７５．８６４．４Ｆ３４３．２１５．５Ｆ４１９．６４．８Ｆ５１．１３．９表２から明らかなように、高濃度でフェルギノールを含
有する画分Ｆ２を得ることができた。また、フェルギノ
ールの画分を分取した後、カラム圧力を２５０kg／cm²
に上げることにより、抽出物を約１００％の回収率で回
収できた。これに対して、カラム圧力１５０kg／cm²で
終始行った場合には、フェルギノールは約１００％回収
されたが抽出物の全回収率は８５％であった。

【００４４】次に、カラム充填剤の種類を変更して、フ
ェルギノールの分離を行った場合について説明する。カ
ラム充填剤としては、（株）ワイエムシィ社製高速液体
クロマトグラフィー用シリカゲル系化学修飾型充填剤Ｔ
ＭＳ，Ｃ４，Ｃ８，ＯＤＳ（平均粒子径５μｍ）の４種
を用いて、実施例１と同様の手順で得たスギ皮の高圧二
酸化炭素による抽出物６μｇをエーテルに溶解した後カ
ラムに注入し、次に示す分画条件で分画した。

【００４５】移動相：高圧二酸化炭素流速１Ｎｌ／min カラムサイズ：内径４．６mm×長さ２５０mm 検出器：紫外線検出器（１９５〜３５０nm）カラム温度：４０℃ カラム出口圧力：２５０kg／cm² このようにして得られたクロマトグラムおよび分画位置
を図４〜７に示す。図中４１がフェルギノールのピーク
を示す。

【００４６】図４〜７から明らかなように、カラム充填
剤Ｃ８（図６）およびＯＤＳ（図７）を用いた場合に
は、ピーク数も少なくピークの重なりや吸着が認められ
た。カラム充填剤ＴＭＳ（図４）およびＣ４（図５）を
用いた場合には、同じようなクロマトグラムであるが、
ＴＭＳの方が各ピークの保持時間の差が大きく、ピーク
の重なりも少なく、フェルギノールの分離性が比較的優
れていることが確認された。なお、この実施例の結果
は、カラム充填剤として、ＴＭＳが優れていることを示
すものであり、その他のカラム充填剤も本発明に使用で
きることは言うまでもない。

【００４７】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明のフェルギノ
ールの精製方法によれば、食品工業で使用が好ましくな
い有機溶媒を使用することなく、フェルギノールを効率
良く精製することが可能であると共に、安全性に優れた
高純度のフェルギノールを得られる等顕著な効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高圧二酸化炭素によるフェルギノール
の抽出に使用する抽出装置の一例を示す説明図。

【図２】本発明の移動相として高圧二酸化炭素を用いた
クロマトグラフィーによるフェルギノールの精製方法を
示す説明図。

【図３】本発明の移動相として高圧二酸化炭素を用いた
クロマトグラフィーによるフェルギノールの精製方法に
より得られたクロマトグラム。

【図４】本発明の移動相として高圧二酸化炭素を用いた
クロマトグラフィーによるフェルギノールの精製方法に
より得られたクロマトグラム。

【図５】本発明の移動相として高圧二酸化炭素を用いた
クロマトグラフィーによるフェルギノールの精製方法に
より得られたクロマトグラム。

【図６】本発明の移動相として高圧二酸化炭素を用いた
クロマトグラフィーによるフェルギノールの精製方法に
より得られたクロマトグラム。

【図７】本発明の移動相として高圧二酸化炭素を用いた
クロマトグラフィーによるフェルギノールの精製方法に
より得られたクロマトグラム。

【符号の説明】

１１…貯蔵タンク、１２…流量計、１３…ポンプ、１
４，１９…熱交換器、１５…抽出器、１６，１８…圧力
調節弁、１７…分離器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大日向肇神奈川県横浜市緑区梅が丘６番地２日本たばこ産業株式会社たばこ中央研究所内 (72)発明者松崎敏明神奈川県横浜市緑区梅が丘６番地２日本たばこ産業株式会社たばこ中央研究所内 (72)発明者米井祥男神奈川県横浜市緑区梅が丘６番地２日本たばこ産業株式会社たばこ中央研究所内 (72)発明者重松仁神奈川県横浜市緑区梅が丘６番地２日本たばこ産業株式会社たばこ中央研究所内 (72)発明者北川惠司京都府久世郡久御山町田井新荒見69−１ＹＭＣ分離センター内 (72)発明者原田文哉京都府久世郡久御山町森村東249 ＹＭＣ久御山研究所内 (56)参考文献特開平５−979（ＪＰ，Ａ) 特開平６−293895（ＪＰ，Ａ) 特開平４−246500（ＪＰ，Ａ) 特開平４−68086（ＪＰ，Ａ) 特開平２−194802（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C07C 37/70 C07C 39/17 C07B 63/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】フェルギノールを含有する原料物質また
は粗精製物を高圧二酸化炭素と接触させて、フェルギノ
ールを抽出することを特徴とするフェルギノールの精製
方法。
【請求項２】フェルギノールを含有する粗精製物を、
高圧二酸化炭素を移動相とするクロマトグラフィーによ
り分画して、フェルギノール画分を分取することを特徴
とするフェルギノールの精製方法。
【請求項３】高圧二酸化炭素が、超臨界二酸化炭素で
あることを特徴とする請求項２および３記載のフェルギ
ノールの精製方法。