JP6925728B2 - クロロフィル類の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、クロロフィル類の製造方法に関する。

着色料のうちの天然着色料は、植物等から抽出された色素であり、自然ならではの色合いや合成着色料に比べて体や環境にやさしいというイメージを有するため、食品、化粧品、染料などに使用されている。天然着色料のうち、クロロフィル（葉緑素）は、植物や藻類などに含まれる緑色の天然色素として、ほうれん草やクロレラなどから抽出され、ガムや飴等の食品や染料等に利用されている。引用文献１には、笹葉よりクロロフィル類を含む抽出液を抽出する方法が記載されている。

特開２０００−６９９４６号公報

しかしながら、植物などからクロロフィル類を抽出する場合、クロロフィルが光や熱等により変色や退色をしやすいため、抽出されたクロロフィル類の発色性が変化するという問題がある。また、抽出物に不純物が混入することでも、発色性が変化する原因となる。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、茶葉から良好な発色性を有するクロロフィル類を抽出することが可能な技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るクロロフィル類の製造方法は、茶葉を少なくとも熱水で抽出することにより、上記茶葉中のカテキン類を除去するステップを含む。
上記カテキン類を除去した上記茶葉に対し、上記クロロフィル類を水溶化するためのアルカリ化処理と、上記クロロフィル類の中心金属を銅、鉄又は亜鉛に置換するための置換処理と、を行うことにより上記クロロフィル類の水溶液を生成する。
上記水溶液を乾燥させる。
これにより、茶葉に含まれるカテキン類を十分除去でき、良好な発色性を有するクロロフィル類を抽出できる。

上記熱水抽出を複数回行ってもよい。
これにより、茶葉中のカテキン類をより十分に除去することができ、より発色性の良好なクロロフィル類を抽出できる。

上記熱水で抽出した上記茶葉に対し、さらにアルコール水溶液で抽出することにより、上記茶葉に残存するカテキン類を除去してもよい。
これにより、茶葉に含まれるカテキン類をさらに十分に除去でき、純度が高く、良好な発色性を有するクロロフィル類を得ることができる。

上記カテキン類を除去した上記茶葉に対し、アルコール水溶液中でアルカリ化処理を行ってもよい。
これにより、茶葉に含まれるクロロフィル類を効率よく水溶化でき、収率が高く、良好な発色性を有するクロロフィル類を得ることができる。

上記熱水で抽出した上記茶葉に対し、さらに第１の濃度のアルコール水溶液で抽出することにより、上記茶葉に残存するカテキン類を除去し、上記カテキン類を除去した上記茶葉に対し、上記第１の濃度より高い第２の濃度のアルコール水溶液中でアルカリ化処理を行ってもよい。
これにより、茶葉に含まれるカテキン類をさらに十分に除去でき、茶葉に含まれるクロロフィル類を効率よく水溶化できる。この結果、純度及び収率が高く、良好な発色性を有するクロロフィル類を得ることができる。

上記アルカリ化処理の後に、上記置換処理を行ってもよい。
これにより、より効率よく発色性の良好なクロロフィル類を抽出することができる。

上記水溶液を生成するために、上記アルカリ化処理の後に濾過処理を行ってもよい。
これにより、茶葉中の不純物を除去することができ、より発色性の良好なクロロフィル類を抽出できる。

上記濾過処理は、第１の濾過処理と第２の濾過処理とを含んでもよい。
上記第２の濾過処理は、第１の濾過処理の後に、上記第１の濾過処理で用いられる第１の濾過膜より目の細かい第２の濾過膜を用いて行ってもよい。
これにより、茶葉中の不純物をより十分に除去することができ、さらに発色性の良好なクロロフィル類を抽出できる。

上記第２の濾過処理は、分画分子量が１０００〜１００００の範囲の限外濾過処理であってもよい。

上記茶葉が茶殻であってもよい。
これにより、茶殻を有効利用でき、省資源化を図りつつ、発色性の良好なクロロフィル類を抽出することができる。

以上のように、本発明によれば、茶葉から良好な発色性を有するクロロフィル類を抽出することが可能な技術を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係るクロロフィル類の製造方法を示すフローチャートである。 上記実施形態の具体例１に係るクロロフィル類の製造方法を示すフローチャートである。 上記実施形態の具体例２に係るクロロフィル類の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るクロロフィル類の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係るクロロフィル類の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係るクロロフィル類の製造方法を示すフローチャートである。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を説明する。

［クロロフィル類の製造方法の概要］
本発明の一実施形態に係るクロロフィル類の製造方法では、茶葉から、発色性の良好なクロロフィル類を抽出することができる。

本実施形態に係る茶葉は、茶の有効成分として、クロロフィル類及びカテキン類を含む茶樹組織を広く意味し、「葉」に限定されず、「茎」等も含む。また、本実施形態に係る茶葉は、摘採後の生茶葉であってもよく、摘採後に熱処理や冷蔵、冷凍保存されたものであってもよい。また、茶葉は、裁断又は粉砕されたものであってもよく、その形状は特に限定されない。
さらに、本実施形態に係る茶葉は、茶系飲料を抽出した後の茶殻であってもよい。茶殻には、茶葉と同様にクロロフィル類やカテキン類が含まれている。茶系飲料の製造時に大量に発生する茶殻を廃棄せず有効利用して、残存するクロロフィル類を抽出することで、省資源化を実現できる。

本実施形態に係るクロロフィル類は、クロロフィルａ又はクロロフィルｂ等のクロロフィル、クロロフィリン、フェオフィチン、クロロフィリド等のクロロフィル分解物、銅クロロフィル、鉄クロロフィル、又は亜鉛クロロフィル等の中心金属置換クロロフィル、銅クロロフィリンＮａ、鉄クロロフィリンＮａ、又は亜鉛クロロフィリンＮａ等のクロロフィリンのアルカリ塩、その他のクロロフィル誘導体を含む。

本実施形態において抽出されるクロロフィル類としては、銅クロロフィリンＮａ、鉄クロロフィリンＮａ、又は亜鉛クロロフィリンＮａが挙げられる。これらは、安定で発色性の良好な緑色系着色料として利用可能である。

本実施形態に係るカテキン類は、茶葉に含まれる茶カテキンである。
茶カテキンとしては、例えば、カテキン、エピカテキン（ＥＣ）、エピガロカテキン（ＥＧＣ）、ガロカテキン（ＧＣ）や、ガレート型のエピカテキンガレート（ＥＣｇ）、エピガロカテキンガレート（ＥＧＣｇ）、ガロカテキンガレート（ＧＣｇ）、カテキンガレート（Ｃｇ）、重合カテキン、その他のカテキン類が挙げられる。

［クロロフィル類の製造方法］
図１は、本発明の一実施形態に係るクロロフィル類の製造方法を示すフローチャートである。以下、同図に沿ってクロロフィル類の製造方法の一例を説明する。
本発明の一実施形態の製造方法では、熱水抽出によりカテキン類を除去する工程（Ｓ１１）を含む。また、クロロフィル類を水溶化するために、クロロフィル類をアルカリ化する工程を含む（Ｓ１２）。さらに、クロロフィル類の中心金属を銅、鉄又は亜鉛に置換する工程を含む（Ｓ１３）。加えて、クロロフィル類を含有する水溶液を乾燥させる工程を含む（Ｓ１４）。

（ステップＳ１１（熱水抽出））
ステップＳ１１では、茶葉と水とを含む混合液を加熱し、熱水抽出を行う。これにより、水溶性のカテキン類が熱水中に抽出され、茶葉からカテキン類を除去することができる。カテキン類は酸化されやすく、酸化により褐色に変色するため、カテキン類を除去することで、良好な発色性を有するクロロフィル類を含む着色料が得られる。

また、熱水抽出工程では、カテキン類を抽出した抽出液と、カテキン類が除去された茶葉とを分離する工程を含む。
茶葉を分離する工程では、茶葉（固形分）とカテキン類を含む抽出液とが分離できれば、具体的な方法は限定されず、フィルターや金属メッシュ（金網）等を用いてもよい。これにより、カテキン類を含む抽出液を除去することができ、カテキン類が除去された茶葉（固形分）のみを得ることができる。
本ステップの分離は、好ましくは加温下、例えば７０℃以上で行われる。これにより、カテキン類の抽出量を高めることができ、茶葉残渣とカテキン類を含む抽出液とを効率よく分離することができる。
本ステップの分離では、例えば５０μｍ以上の茶葉残渣と、抽出液とを分離することができる。茶葉残渣の大きさは、最も長い部分を基準にした大きさとすることができ、例えば粒子状ならば粒径、繊維状ならば繊維長とすることができる。また、本ステップの分離における茶葉残渣の大きさは、例えば５０μｍ以上１００００μｍ以下であり、好ましくは１００μｍ以上２０００μｍ以下であり、より好ましくは２００μｍ以上５００μｍ以下であってもよい。

本ステップにおける茶葉は、粉砕せずに用いてもよいし、粉砕処理を予め施したものでもよい。粉砕処理は、乾式粉砕でも湿式粉砕でもよい。乾式粉砕には、例えばカッターミル、ボールミル等の乾式粉砕機を用いることができる。
本ステップにおける、熱水抽出は、例えば５０℃以上１００℃以下、より好ましくは７０℃以上１００℃以下で行われる。これにより、茶葉に含まれる不溶性のクロロフィル類が変性することなく、カテキン類を効率よく除去することができる。
混合液における水の重量は、茶葉の重量の２倍以上３０倍以下とすることができる。これにより、茶葉中のカテキン類を熱水中に十分に抽出することができる。
本ステップでは、例えば、混合液をパイプ状の加温ユニットに通液することで、連続的に熱水抽出を行うことができる。抽出時には、必要に応じて攪拌してもよい。
また、熱水抽出は、複数回行うことが好ましく、２〜３回行うことがより好ましい。複数回の熱水抽出工程では、例えば、混合液を繰り返し加温ユニットに通液してもよく、その方法は特に限定されない。これにより、カテキン類の抽出効率を高めることができ、茶葉からカテキン類を十分に除去することができる。

（ステップＳ１２（アルカリ化処理））
ステップＳ１２では、クロロフィル類をアルカリ化する。アルカリ化することで水溶化したクロロフィル類が得られる。アルカリ化処理では、水溶化したクロロフィル類が得られれば、その方法は特に限定されず、例えば、カテキン類が除去された茶葉を水酸化ナトリウム水溶液（９０℃）に４時間浸してもよい。
アルカリ化処理により、茶葉に含まれる不溶性のクロロフィル類が鹸化（加水分解）することで、脂溶性のフィトールが脱離し、水溶性のクロロフィル類（クロロフィリン等）を含む水溶液が生成される。クロロフィリンは、アルカリ性側で比較的安定性を有し、鮮やかな緑色を呈するため、得られるクロロフィル類の水溶液の発色性を良好なものとする。
また、後述するクロロフィル類の中心金属の置換処理後に、アルカリ化処理をしてもよい。

アルカリ化処理で用いるアルカリ性溶液として、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、アンモニア水、アニリン、アルギニン等を使用でき、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムを使用することが好ましい。
用いられるアルカリ性水溶液の濃度として、例えば、０．０１〜５ｍｏｌ／Ｌであって、０．０１〜１ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。
アルカリ性水溶液のｐＨは、例えば、ｐＨ７〜１４であって、好ましくはｐＨ９〜１４である。
アルカリ化処理時の温度は、例えば、２５〜１００℃であり、好ましくは７０〜１００℃である。
アルカリ化処理する時間は、クロロフィル類が十分に水溶化されれば、特に限定されず、例えば、数分〜数時間程度であってもよい。
これにより、クロロフィル類の変色を抑制でき、良好な発色性を有するクロロフィル類を含む水溶液を生成することができる。

（ステップＳ１３（中心金属置換処理））
ステップＳ１３では、クロロフィル類の中心金属（マグネシウム）を銅、鉄又は亜鉛の金属イオンに置換する中心金属置換処理を行う。中心金属置換処理では、クロロフィル類の中心金属を銅、鉄又は亜鉛の金属イオンに置換できれば、その方法は特に限定されない。例えば、クロロフィル類と硫酸銅・５水和物を反応させることで銅と置換することができる。
中心金属置換処理がされるクロロフィル類は、アルカリ化処理後の水溶化したクロロフィル類（クロロフィリン等）であってもよく、カテキン類を除去した茶葉に含まれる不溶性のクロロフィルであってもよい。これにより、不安定なクロロフィルに対して、より安定化した、鮮やかな青〜緑色を呈するクロロフィル類、例えば、銅クロロフィル、鉄クロロフィル、亜鉛クロロフィル、銅クロロフィリンＮａ、鉄クロロフィリンＮａ、又は亜鉛クロロフィリンＮａ等を得ることができる。

なお、本実施形態に係るクロロフィル類の製造方法では、アルカリ化処理（Ｓ１２）及び中心金属置換処理（Ｓ１３）によって、中心金属が銅、鉄又は亜鉛で置換されたクロロフィル類を含む水溶液が得られればよく、アルカリ化処理（Ｓ１２）及び中心金属置換処理（Ｓ１３）の順序は上記に限定されない。つまり、中心金属置換処理（Ｓ１３）は、アルカリ化処理（Ｓ１２）の前に行ってもよい。
しかし、アルカリ化処理（Ｓ１２）後に、中心金属置換処理（Ｓ１３）を行う方がより好ましい。先に水溶化したクロロフィル類を含む水溶液を生成し、不溶性の不純物を除去した後で、中心金属置換反応をさせることで、クロロフィル類と銅、鉄、又は亜鉛などの金属イオンとの置換反応が制御しやすくなる。不純物除去前に、金属イオン（金属塩）を添加した場合、不純物中に金属イオンが取り込まれる可能性があり、反応が制御しにくくなる。また、茶葉等の不純物を食品として応用する場合、銅、鉄や亜鉛などの金属イオンが不純物中に含まれることは望ましくない。

中心金属置換処理で用いる金属塩として、公知の有機塩、無機塩を用いることができる。具体的には、塩化物塩、硫酸塩、アセチルアセトナート、蟻酸塩、硝酸塩、乳酸塩、酢酸塩及びこれらの水和物を用いることができる。
金属塩濃度は、例えば、熱水抽出前の茶葉全量に対し、０．１〜２５ｗｔ％であり、好ましくは２．５〜１０ｗｔ％であってもよい。
中心金属置換反応時の温度は、例えば、７０℃〜１００℃であってもよい。
中心金属置換処理をする時間は、例えば、０．５時間〜８時間であり、好ましくは１〜３時間であってもよい。
これらの条件により、クロロフィル類の変色を抑制しつつ、クロロフィル類の中心金属置換処理をすることができ、発色性の良好なクロロフィル類を得ることができる。

（ステップＳ１４（乾燥））
ステップＳ１４では、中心金属が置換された水溶性のクロロフィル類（銅クロロフィリンＮａ等）を含む水溶液を乾燥させる。
本ステップの乾燥は、特に限定されないが、凍結乾燥、噴霧乾燥（スプレードライ）等の方法により行うことができる。クロロフィル類を含む水溶液を乾燥させることで、クロロフィル類を含む粉末を生成することができる。
さらに、必要に応じて、上記粉末を精製することもできる。

［本実施形態の作用効果］
以上のように、本実施形態によれば、熱水抽出により、発色性不良の原因となるカテキン類を十分に除去することができ、発色性の良好なクロロフィル類を抽出できる。
また、カテキン類を除去した茶葉を、アルカリ化処理及び中心金属置換処理を行うことで、不安定なクロロフィルをより安定なクロロフィル類にして、抽出することができる。
即ち、本実施形態に係るクロロフィル類の製造方法によれば、茶葉中のカテキン類を除去しつつ、安定化した発色性の良好なクロロフィル類を得ることができる。

［具体例］
以下、本実施形態のより詳細な具体例について、説明する。

〈具体例１〉
図２は、本実施形態の具体例１に係るクロロフィル類の製造方法を示すフローチャートである。なお、図２のステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２７，Ｓ２８は、それぞれ図１のステップＳ１１〜Ｓ１４に対応するので、説明を省略する。
具体例１では、茶葉に含まれるカテキン類を複数回熱水抽出することにより、茶葉からカテキン類を除去する（Ｓ２１）。次に、水溶化したクロロフィル類を得るために、茶葉に含まれるクロロフィル類をアルカリ化する（Ｓ２２）。得られたクロロフィル類を含む水溶液を濾過する（第１の濾過処理）（Ｓ２３）。その濾液を限外濾過する（第２の濾過処理）（Ｓ２４）。その限外濾過液を濃縮する（Ｓ２５）。次に、濃縮された液のｐＨ調整（ｐＨ８〜１０）をする（Ｓ２６）。次に、クロロフィル類の中心金属を銅、鉄又は亜鉛に置換する（Ｓ２７）。次に、中心金属が置換されたクロロフィル類を含む水溶液を乾燥させる（Ｓ２８）。

（ステップＳ２３（第１の濾過処理））
ステップＳ２３では、クロロフィル類を含む水溶液と、茶葉（固形残渣）とを分離するために濾過をする。肉眼で明確に確認できる程度の茶葉（固形残渣）を分離できれば、濾過の方法、濾過膜の形状等は限定されない。使用する濾過膜（第１の濾過膜）は、例えば、フィルターや金属メッシュ（金網）を用いてもよい。濾過膜の孔径は、１μｍ以上１０００μｍ以下であり、より好ましくは、１μｍ以上３００μｍ以下であってもよい。これにより、茶葉や茎などの固形残渣を十分に除去できる。
さらに、より細かい茶葉（固形残渣）を除去するための徐濁工程を含んでいてもよい。徐濁方法は、濾過用フィルターを用いた濾過や、遠心分離、デカンテーション等の方法により行ってもよい。
第１の濾過処理をすることで、ステップＳ２４の限外濾過において、限外濾過膜の目詰まりを防止でき、より効率よくクロロフィル類を精製することができる。また、徐濁工程を含むことで、後述する限外濾過において、中空糸膜中を流れる粒子が中空糸内部を閉塞することを防止することができる。

（ステップＳ２４（第２の濾過処理））
ステップＳ２４では、茶葉残渣を除去したクロロフィル類を含む水溶液を、さらに限外濾過する。このとき、用いられる限外濾過膜（第２の濾過膜）の分画分子量は、例えば、１００００以下であり、好ましくは１０００〜１００００であり、より好ましくは１０００〜３０００であってもよい。これにより、加水分解により低分子化したクロロフィル類（クロロフィリン等）を精製することができる。具体的には、上記範囲の限外濾過膜を用いることで、リグニン等の高分子物質からなる不純物を除去することができる。リグニンは茶色を呈するため、これを除去することで発色性のよいクロロフィル類を得ることができる。

また、限外濾過膜（ＵＦ膜）を用いた濾過では、供給される液をすべて濾過する全量濾過方式より、供給される液を濾過膜の表面に対し平行に流すクロスフロー方式を用いることが好ましい。クロスフロー方式では、例えば、所定の内径（例えば、０．８ｍｍ、１．２ｍｍ等）の中空糸膜中に液を流して、濾過する方法がある。クロスフロー方式では、ＵＦ膜の表面に蓄積される不純物が全量濾過方式より少なく、目詰まりがしにくいため、効率よく精製することができる。

（ステップＳ２５）
ステップＳ２５では、限外濾過液を濃縮する。濃縮方法は、溶媒が除去できれば、特に限定されず、従来の方法を採用することができる。例えば、真空蒸発法、膜濃縮法等が挙げられる。また、濃縮する工程は、凍結乾燥法やスプレードライ法等による乾燥、粉末化させる工程（ステップＳ２８）の前に行ってもよい。

（ステップＳ２６）
ステップＳ２６では、濃縮されたクロロフィル類を含む水溶液のｐＨを調整する。水溶液のｐＨは、アルカリ性であることが好ましく、ｐＨ８〜１０（ｐＨ９程度の弱塩基性）であることがさらに好ましい。クロロフィル類は酸性下で不溶性を示すが、ナトリウム塩を形成することで、クロロフィル類を水に溶解させることができる。また、ｐＨ調整することで、次のステップＳ２７にて効率よく中心金属置換反応を行うことができ、より発色性の良いクロロフィル類を得ることができる。
ｐＨ調整剤は特に限定されるものでなく、例えば、塩酸、硫酸、クエン酸を用いて行うことができる。ｐＨ調整剤は、単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

〈具体例２〉
図３は、本実施形態の具体例２に係るクロロフィル類の製造方法を示すフローチャートである。なお、図３のステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３８は、それぞれ図１のステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１２，Ｓ１４に対応するので、一部説明を省略する。
具体例２では、茶葉からカテキン類を熱水抽出することにより、カテキン類を除去する（Ｓ３１）。クロロフィル類の中心金属を銅、鉄又は亜鉛に置換する（Ｓ３２）。中心金属が置換されたクロロフィル類をアルカリ化する（Ｓ３３）。アルカリ化処理により、水溶化したクロロフィル類を濾過する（Ｓ３４）。次に、濾液を中和する（Ｓ３５）。中和後、水相のタールを分離する（Ｓ３６）。タールを分離後、クロロフィル類をアルカリ性下で再溶解させる（Ｓ３７）。再溶解したクロロフィル類を含む水溶液を凍結乾燥する（Ｓ３８）。

（ステップＳ３２）
ステップＳ３２では、茶葉に含まれる不溶性のクロロフィル類の中心金属を、銅、鉄又は亜鉛に置換する。これにより、銅クロロフィル、鉄クロロフィル又は亜鉛クロロフィル等の中心金属が置換されたクロロフィル類が得られる。中心金属の置換方法は前述のとおりである。

（ステップＳ３３）
ステップＳ３３では、中心金属が置換されたクロロフィル類をアルカリ化する。これにより、クロロフィリンのアルカリ塩である銅クロロフィリンＮａ、鉄クロロフィリンＮａ、又は亜鉛クロロフィリンＮａ等のクロロフィル類を含む水溶液が生成される。アルカリ化処理の方法は前述のとおりである。

（ステップＳ３４）
ステップＳ３４では、クロロフィル類を含む水溶液と、茶葉（固形残渣）を分離するために、図２のステップＳ２３と同様の手法で濾過される。

（ステップＳ３５）
ステップＳ３５では、濾液を中和し、弱酸性とする。濾液の中和方法は、クロロフィル類の発色性に影響を与えないものであれば、従来の方法を採用することができる。例えば、塩酸を添加する。これにより、濾過液のｐＨが、弱酸性（例えば、ｐＨ４）となり、クロロフィル類が析出する。

（ステップＳ３６）
ステップＳ３６では、タールを分離する。分離する方法は、析出したクロロフィル類と水相のタールを分離できれば、その方法は限定されない。これにより、不純物であるタールを除去でき、発色性の良好なクロロフィル類を抽出できる。

（ステップＳ３７）
ステップＳ３７では、析出したクロロフィル類を再溶解させる。再溶解させる方法は、特に限定されず、例えば、炭酸Ｎａ水溶液を添加する。アルカリ性（例えばｐＨ９程度の弱アルカリ性）にすることで、析出したクロロフィル類を再溶解させることができる。これにより、発色性の良好なクロロフィル類を含む水溶液を生成することができる。

〈変形例〉
変形例として、熱水抽出、アルカリ化処理、中心金属置換処理、及び濾過を経た後、生成したクロロフィル類を含む水溶液を弱酸性にし、クロロフィル類を析出させてから、回収してもよい。回収方法は、析出したクロロフィル類を分離できれば、特に限定されない。

上記具体例１，２及び変形例において、最初にカテキン類を除去する熱水抽出が行われれば、アルカリ化処理、中心金属置換処理、濾過等の各ステップの順番は特に限定されない。また、必要に応じて適宜、第１の濾過処理、限外濾過、濃縮、ｐＨ調整等のステップを途中に含んでいてもよく、一部のステップを省略してもよく、その順番を入れ替えてもよい。

＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態を説明する。

［クロロフィル類の製造方法］
図４は、本発明の第２の実施形態に係るクロロフィル類の製造方法を示すフローチャートである。
本発明の第２の実施形態に係るクロロフィル類の製造方法では、上記第１の実施形態と異なり、ステップＳ１１のカテキン類を除去する工程が、茶葉を熱水で抽出する工程（ステップＳ１０１）と、さらに茶葉をアルコール水溶液で抽出する工程（ステップＳ１０２）と、を含む。
以下、同図に沿って、クロロフィル類の製造方法の一例を説明する。尚、第２の実施形態において、上記第１の実施形態と同様の処理を行うステップについては、詳細な説明を省略する。

（ステップＳ１０１（熱水抽出））
ステップＳ１０１では、上記第１の実施形態のステップＳ１１と同様に、茶葉を熱水で抽出することにより、茶葉に含まれるカテキン類を除去する。

（ステップＳ１０２（アルコール水溶液抽出））
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１において熱水で抽出した茶葉に対し、さらにアルコール水溶液で抽出する。これにより、茶葉に残存するカテキン類を除去する。

本ステップの抽出に用いられるアルコール水溶液は、エタノール等のアルコールと、水と、を混合したものである。
抽出に用いられるアルコール水溶液におけるアルコール濃度は、３０〜５０％であることが好ましく、例えば４０％とすることができる。
アルコール濃度が３０％以上であることにより、カテキン類を十分に除去でき、純度の高いクロロフィル類を抽出できる。アルコール濃度が５０％以下であることにより、アルコール水溶液の使用量を低減できるため工業上有利となる。

抽出温度として、例えば２０℃以上８０℃以下であることが好ましく、４０℃以上６０℃以下であることがさらに好ましい。
抽出時間として、例えば、１分以上３００分以下であることが好ましく、１０分以上２４０分以下であることがさらに好ましい。
これにより、茶葉に含まれる不溶性のクロロフィル類が変性することなく、カテキン類を効率よく除去することができる。

抽出に用いられるアルコール水溶液の重量は、茶葉の重量の２倍以上１００倍以下とすることができる。これにより、茶葉中に残存するカテキン類を十分に除去することができる。

抽出回数として、単回、若しくは２〜３回行うことができる。茶葉をアルコール水溶液で複数回抽出する場合、例えば、茶葉とアルコール水溶液とを含む混合体を繰り返し加温ユニットに通液してもよく、その方法は特に限定されない。これにより、茶葉に残存するカテキン類を効率よく十分に除去することができる。
また、熱水抽出の後に、アルコール水溶液抽出を行うことにより、熱水抽出の回数を減らすことができる。これにより、クロロフィル類の熱による変性を防ぐことができる。

（ステップＳ１０３（アルカリ化処理））
ステップＳ１０３では、上記第１の実施形態のステップＳ１２と同様に、茶葉に対して、水溶液中でアルカリ化処理が行われる。

（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）
ステップＳ１０４，Ｓ１０５では、上記第１の実施形態のステップＳ１３，１４と同様の処理が行われる。すなわち、ステップＳ１０４では、クロロフィル類の中心金属が銅、鉄又は亜鉛に置換される。ステップＳ１０５では、クロロフィル類を含む水溶液が乾燥される。これにより、安定化したクロロフィル類を含む粉末が得られる。

上記第２の実施形態に係るクロロフィル類の製造方法により、茶葉からカテキン類が十分に除去されることで、純度の高い、安定化した発色性の良好なクロロフィル類が得られる。

＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態を説明する。

［クロロフィル類の製造方法］
図５は、本発明の第３の実施形態に係るクロロフィル類の製造方法を示すフローチャートである。
本発明の第３の実施形態に係るクロロフィル類の製造方法では、上記第１の実施形態のステップＳ１２の水溶液中でアルカリ化処理を行う工程において、アルコール水溶液が用いられる（ステップＳ２０２参照）。
以下、同図に沿って、クロロフィル類の製造方法の一例を説明する。尚、第３の実施形態において、上記第１の実施形態と同様の処理を行うステップについては、詳細な説明を省略する。

（ステップＳ２０１（熱水抽出））
ステップＳ２０１では、ステップＳ１１と同様に、茶葉を熱水で抽出することにより、茶葉に含まれるカテキン類を除去する。

（ステップＳ２０２（アルカリ化処理））
ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１でカテキン類を除去した茶葉に対し、アルコール水溶液中でアルカリ化処理を行う。アルコール水溶液中でクロロフィル類をアルカリ化することで、クロロフィル類を効率よく水溶化できる。

アルカリ化処理で用いられるアルコール水溶液は、エタノール等のアルコールと、水と、アルカリ性溶液と、を混合したものである。
アルカリ化処理で用いられるアルカリ性溶液は、上記第１の実施形態のステップＳ１２と同様である。

アルカリ化処理で用いられるアルコール水溶液におけるアルコール濃度は、５０〜８０ｗｔ％であることが好ましく、例えば、６０ｗｔ％とすることができる。
アルカリ化処理で用いられるアルコール水溶液におけるアルカリ濃度は、例えば、０．０１〜５ｍｏｌ／Ｌであって、０．０１〜１ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。
アルカリ化処理で用いられるアルコール水溶液のｐＨは、例えば、ｐＨ７〜１４であって、ｐＨ９〜１４であることが好ましい。

アルカリ化処理時の温度は、例えば、２５℃以上１００℃以下であることが好ましく、４０℃以上９０℃以下であることがさらに好ましい。
アルカリ化処理する時間は、ステップＳ１２と同様である。
アルカリ化処理に用いられるアルコール水溶液の重量は、茶葉の重量の２倍以上１００倍以下とすることができる。これにより、茶葉中のクロロフィル類を効率よく水溶化することができる。

（ステップＳ２０３，Ｓ２０４）
ステップＳ２０３，Ｓ２０４では、上記第１の実施形態のステップＳ１３，１４と同様の処理が行われる。すなわち、ステップＳ２０４では、クロロフィル類の中心金属が銅、鉄又は亜鉛に置換される。ステップ２０５では、クロロフィル類を含む水溶液が乾燥される。これにより、上記第１の実施形態と同様に、安定化したクロロフィル類を含む粉末が得られる。

上記第３の実施形態に係るクロロフィル類の製造方法により、茶葉中のクロロフィル類を効率よく水溶化することができ、収率が高く、安定化した発色性の良好なクロロフィル類を得ることができる。

＜第４の実施形態＞
以下、本発明の第４の実施形態を説明する。

［クロロフィル類の製造方法］
図６は、本発明の第４の実施形態に係るクロロフィル類の製造方法を示すフローチャートである。
本発明の第４の実施形態に係るクロロフィル類の製造方法は、第２の実施形態に第３の実施形態のステップＳ２０２と同様の工程を追加したものである。
以下、同図に沿って、クロロフィル類の製造方法の一例を説明する。尚、第４の実施形態において、上記第１〜３の実施形態と同様の処理を行うステップについては、詳細な説明を省略する。

（ステップＳ３０１（熱水抽出））
ステップＳ３０１では、ステップＳ１１と同様に、茶葉を熱水で抽出することにより、茶葉に含まれるカテキン類を除去する。

（ステップＳ３０２（アルコール水溶液抽出））
ステップＳ３０２では、上記第２の実施形態のステップ１０２と同様に、ステップＳ３０１において熱水で抽出した茶葉に対し、さらにアルコール水溶液で抽出することにより、茶葉に残存するカテキン類を除去する。

（ステップＳ３０３（アルカリ化処理））
ステップＳ３０３では、上記第３の実施形態のステップＳ２０２と同様に、ステップＳ３０２でカテキン類を除去した茶葉に対し、アルコール水溶液中でアルカリ化処理を行う。
アルカリ化処理に用いられるアルコール水溶液におけるアルコール濃度は、ステップＳ３０２の抽出で用いられるアルコール水溶液のアルコール濃度より、高いことが好ましい。ステップＳ３０２，Ｓ３０３において用いられるアルコール水溶液において、アルコール濃度を段階的に高くすることで、純度及び収率がより高く、より発色性に優れたクロロフィル類が得られる。

（ステップＳ３０４，Ｓ３０５）
ステップＳ３０４，Ｓ３０５では、上記第１の実施形態のステップＳ１３，１４と同様の処理が行われる。すなわち、ステップＳ３０４では、クロロフィル類の中心金属が銅、鉄又は亜鉛に置換される。ステップ３０５では、クロロフィル類を含む水溶液が乾燥される。これにより、上記第１の実施形態と同様に、安定化したクロロフィル類を含む粉末が得られる。

上記第４の実施形態に係るクロロフィル類の製造方法により、カテキン類を十分に除去でき、かつ茶葉中のクロロフィル類を効率よく水溶化することができるため、純度及び収率が高く、発色性の良好なクロロフィル類を得ることができる。

［本実施形態において抽出されたクロロフィル類について］
本実施形態に係る製造方法では、クロロフィル類が変色しない工程で、カテキン類を十分に除去し、クロロフィル類を抽出することができる。カテキン類を除去することで、吸収極大波長における比吸光度（Ｅ１％１ｃｍ）が４００以上の発色性の良好なクロロフィル類を抽出することができた。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の実施形態を更に具体的に説明するが、本発明
はこれら実施例の範囲に限定されるものではない。

［試験例１］
まず、本実施形態に係る実施例及び比較例を用いて、クロロフィル類の発色性について評価した。

表１は、実施例１〜３及び比較例の各製造ステップと得られたクロロフィル類の発色性について示す。
実施例１〜３では、熱水抽出、アルカリ化処理、中心金属置換処理、第１の濾過処理、及び限外濾過を経てクロロフィル類を抽出した。比較例では、熱水抽出を行わず、クロロフィル類を抽出した。
実施例１〜３及び比較例の中心金属置換処理では、硫酸銅・５水和物を使用した。
発色性については、目視により確認した。発色性について、以下の４段階で判断した。
◎：鮮やかな色を呈し、非常に良好な発色性を有する。
○：良好な発色性を有する。
△：僅かに灰色がかっているが、発色性を有する。
×：褐色を呈し、発色性を有さない。
発色性の評価結果は、「△」以上であれば実用上問題なく、「○」であれば好ましく、「◎」であればより好ましい。
実施例１〜３では、いずれも発色性の良好なクロロフィル類を得ることができた。
熱水抽出工程を１回行った実施例１では、カテキン類を必要量除去でき、発色性を有するクロロフィル類が得られた。
熱水抽出工程を複数回行った実施例２では、カテキン類を十分に除去でき、良好な発色性を有するクロロフィル類が得られた。
熱水抽出工程を複数回行い、実施例２より小さい分画分子量の限外濾過膜を用いた実施例３では、カテキン類及びその他の不純物を十分に除去することができ、非常に良好な発色性を有するクロロフィル類が得られた。
比較例１では、カテキン類を十分に除去することができず、発色性が良好でない緑褐色のクロロフィル類を得た。

［試験例２］
続いて、本実施形態に係る熱水抽出工程、アルコール水溶液抽出工程及びアルコール水溶液中でのアルカリ化処理工程等が、発色性や収率、純度にどのような影響を及ぼすかを確認するため、以下の評価を行った。なお、上記の実施例１〜３及び比較例１についても、改めて評価を行った。

表２は、実施例１〜７及び比較例１の各製造ステップ、得られたクロロフィル類の発色性、収率、及び純度、並びにこれらの総合評価について示す。
実施例１〜３、比較例１では、上記表１と同様の工程を経て、クロロフィル類を抽出した。
実施例４では、熱水抽出（複数回）、アルコール水溶液中でのアルカリ化処理、硫酸銅・５水和物を用いた中心金属置換処理、第１の濾過処理、及び限外濾過を経てクロロフィル類を抽出した。
実施例５では、熱水抽出（１回）、アルコール水溶液抽出、水溶液中でのアルカリ化処理、硫酸銅・５水和物を用いた中心金属置換処理、第１の濾過処理、及び限外濾過を経てクロロフィル類を抽出した。
実施例６，７では、熱水抽出（１回）、アルコール水溶液抽出、アルコール水溶液中でのアルカリ化処理、硫酸銅・５水和物を用いた中心金属置換処理、第１の濾過処理、及び限外濾過を経てクロロフィル類を抽出した。
実施例４〜７の中心金属置換処理では、実施例１〜３と同様に、硫酸銅・５水和物を使用した。
実施例５〜７では、アルコール水溶液抽出において、４０ｗｔ％のエタノール水溶液（ＥｔＯＨａｑ）を使用した。
実施例４，６では、アルカリ化処理において、６０ｗｔ％のエタノール水溶液（ＥｔＯＨａｑ）を使用した。また、実施例７では、アルカリ化処理において、９０ｗｔ％のエタノール水溶液（ＥｔＯＨａｑ）を使用した。

得られた実施例１〜７及び比較例１の発色性について評価した。
発色性について、上記と同様に目視により確認した。また、上記と同様の評価基準で、評価した。

熱水抽出を行った実施例１〜７と、熱水抽出を行わなかった比較例１とを比較すると、実施例１〜７では、発色性が良好なクロロフィル類を得ることができた。
これに対して、比較例１では、発色性が低いクロロフィル類が得られた。
この結果から、熱水抽出を行うことで、カテキン類が十分に除去され、発色性の良好なクロロフィル類が得られることが改めて確認された。

また、カテキン類除去工程として、熱水抽出（１回）を行った実施例１と、熱水抽出（複数回）を行った実施例３と、を比較すると、実施例３では、発色性が非常に良好であるのに対して、実施例１では、発色性がやや良好にとどまった。
この結果から、熱水抽出の回数を増やすことで、カテキン類が十分に除去され、発色性がよくなることが確認された。

さらに、カテキン類除去工程として、熱水抽出（１回）及びエタノール水溶液抽出を行った実施例５と、熱水抽出（１回）のみを行った実施例１とを比較すると、実施例５では、発色性が非常に良好であるのに対して、実施例１では、発色性がやや良好にとどまった。
この結果から、熱水抽出の回数が１回であっても、エタノール水溶液抽出を行うことで、カテキン類が十分に除去され、発色性がよりよくなることが確認された。

次に、得られた実施例１〜７及び比較例１のクロロフィル類の収率について評価した。
クロロフィル類の収率は、茶葉重量における、得られたクロロフィル類の含有量の割合として算出された値である。
クロロフィル類の含有量は、６６４ｎｍ（クロロフィルの吸収波長）の吸光度を測定することで、算出された値である。
クロロフィル類の収率について、以下の４段階で判断した。
◎：０．５％以上
〇：０．１％以上０．５％未満
△：０．０５％以上０．１％未満
×：０．０５％未満
収率の評価結果は、「△」以上であれば実用上問題なく、「○」であれば好ましく、「◎」であればより好ましい。

熱水抽出を行った実施例１〜７と、熱水抽出を行わなかった比較例１とを比較すると、実施例１〜７では、収率が良好なクロロフィル類を得ることができた。
これに対して、比較例１では、収率が低いクロロフィル類が得られた。
この結果から、熱水抽出を行うことで、カテキン類が十分に除去され、収率の良好なクロロフィル類が得られることが確認された。

また、アルカリ化処理工程として、エタノール水溶液中でアルカリ化処理を行った実施例４と、エタノールを含まない水溶液中でアルカリ化処理を行った実施例３とを比較すると、実施例４では、収率が非常に良好であるのに対して、実施例３では、収率が良好にとどまった。
同様に、アルカリ化処理工程として、エタノール水溶液中でアルカリ化処理を行った実施例６と、エタノールを含まない水溶液中でアルカリ化処理を行った実施例５とを比較すると、実施例６では、収率が非常に良好であるのに対して、実施例５では、収率が良好にとどまった。
この結果、エタノール水溶液中でアルカリ化処理をすることで、クロロフィル類が効率よく水溶化され、収率が高くなることが確認された。

次に、得られた実施例１〜７及び比較例１のクロロフィル類の純度について評価した。
クロロフィル類の純度は、得られた含有固形分量中におけるクロロフィル類の含有量の割合として算出された値である。
含有固形分量は、限外濾過液を１２０℃で蒸発乾固した後に得られた固形分の質量である。
クロロフィル類の含有量は、上記通り算出された値である。
得られたクロロフィル類の純度については、以下の４段階で判断した。
◎：１５％以上
〇：１２％以上１５％未満
△：８％以上１２％未満
×：８％未満
純度の評価結果は、「△」以上であれば実用上問題なく、「○」であれば好ましく、「◎」であればより好ましい。

熱水抽出を行った実施例１〜７と、熱水抽出を行わなかった比較例１とを比較すると、実施例１〜７では、純度が良好なクロロフィル類を得ることができた。
これに対して、比較例１では、純度が低いクロロフィル類が得られた。
この結果から、熱水抽出を行うことで、カテキン類が十分に除去され、純度が十分に高いクロロフィル類が得られることが確認された。

また、限外濾過の工程において、分画分子量が３００００の限外濾過膜を用いた実施例２と、分画分子量が３０００の限外濾過膜を用いた実施例３とを比較すると、後者の方が純度の高いクロロフィル類が得られた。
この結果から、分画分子量が１０００〜１００００の範囲の限外濾過膜を用いることで、より純度の高いクロロフィル類が得られることが確認された。

また、カテキン類除去工程として、エタノール水溶液抽出を行った実施例５と、エタノール水溶液抽出を行わなかった実施例１とを比較すると、実施例５では、純度が非常に良好であるのに対して、実施例１では、純度がやや良好にとどまった。
さらに、カテキン類除去工程として、熱水抽出（１回）及びエタノール水溶液抽出を行った実施例６と、熱水抽出（複数回）を行い、エタノール水溶液抽出を行わなかった実施例４とを比較すると、実施例６では、純度が非常に良好であるのに対して、実施例４では、良好にとどまった。
この結果、エタノール水溶液抽出を行うことで、カテキン類をさらに十分に除去することができ、純度が高くなることが確認された。
また、熱水抽出を複数回行うことよりも、熱水抽出（１回）とエタノール水溶液抽出の両方を行う方が、熱によるクロロフィル類の変性を抑制でき、純度の高いクロロフィル類が得られることがわかった。

次に、得られた実施例１〜７及び比較例１のクロロフィル類について、発色性、収率、及び純度の各結果を点数化して総合的に評価した。
総合評価では、各評価項目について、◎を３点、〇を２点、△を１点、×を０点として、点数をつけ、合計点に対して、以下の４段階で判断した。
◎：合計点が９点であり、非常に良好である。
〇：合計点が６〜８点であり、良好である。
△：合計点が３〜５点であり、やや良好である。
×：合計点が０〜２点であり、不良である。
総合評価の結果は、「△」以上であれば実用上及び工業上の観点から問題なく、「○」であれば好ましく、「◎」であればより好ましい。

熱水抽出を行った実施例１〜７と熱水抽出を行わなかった比較例１の結果から、熱水抽出を行うことで、やや良好以上の総合評価のクロロフィル類を得ることができた。
また、カテキン類除去工程として１回の熱水抽出のみを行った実施例１は「やや良好」な総合評価であるが、複数回の熱水抽出を行った実施例２〜４は「良好」な総合評価であり、複数回の熱水抽出が効果的であることが確認された。
さらに、カテキン類除去工程として、実施例５〜７のように、１回の熱水抽出に加えてエタノール水溶液抽出を行うことで、総合評価を高めることができることが確認された。

また、実施例６のようにエタノール水溶液抽出とエタノール水溶液中でのアルカリ化処理を両方行うことで、実施例４及び実施例５のようにいずれか一方の処理のみを行うよりも、収率及び純度の双方を高め、より高い総合評価が得られることが確認された。

さらに、エタノール水溶液抽出とエタノール水溶液中でのアルカリ化処理を行った場合（実施例６及び７参照）、アルカリ化処理に用いるエタノール水溶液の濃度を、実施例６のように５０〜８０ｗｔ％の範囲とすることで、より高い総合評価が得られることが確認された。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば本発明の実施形態の各ステップを組み合わせた実施形態とすることができる。

Claims (10)

1. 茶葉からクロロフィル類を抽出するクロロフィル類の製造方法であって、
   前記茶葉を少なくとも熱水で抽出することにより、前記茶葉中のカテキン類を除去し、
   前記カテキン類を除去した前記茶葉に対し、前記クロロフィル類を水溶化するためのアルカリ化処理と、前記クロロフィル類の中心金属を銅、鉄又は亜鉛に置換するための置換処理と、を行うことにより前記クロロフィル類の水溶液を生成し、
   前記水溶液を乾燥させる
   クロロフィル類の製造方法。
2. 請求項１に記載のクロロフィル類の製造方法であって、
   前記熱水抽出を複数回行う
   クロロフィル類の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のクロロフィル類の製造方法であって、
   前記熱水で抽出した前記茶葉に対し、さらにアルコール水溶液で抽出することにより、前記茶葉に残存するカテキン類を除去する
   クロロフィル類の製造方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のクロロフィル類の製造方法であって、
   前記カテキン類を除去した前記茶葉に対し、アルコール水溶液中でアルカリ化処理を行う
   クロロフィル類の製造方法。
5. 請求項１又は２に記載のクロロフィル類の製造方法であって、
   前記熱水で抽出した前記茶葉に対し、さらに第１の濃度のアルコール水溶液で抽出することにより、前記茶葉に残存するカテキン類を除去し、
   前記カテキン類を除去した前記茶葉に対し、前記第１の濃度より高い第２の濃度のアルコール水溶液中でアルカリ化処理を行う
   クロロフィル類の製造方法。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のクロロフィル類の製造方法であって、
   前記アルカリ化処理の後に、前記置換処理を行う
   クロロフィル類の製造方法。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のクロロフィル類の製造方法であって、
   前記水溶液を生成するために、前記アルカリ化処理の後に濾過処理を行う
   クロロフィル類の製造方法。
8. 請求項７に記載のクロロフィル類の製造方法であって、
   前記濾過処理は、第１の濾過処理と第２の濾過処理とを含み、
   前記第２の濾過処理は、第１の濾過処理の後に、前記第１の濾過処理で用いられる第１の濾過膜より目の細かい第２の濾過膜を用いて行う
   クロロフィル類の製造方法。
9. 請求項８に記載のクロロフィル類の製造方法であって、
   前記第２の濾過処理は、分画分子量が１０００〜１００００の範囲の限外濾過処理である
   クロロフィル類の製造方法。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載のクロロフィル類の製造方法であって、
    前記茶葉が茶殻である
    クロロフィル類の製造方法。

Images