JP4849865B2 - 非エピ体カテキン類の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、エピ体カテキン類の異性化による非エピ体カテキン類の製造方法に関するものである。
茶葉中に多く含まれている非エピ体カテキン類、特にガロカテキンガレートには強いコレステロール吸収抑制作用の生理活性があることが報告されており、新たな機能性食品素材として注目されている。
茶葉または茶抽出物からガロカテキンガレートを製造する方法としては、
（１）水溶液中でｐＨまたは温度を調整して、エピガロカテキンガレートの熱異性化を促進する方法（非特許文献１）
（２）茶飲料製造時の加熱殺菌工程において、エピガロカテキンガレートの熱異性化反応を促進する方法（非特許文献２，３）
（３）茶葉または茶飲料をオートクレーブにより加熱、加圧処理することにより、エピガロカテキンガレートの熱異性化反応を促進する方法（非特許文献４）
等が知られている。
Preparation of epimers of tea catechins by heat treatment. Seto,-R.;Nakamura,-H.;Nanjo,-F.;Hara, Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. Volume 61, Issue 9, September 1997, p.1434-1439. Journal of Food Composition and Analysis, Volume 17, Issue 5, October 2004, p.675-685 末松伸一ほか，「緑茶飲料缶詰の嗜好性に及ぼす飲用温度と成分の影響」，日本食品化学学会誌，1994年，41巻，p.272-276 「オートクレーブ処理した茶葉および茶ドリンクのカテキン成分」，日本食品化学学会誌，2004年9月，11巻，2号，p.99-102
（１）水溶液中でｐＨまたは温度を調整して、エピガロカテキンガレートの熱異性化を促進する方法（非特許文献１）
（２）茶飲料製造時の加熱殺菌工程において、エピガロカテキンガレートの熱異性化反応を促進する方法（非特許文献２，３）
（３）茶葉または茶飲料をオートクレーブにより加熱、加圧処理することにより、エピガロカテキンガレートの熱異性化反応を促進する方法（非特許文献４）
等が知られている。
Preparation of epimers of tea catechins by heat treatment. Seto,-R.;Nakamura,-H.;Nanjo,-F.;Hara, Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. Volume 61, Issue 9, September 1997, p.1434-1439. Journal of Food Composition and Analysis, Volume 17, Issue 5, October 2004, p.675-685 末松伸一ほか，「緑茶飲料缶詰の嗜好性に及ぼす飲用温度と成分の影響」，日本食品化学学会誌，1994年，41巻，p.272-276 「オートクレーブ処理した茶葉および茶ドリンクのカテキン成分」，日本食品化学学会誌，2004年9月，11巻，2号，p.99-102
しかしながら、上記（１）〜（３）の方法では、エピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率が最大で５６％程度であり、異性化によって得られるガロカテキンガレートの収率および純度は高くなかった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、エピ体カテキン類から非エピ体カテキン類を簡便に高収率・高純度で得ることのできる非エピ体カテキン類の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、第１に本発明は、エピ体カテキン類を有機溶媒中で加熱することにより、前記エピ体カテキン類を異性化して非エピ体カテキン類とすることを特徴とする非エピ体カテキン類の製造方法を提供する。
上記発明においては、熱異性化により生じた非エピ体カテキン類が有機溶媒中にて安定化し、非エピ体カテキン類の酸化重合、加水分解、逆異性化反応等の化学変化が抑制されることにより、非エピ体カテキン類の残存率が高くなり、結果的に非エピ体カテキン類が高収率・高純度で得られると考えられる。
上記発明において、前記有機溶媒はアルコール類であることが好ましく、前記アルコール類はメタノール、エタノールおよび２−プロパノールからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
第２に本発明は、β−シクロデキストリンが存在する溶媒中でエピ体カテキン類を加熱することにより、前記エピ体カテキン類を異性化して非エピ体カテキン類とすることを特徴とする非エピ体カテキン類の製造方法を提供する（発明１）。
上記発明（発明１）においては、エピ体カテキン類の熱異性化によって生じた非エピ体カテキン類は、シクロデキストリン内部に包接され、エピ体カテキン類への逆異性化が防止されるため、異性化平衡は非エピ体カテキン類生成の方向へと移動し、その結果、非エピ体カテキン類が高収率・高純度で得られる。
上記発明（発明１）において、前記溶媒には、前記シクロデキストリンが溶解していることが好ましい（発明２）。また、上記発明（発明１，２）において、前記溶媒は水であることが好ましく（発明３）、その場合、前記溶媒中での加熱を、ｐＨ４．５〜７の条件下で行うことが好ましい（発明４）。
上記発明（発明１〜４）においては、前記エピ体カテキン類がエピガロカテキンガレートであり、前記非エピ体カテキン類がガロカテキンガレートであることが好ましい（発明５）。本発明では、特にこの場合に熱異性化を効果的に行い、ガロカテキンガレートを高収率・高純度で得ることができる。
本発明の非エピ体カテキン類の製造方法によれば、エピ体カテキン類から非エピ体カテキン類を簡便に高収率・高純度で得ることができる。
本発明は、エピ体カテキン類を熱異性化して非エピ体カテキン類とすることにより、非エピ体カテキン類を製造するものである。エピ体カテキン類としては、エピカテキン（ＥＣ）、エピガロカテキン（ＥＧＣ）、エピカテキンガレート（ＥＣｇ）およびエピガロカテキンガレート（ＥＧＣｇ）が挙げられ、非エピ体カテキン類としては、カテキン（Ｃ）、ガロカテキン（ＧＣ）、カテキンガレート（Ｃｇ）およびガロカテキンガレート（ＧＣｇ）が挙げられるが、本発明では、特にエピガロカテキンガレート（ＥＧＣｇ）を熱異性化してガロカテキンガレート（ＧＣｇ）とすることが好ましく、特にその熱異性化を効果的に行うことができる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
〔第１の実施形態〕
第１の実施形態では、エピ体カテキン類を有機溶媒中で加熱することにより、エピ体カテキン類を異性化して非エピ体カテキン類とする。
〔第１の実施形態〕
第１の実施形態では、エピ体カテキン類を有機溶媒中で加熱することにより、エピ体カテキン類を異性化して非エピ体カテキン類とする。
非エピ体カテキン類は、有機溶媒中において、水溶液中と比較して安定であることから、上記のようにエピ体カテキン類を有機溶媒中で熱異性化すると、熱異性化により生じた非エピ体カテキン類が安定化し、非エピ体カテキン類の酸化重合、加水分解、逆異性化反応等の化学変化が抑制されて、非エピ体カテキン類の残存率が高くなり、結果として異性化率が高くなると考えられる。
有機溶媒としては、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類等を使用することができるが、中でもアルコール類を使用することが好ましい。アルコール類としては、メタノール、エタノール、エチレングリコール、グリセロール、プロパノール、２−プロパノール、ブタノール、ｔ−ブタノール等の炭素数１〜４のものを使用することができ、それらの中でもメタノール、エタノールおよび２−プロパノールが好ましく、特にエタノールが好ましい。有機溶媒としてエタノールを使用することにより、極めて高い異性化率を達成することができる。なお、上記アルコール類は、１種を単独で使用することもできるし、２種以上を混合して使用することもできる。
有機溶媒中におけるエピ体カテキン類の初期濃度は、０．１〜３０質量％とすることが好ましく、特に０．１〜２質量％とすることが好ましい。エピ体カテキン類をかかる濃度に設定することにより、エピ体カテキン類を効率良く異性化することができる。
加熱温度は、８０〜１８０℃が好ましく、特に１００〜１３０℃が好ましい。加熱温度が上記範囲内にあることにより、エピ体カテキン類を効率良く異性化することができる。
加熱は、常圧加熱および加圧加熱のいずれをも含むものである。すなわち、熱異性化は常圧下で行ってもよいし、加圧下で行ってもよい。その圧力は、１×１０５〜６×１０５Ｐａであることが好ましく、特に１×１０５〜３×１０５Ｐａであることが好ましい。
加熱時間は、５〜１８０分であることが好ましく、特に６０〜１５０分であることが好ましい。加熱時間が５分未満では、エピ体カテキン類を十分に異性化することができず、また、加熱時間が１８０分を超えると、エピ体カテキン類の異性化率が頭打ちになることが多い。
以上のようにしてエピ体カテキン類を異性化して非エピ体カテキン類が生成した反応溶液を、冷却後に水で希釈し、高速液体クロマトグラフィー等にかけることにより、非エピ体カテキン類を得ることができる。エピ体カテキン類の非エピ体カテキン類への異性化率は、７０％以上となり得る。このようにして、本実施形態によれば、エピ体カテキン類から非エピ体カテキン類を簡便に高収率・高純度で得ることができる。
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態では、シクロデキストリンが存在する溶媒中でエピ体カテキン類を加熱することにより、エピ体カテキン類を異性化して非エピ体カテキン類とする。
第２の実施形態では、シクロデキストリンが存在する溶媒中でエピ体カテキン類を加熱することにより、エピ体カテキン類を異性化して非エピ体カテキン類とする。
シクロデキストリンとしては、β−シクロデキストリン、分岐β−シクロデキストリンおよび化学修飾β−シクロデキストリンからなる群から選ばれる少なくとも１種のシクロデキストリンを使用する。化学修飾β−シクロデキストリンとしては、例えば、メチル化、ヒドロキシプロピル化、アセチル化されたβ−シクロデキストリン等が挙げられる。
上記シクロデキストリンは、非エピ体カテキン類を包接する性質を有するため、エピ体カテキン類の熱異性化によって生じた非エピ体カテキン類は、シクロデキストリン内部に包接され、エピ体カテキン類への逆異性化が防止される。そのため、この異性化平衡は、全体として非エピ体カテキン類生成の方向へと移動し、結果として非エピ体カテキン類を高い収率で得ることができる。
上記シクロデキストリンによる非エピ体カテキン類の包接を効率良く行うためにも、シクロデキストリンは溶媒に溶解していることが好ましい。シクロデキストリンが溶解可能な溶媒としては、水、アセトン、ピリジン、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジメチルスルホキシド、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド等が挙げられるが、特に、安全性や環境への負荷の点から水が好ましい。
溶媒中におけるシクロデキストリンの量は、エピ体カテキン類の初期量に対して０．１倍モル〜１０倍モルであることが好ましく、特に等モル〜５倍モルであることが好ましい。シクロデキストリンの量がエピ体カテキン類の０．１倍モル未満であると、十分な量の非エピ体カテキン類を包接できないおそれがあり、また、シクロデキストリンの量がエピ体カテキン類の１０倍モルを超えると、エピ体カテキン類の異性化率は頭打ちになることが多い。
溶媒として水を使用する場合には、上記エピ体カテキン類の熱異性化をｐＨ４．５〜７の条件下で行うことが好ましく、特にｐＨ５〜６の条件下で行うことが好ましい。かかるｐＨの調整は、例えば、Ｍｃｌｌｖａｉｎ緩衝液、ホウ酸緩衝液、クエン酸緩衝液等を使用して行うことができる。ただし、純水にエピ体カテキン類を後述する濃度で溶解させると、ｐＨ４．８〜５．５を示すため、溶媒として純水を使用することもできる。
溶媒中におけるエピ体カテキン類の初期濃度は、０．１〜２０質量％とすることが好ましく、特に０．５〜２質量％とすることが好ましい。エピ体カテキン類をかかる濃度に設定することにより、エピ体カテキン類を効率良く異性化することができる。
加熱温度は、８０〜１８０℃が好ましく、特に１００〜１３０℃が好ましい。加熱温度が上記範囲内にあることにより、エピ体カテキン類を効率良く異性化することができる。
加熱は、常圧加熱および加圧加熱のいずれをも含むものである。すなわち、熱異性化は常圧下で行ってもよいし、加圧下で行ってもよい。その圧力は、１×１０５〜６×１０５Ｐａであることが好ましく、特に１×１０５〜３×１０５Ｐａであることが好ましい。
加熱時間は、５〜１２０分であることが好ましく、特に３０〜９０分であることが好ましい。加熱時間が５分未満では、エピ体カテキン類を十分に異性化することができず、また、加熱時間が１２０分を超えると、エピ体カテキン類の異性化率が頭打ちになることが多い。
以上のようにしてエピ体カテキン類を異性化して非エピ体カテキン類が生成した反応溶液を、冷却後に水で希釈し、高速液体クロマトグラフィー等にかけることにより、非エピ体カテキン類を得ることができる。エピ体カテキン類の非エピ体カテキン類への異性化率は、７０％以上となり得る。このようにして、本実施形態によれば、エピ体カテキン類から非エピ体カテキン類を簡便に高収率・高純度で得ることができる。
以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。
〔実施例１〕
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含む水溶液５ｍＬに、β−シクロデキストリン６１．９５ｍｇを添加した。得られた水溶液のｐＨは５．４であった。この水溶液を反応容器に供給して密封し、１２０℃で９０分間加熱した。このとき、反応容器内の圧力は１．２×１０５Ｐａであった。
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含む水溶液５ｍＬに、β−シクロデキストリン６１．９５ｍｇを添加した。得られた水溶液のｐＨは５．４であった。この水溶液を反応容器に供給して密封し、１２０℃で９０分間加熱した。このとき、反応容器内の圧力は１．２×１０５Ｐａであった。
その後室温まで冷却し、水で希釈したものを試料とし、ＨＰＬＣ分析を行った。ＨＰＬＣ分析の条件および使用器具は以下の通りであった。
・カラム：ＹＭＣ社製 Ｊ'ｓｐｈｅｒｅ ＯＤＳ−Ｈ８０ φ４．６×２５０ｍｍ
・カラム温度：４０℃
・移動相：
Ａ相 アセトニトリル：水：リン酸＝５：９４．９：０．１
Ｂ相 アセトニトリル：水：リン酸＝５０：４９．９：０．１によるグラジェント溶出法
・流速：１ｍＬ／ｍｉｎ
・注入量：１０μＬ
・検出：ＵＶ２８０ｎｍ
・グラジェントプログラム：表１参照
・試料の定量：試料５ｍＬを５０ｍＬ容メスフラスコに入れ、蒸留水で定容した後、０．４５μｍメンブレンフィルターで濾過した。その試料１０μＬを高速液体クロマトグラフに注入し、標準試液（各カテキン標準品を蒸留水で１０〜１００ｐｐｍに３段階で希釈したもの）を使用した３点検量線法により定量した。
・カラム：ＹＭＣ社製 Ｊ'ｓｐｈｅｒｅ ＯＤＳ−Ｈ８０ φ４．６×２５０ｍｍ
・カラム温度：４０℃
・移動相：
Ａ相 アセトニトリル：水：リン酸＝５：９４．９：０．１
Ｂ相 アセトニトリル：水：リン酸＝５０：４９．９：０．１によるグラジェント溶出法
・流速：１ｍＬ／ｍｉｎ
・注入量：１０μＬ
・検出：ＵＶ２８０ｎｍ
・グラジェントプログラム：表１参照
・試料の定量：試料５ｍＬを５０ｍＬ容メスフラスコに入れ、蒸留水で定容した後、０．４５μｍメンブレンフィルターで濾過した。その試料１０μＬを高速液体クロマトグラフに注入し、標準試液（各カテキン標準品を蒸留水で１０〜１００ｐｐｍに３段階で希釈したもの）を使用した３点検量線法により定量した。
ＨＰＬＣ分析の結果に基づいて、エピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率（反応後の総カテキン量に占めるガロカテキンガレートの比率）を算出した。結果を表２に示す。
〔比較例１〕
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含む水溶液５ｍＬ（ｐＨ５．４）に対して実施例１と同様の処理を行い、エピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表２に示す。
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含む水溶液５ｍＬ（ｐＨ５．４）に対して実施例１と同様の処理を行い、エピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表２に示す。
〔比較例２〕
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含む水溶液５ｍＬに、α−シクロデキストリン６１．９５ｍｇを添加した。得られた水溶液のｐＨは５．４であった。この水溶液に対して実施例１と同様の処理を行い、エピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表２に示す。
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含む水溶液５ｍＬに、α−シクロデキストリン６１．９５ｍｇを添加した。得られた水溶液のｐＨは５．４であった。この水溶液に対して実施例１と同様の処理を行い、エピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表２に示す。
〔比較例３〕
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含む水溶液５ｍＬに、γ−シクロデキストリン６１．９５ｍｇを添加した。得られた水溶液のｐＨは５．４であった。この水溶液に対して実施例１と同様の処理を行い、エピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表２に示す。
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含む水溶液５ｍＬに、γ−シクロデキストリン６１．９５ｍｇを添加した。得られた水溶液のｐＨは５．４であった。この水溶液に対して実施例１と同様の処理を行い、エピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表２に示す。
表２から分かるように、β−シクロデキストリンを添加した場合には、エピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率は極めて高かった。
〔実施例２〕
１０ｍＬスクリューキャップ付き試験管にエピガロカテキンガレート０．０１ｍｍｏｌおよびβ−シクロデキストリン０．０１〜０．１０ｍｍｏｌを投入し、Ｍｃｌｌｖａｉｎ緩衝液（ｐＨ５．４）５ｍＬを加えて完全に溶解させ、得られた水溶液を１２０℃で３０分間加熱した。このとき、試験管内の圧力は１．２×１０５Ｐａであった。反応液を室温まで冷却し、純水で２０倍に希釈した後、実施例１と同様にしてＨＰＬＣ分析を行い、エピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表３に示す。
１０ｍＬスクリューキャップ付き試験管にエピガロカテキンガレート０．０１ｍｍｏｌおよびβ−シクロデキストリン０．０１〜０．１０ｍｍｏｌを投入し、Ｍｃｌｌｖａｉｎ緩衝液（ｐＨ５．４）５ｍＬを加えて完全に溶解させ、得られた水溶液を１２０℃で３０分間加熱した。このとき、試験管内の圧力は１．２×１０５Ｐａであった。反応液を室温まで冷却し、純水で２０倍に希釈した後、実施例１と同様にしてＨＰＬＣ分析を行い、エピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表３に示す。
〔比較例４〕
β−シクロデキストリンを投入しない以外、実施例２と同様の処理を行い、エピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表３に示す。
β−シクロデキストリンを投入しない以外、実施例２と同様の処理を行い、エピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表３に示す。
表３から分かるように、β−シクロデキストリンの添加量が増加するに伴って、エピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率が向上するが、β−シクロデキストリンの添加量がエピガロカテキンガレートの５倍モル程度で頭打ちになったと考えられる。
〔実施例３〕
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含むエタノール溶液５ｍＬを反応容器に供給して密封し、１２０℃で３０−１８０分間加熱した。このとき、反応容器内の圧力は１．２×１０５Ｐａであった。その後室温まで冷却し、水で希釈してから、実施例１と同様にしてＨＰＬＣ分析を行った。
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含むエタノール溶液５ｍＬを反応容器に供給して密封し、１２０℃で３０−１８０分間加熱した。このとき、反応容器内の圧力は１．２×１０５Ｐａであった。その後室温まで冷却し、水で希釈してから、実施例１と同様にしてＨＰＬＣ分析を行った。
ＨＰＬＣ分析の結果に基づいて、各反応時間毎のエピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表４に示す。
〔実施例４〕
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含むメタノール溶液５ｍＬに対して実施例２と同様の処理を行い、各反応時間毎のエピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表４に示す。
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含むメタノール溶液５ｍＬに対して実施例２と同様の処理を行い、各反応時間毎のエピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表４に示す。
〔実施例５〕
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含む２−プロパノール溶液５ｍＬに対して実施例２と同様の処理を行い、各反応時間毎のエピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表４に示す。
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含む２−プロパノール溶液５ｍＬに対して実施例２と同様の処理を行い、各反応時間毎のエピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表４に示す。
〔比較例５〕
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含む水溶液５ｍＬに対して実施例２と同様の処理を行い、各反応時間毎のエピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表４に示す。
エピガロカテキンガレート５．０ｍｇを含む水溶液５ｍＬに対して実施例２と同様の処理を行い、各反応時間毎のエピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率を算出した。結果を表４に示す。
表４から分かるように、溶媒としてエタノール、メタノールまたは２−プロパノールを使用した場合には、溶媒として水を使用した場合と比較して、エピガロカテキンガレートからガロカテキンガレートへの異性化率が高かった。
本発明は、非エピ体カテキン類、特にコレステロール吸収抑制作用を有するガロカテキンガレートを簡便に高収率で製造するのに有用である。
Claims (5)
- β−シクロデキストリンが存在する溶媒中でエピ体カテキン類を加熱することにより、前記エピ体カテキン類を異性化して非エピ体カテキン類とすることを特徴とする非エピ体カテキン類の製造方法。
- 前記溶媒には、前記シクロデキストリンが溶解していることを特徴とする請求項１に記載の非エピ体カテキン類の製造方法。
- 前記溶媒が水であることを特徴とする請求項１または２に記載の非エピ体カテキン類の製造方法。
- 前記溶媒中での加熱を、ｐＨ４．５〜７の条件下で行うことを特徴とする請求項３に記載の非エピ体カテキン類の製造方法。
- 前記エピ体カテキン類がエピガロカテキンガレートであり、前記非エピ体カテキン類がガロカテキンガレートであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の非エピ体カテキン類の製造方法。
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