JP6946577B2 - スイカからシトルリンを抽出するための方法 - Google Patents
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Description
本発明は天然物抽出の技術分野に属し、具体的にはスイカからシトルリンを抽出するための方法に関する。
中国では、スイカは広い地域で栽培されているものであり、成長期間が短く、生産量が高く、年間栽培面積が約２００万ヘクタールであり、総収穫量が６８００万トンに達し、その年の世界におけるスイカの栽培総面積と総収穫量の５８．９９％と７１．４５％を占めており、世界一である。スイカの栽培は季節性が高く、販売時期が集中的であり、保存性が低く、需給のバランスが崩れると、スイカの価格が大幅に下落する上に売れ行きも鈍り、多くが腐ってしまう。また、栽培過程で傷物となったスイカは、生鮮販売に適さないものであり、一般的には、畑に腐乱させるか、非常に低い価格で販売するしかできず、資源を浪費することになる。これらの課題を解決するには、スイカの高付加価値加工を発展させ、スイカの付加価値を高めることが重要である。
現在、中国国内において、スイカの加工は、一般的には、スイカ飲料（スイカジュース、スイカ酒、スイカ酢などを含む）及びスイカジャムに注力して研究開発している。しかし、スイカを直接食用可能な一次製品に加工する場合、原料のスイカの品質（例えば、成熟度、鮮度）への要求が高くなる一方で、熱処理を行うとスイカ本来の風味が失われてしまい、消費者の嗜好に合わせることが難しくなるため、スイカを飲料又はジャムとして加工することは操作性が低く、産業化しにくい。
カルバミルロニチンオルニチン（Ｃａｒｂａｍｙｌｏｒｎｉｔｈｉｎｅ ｏｒｎｉｔｈｉｎ）とも呼ばれるシトルリン（Ｃｉｔｒｕｌｌｉｎｅ）は、当初スイカの果汁から分離されたものであるため、このように名付けられている。それは、免疫系の機能を改善し、関節の運動機能を維持し、血糖値を正常に保ち、フリーラジカルを除去し、正常なコレステロール値を維持し、健康的な性機能を改善し、平滑筋を弛緩させ、血管を弛緩させ、健康的な肺機能を維持し、知的明晰さを改善し、ストレスを軽減し、気分の落ち込み解消するなどの様々な生理学的効果を有する。
現在、スイカからシトルリンを抽出するための方法には、一般的には水抽出、膜濾過、陽イオン交換樹脂による吸着、活性炭による脱色又はマクロポーラス樹脂による脱色、結晶化や再結晶化がある。例えば、特許文献１の「スイカ又は種子用スイカ（食用の種をとるための種類）から複合アミノ酸を抽出するための方法」に記載されているように、搾汁、限外濾過やナノ濾過、イオン交換樹脂による吸着、脱色、噴霧乾燥という方法が開示されている。さらに、特許文献２の「スイカからシトルリンを抽出するための方法」と特許文献３の「スイカ又は種子用スイカ（食用の種をとるための種類）などの植物の組織から天然のＬ−シトルリンを抽出するための工業的方法」で開示されている方法も、主な工程は膜処理、イオン交換樹脂による吸着、結晶化である。特許文献４の「スイカ皮からシトルリンを抽出するための方法」で開示されている方法は、搾汁や濃縮、イオン交換樹脂による吸着、結晶化などの方法である。周小華らが発表した文献の「ＨＤ．８樹脂による天花粉中のＬ．シトルリンの分離」（非特許文献１）で開示されている方法には、原料の天花粉の水抽出、イオン交換樹脂による吸着、マクロポーラス樹脂による吸着や脱色などの工程を採用している。
以上のプロセスには、不純物の除去効果が低く、エネルギー消費が大きく、製品の含有量が低いという課題が存在する。また、シトルリン粗抽出液は、シトルリンに加えて、糖、タンパク質、デンプンなどの物質も含有しており、シトルリンのさらなる分離精製に深刻な影響を与える。そのため、抽出液を前処理することにより、さらなる精製の効果を保証する必要がある。また、粗抽出液中の糖質は、粗抽出液の粘度に影響し、カラムを通過させにくくするだけでなく、シトルリンの結晶化効果にも影響を与える可能性がある。
周小華著 「ＨＤ．８樹脂による天花粉中のＬ．シトルリンの分離」
従来技術に存在している課題に鑑み、本発明は、スイカからシトルリンを抽出及び精製する方法を提供することを目的としており、該方法では、スイカ中のシトルリンを効率的に抽出できるだけでなく、抽出したシトルリン中の重金属及び微生物などの指標も関連する衛生要件と製品の品質基準に適合し、さらに高純度のシトルリンを得ることができる。
上記目的を達成するために、本発明は以下の技術的解決手段を採用している。
シトルリンの精製方法であって、工程は以下のとおりである。
（１）微生物発酵：シトルリン粗抽出液に酵母菌を添加して２４ｈ発酵させる；
（２）イオン交換樹脂による精製：微生物発酵したシトルリン抽出液を濾過して酵母菌を除去した後、活性化含水樹脂に加えてシトルリンを吸着させ、続いて０．５ ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水溶液を利用して溶離させ、溶離速度は２ ＢＶ／ｈとする；
（３）マクロポーラス吸着樹脂による脱色：活性化含水樹脂とシトルリン溶離液を１：２０（ｇ／ｍＬ）で混合し、１００〜１５０ｒ／ｍｉｎで、室温で静的吸着を行う；
（４）結晶化と再結晶化：
ａ、シトルリン粗抽出液を可溶性固形分の含有量が≧３０％になるまで真空濃縮し、濃縮液のｐＨを５．９７に調整し、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、白色粉末状のシトルリンの固形結晶が得られる；
ｂ、（ａ）中のシトルリン粉末に水を加えて溶解させ、ｐＨを５．９７に調整すると共に、０．１％のシトルリン結晶を種結晶として加え、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離する；
ｃ、工程ｂを１〜２回繰り返し、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、精製したシトルリンの固形粉末が得られる。
上記解決手段において、前記酵母菌の添加量は５％（ｖ／ｖ）である。
上記解決手段において、前記イオン交換樹脂による精製は振盪機による静的吸着又は動的交換吸着である。
上記解決手段において、前記振盪機による静的吸着は、活性化含水樹脂と微生物発酵したシトルリン抽出液を１：１５〜２０（ｇ／ｍＬ）で混合し、１００〜１５０ｒ／ｍｉｎで１５ｍｉｎ静的吸着させることである。
前記動的交換吸着は、１８０ｇの活性化含水樹脂を内径２６ｍｍ、高さ４００ｍｍのガラスクロマトグラフィーカラムに充填し、微生物発酵したシトルリン抽出液を２〜６ＢＶ／ｈの速度で樹脂カラムを通過させて、シトルリンを吸着させることである。
上記解決手段において、
前記イオン交換樹脂による精製はＤ００１、Ｄ１１３、ＨＤ−８、７３２、２５２Ｈのいずれかを使用している。
前記マクロポーラス吸着樹脂はＸＤＡ−５、ＸＡＤ−７６１、ＡＢ−８、ＨＺ−８０３のうちの一つである。
スイカからシトルリンを抽出するための方法であって、原料の前処理、超音波−酵素分解補助溶媒抽出及び精製の工程を含む。
前記精製工程：
（１）微生物発酵：抽出液又は抽出液とスイカ皮の汁との混合液に５％（ｖ／ｖ）の酵母菌を添加し、２４ｈ発酵させて糖質を除去する；
（２）イオン交換樹脂による精製：微生物発酵したシトルリン抽出液を濾過して酵母菌を除去した後、ＨＤ−８活性化含水樹脂に加えてシトルリンを吸着させ、続いて０．５ ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水溶液を利用して溶離させ、溶離速度は２ ＢＶ／ｈとする；
（３）マクロポーラス吸着樹脂による脱色：ＸＡＤ−７６１活性化含水樹脂とシトルリン溶離液を１：２０（ｇ／ｍＬ）で混合し、１００〜１５０ｒ／ｍｉｎで、室温で静的吸着を２ｈ行う；
（４）結晶化と再結晶化：
ａ、シトルリン粗抽出液を可溶性固形分の含有量が≧３０％になるまで真空濃縮し、濃縮液のｐＨを５．９７に調整し、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、白色粉末状のシトルリンの固形結晶が得られる；
ｂ、（ａ）中のシトルリン粉末に水を加えて溶解させ、ｐＨを５．９７に調整すると共に、０．１％のシトルリン結晶を種結晶として加え、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離する；
ｃ、工程ｂを１〜２回繰り返し、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、精製したシトルリンの固形粉末が得られる。
上記解決手段において、前記酵素分解は、０．１〜０．２％（ｍ／ｍ）の生体酵素を添加し、４０〜５０℃で、酵素分解を１〜２ｈ行うことである。
上記解決手段において、前記生体酵素はペクチナーゼとセルラーゼのうちの１つ又は２つである。
上記解決手段において、前記超音波−酵素分解補助溶媒抽出の抽出条件は、原料溶液比１：１０〜１：２０（ｋｇ／Ｌ）、超音波出力１００〜１４０Ｗ、抽出温度３０〜５０℃、抽出時間６０〜１２０ｍｉｎ、抽出回数２回である。
上記解決手段において、スイカからシトルリンを抽出するための前記方法の工程は以下のとおりである。
原料の前処理
スイカの皮から表皮を除去した後、西瓜翠衣を搾汁処理して得られた濾滓又は西瓜翠衣を乾燥して、粉砕して粉末にする。
超音波−酵素分解補助溶媒抽出
前処理した材料に、１：１０〜１：２０（ｋｇ／Ｌ）の原料溶液比で水を加え、且つ０．１％（ｍ／ｍ）のペクチナーゼと０．１％（ｍ／ｍ）のセルラーゼを加える。ｐＨを４．０に調整し、１００〜１４０Ｗの超音波出力及び３０〜５０℃の抽出温度の条件で、６０〜１２０ｍｉｎ抽出し、且つ２回抽出して抽出液が得られる。
精製
（１）微生物発酵：抽出液又は抽出液とスイカ皮の汁との混合液に５％（ｖ／ｖ）の酵母菌を添加し、２４ｈ発酵させて糖質を除去する；
（２）イオン交換樹脂による精製：微生物発酵したシトルリン抽出液を濾過して酵母菌を除去した後、ＨＤ−８活性化含水樹脂に加えてシトルリンを吸着させ、続いて０．５ ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水溶液を利用して溶離させ、溶離速度は２ ＢＶ／ｈとする；
（３）マクロポーラス吸着樹脂による脱色：ＸＡＤ−７６１活性化含水樹脂とシトルリン溶離液を１：２０（ｇ／ｍＬ）で混合し、１００〜１５０ｒ／ｍｉｎで、室温で静的吸着を２ｈ行う；
（４）結晶化と再結晶化：
ａ、シトルリン粗抽出液を可溶性固形分の含有量が≧３０％になるまで真空濃縮し、濃縮液のｐＨを５．９７に調整し、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、白色粉末状のシトルリンの固形結晶が得られる；
ｂ、（ａ）中のシトルリン粉末に水を加えて溶解させ、ｐＨを５．９７に調整すると共に、０．１％（ｍ／ｍ）のシトルリン結晶を種結晶として加え、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離する；
ｃ、工程ｂを１〜２回繰り返し、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、精製したシトルリンの固形粉末が得られる。
上記方法によって製造されるシトルリンである。
上記解決手段において、前記シトルリンは、免疫力を高め、耐酸化性を有し、運動機能を改善し、心血管と脳血管を保護し、男性の性機能を改善する食品の製造において応用される。
上記解決手段において、前記食品は健康食品である。
酵母菌の番号はＣＩＣＣ−１０１２であり、中国工業微生物菌種保蔵管理センターに保存されている。
前記ペクチナーゼ、セルラーゼは天津市利華酵製剤技術有限公司から購入され、酵素活性が１０００Ｕ／ｍｇである。
本発明の技術的解決手段の利点は以下の通りである。
本発明は、スイカの皮を原料とし、酵素分解処理と超音波補助溶媒抽出を採用してシトルリンを抽出し、抽出条件が温和であり、シトルリンに対する抽出率が９３．４３％と高い。また、微生物分解法を採用して粗抽出液中の糖質を除去し、条件が温和であり、操作が簡単で安全性があり、シトルリンの含有量に対してほとんど影響しない。イオン交換樹脂による精製、マクロポーラス吸着樹脂による脱色、結晶化と再結晶化の精製で得られるシトルリンは、純度が高く、樹脂の耐用年数が長く、再生しやすく、コストが低い。本発明で抽出したシトルリンは原料として食品や健康食品業界において用いることができ、天然の安全上の優位性を有する。
本発明は、得られたシトルリン抽出物の物理化学的指標及び衛生指標を検査し、且つ市販のシトルリン製品の品質基準と比較したが、その結果、本発明で得られるシトルリンは関連する衛生要件及び製品品質基準に適合していることが示された。
本発明に使用されている用語は、特別な説明がない限り、一般的には当業者によって通常理解される意味を有するものである。
以下、具体的な実施例を組み合わせ、且つデータを参照にして、本発明をさらに詳しく説明する。以下の実施例は例を挙げて本発明を説明するためのものに過ぎず、いかなる形態も本発明の範囲を限定するものではない。
実施例１
スイカからシトルリンを抽出するための方法であって、工程は以下のとおりである。
１、原料の前処理
スイカの皮から表皮を除去した後、西瓜翠衣を搾汁処理して得られた濾滓又は西瓜翠衣を乾燥して、粉砕して粉末する。
２、超音波−酵素分解補助溶媒抽出
前処理した材料に、１：１０の原料溶液比で水を加え、且つ０．１％のペクチナーゼと０．１％のセルラーゼを加える。分解酵素剤のｐＨを４．０に調整し、１００Ｗの超音波出力及び５０℃の抽出温度の条件で、９０ｍｉｎ抽出し、且つ２回抽出して抽出液が得られる。
３、精製
（１）微生物発酵：抽出液又は抽出液とスイカ皮の汁との混合液に５％（ｖ／ｖ）の酵母菌を添加し、２４ｈ発酵させて糖質を除去する；
（２）イオン交換樹脂による精製：微生物発酵したシトルリン抽出液を濾過して酵母菌を除去した後、ＨＤ−８活性化含水樹脂に加えてシトルリンを動的交換吸着させ、続いて０．５ ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水溶液を利用して溶離させ、溶離速度は２ ＢＶ／ｈとする；
前記動的交換吸着は、１８０ｇの活性化含水樹脂を内径２６ ｍｍ、高さ４００ ｍｍのガラスクロマトグラフィーカラムに充填し、微生物発酵したシトルリン抽出液を２Ｂ Ｖ／ｈの速度で樹脂カラムを通過させて、シトルリンを吸着させることである。
（３）マクロポーラス吸着樹脂による脱色：ＸＡＤ−７６１活性化含水樹脂とシトルリン溶離液を１：２０（ｇ／ｍＬ）で混合し、１００〜１５０ｒ／ｍｉｎで、室温で静的吸着を２ｈ行う；
（４）結晶化と再結晶化：
ａ、シトルリン粗抽出液を可溶性固形分の含有量が≧３０％になるまで真空濃縮し、濃縮液のｐＨを５．９７に調整し、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、白色粉末状のシトルリンの固形結晶が得られる；
ｂ、（ａ）中のシトルリン粉末に水を加えて溶解させ、ｐＨを５．９７に調整すると共に、０．１％のシトルリン結晶を種結晶として加え、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離する；
ｃ、工程ｂを１〜２回繰り返し、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、精製したシトルリンの固形粉末が得られる。
測定では、上記方法におけるシトルリンの抽出率は９３．４３％であり、精製後のシトルリン抽出物の純度は９９．３５％であった。
実施例２
スイカからシトルリンを抽出するための方法であって、工程は以下のとおりである。ここで、樹脂とシトルリン抽出液の使用量の比率は１：１５（ｇ／ｍＬ）である。
１、原料の前処理
スイカの皮から表皮を除去した後、西瓜翠衣を搾汁処理して得られた濾滓又は西瓜翠衣を乾燥して、粉砕して粉末にする。
２、超音波−酵素分解補助溶媒抽出
前処理した材料に、１：１５の原料溶液比で水を加え、且つ０．１％のペクチナーゼと０．１％のセルラーゼを加える。分解酵素剤のｐＨを４．０に調整し、１２０Ｗの超音波出力及び３０℃の抽出温度の条件で、６０ｍｉｎ抽出し、且つ２回抽出して抽出液が得られる。
３、精製
（１）微生物発酵：抽出液又は抽出液とスイカ皮の汁との混合液に５％（ｖ／ｖ）の酵母菌を添加し、２４ｈ発酵させて糖質を除去する；
（２）イオン交換樹脂による精製：微生物発酵したシトルリン抽出液を濾過して酵母菌を除去した後、ＨＤ−８活性化含水樹脂に加えてシトルリンを動的交換吸着させ、続いて０．５ ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水溶液を利用して溶離させ、溶離速度は２ ＢＶ／ｈとする；
前記動的交換吸着は、１８０ｇの活性化含水樹脂を内径２６ ｍｍ、高さ４００ ｍｍのガラスクロマトグラフィーカラムに充填し、微生物発酵したシトルリン抽出液を２Ｂ Ｖ／ｈの速度で樹脂カラムを通過させて、シトルリンを吸着させることである。
（３）マクロポーラス吸着樹脂による脱色：ＸＡＤ−７６１活性化含水樹脂とシトルリン溶離液を１：２０（ｇ／ｍＬ）で混合し、１００〜１５０ｒ／ｍｉｎで、室温で静的吸着を２ｈ行う；
（４）結晶化と再結晶化：
ａ、シトルリン粗抽出液を可溶性固形分の含有量が≧３０％になるまで真空濃縮し、濃縮液のｐＨを５．９７に調整し、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、白色粉末状のシトルリンの固形結晶が得られる；
ｂ、（ａ）中のシトルリン粉末に水を加えて溶解させ、ｐＨを５．９７に調整すると共に、０．１％のシトルリン結晶を種結晶として加え、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離する；
ｃ、工程ｂを１〜２回繰り返し、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、精製したシトルリンの固形粉末が得られる。
測定では、上記方法におけるシトルリンの抽出率は７９．８７％であり、精製後のシトルリン抽出物の純度は９７．６５％であった。
実施例３
スイカからシトルリンを抽出するための方法であって、工程は以下のとおりである。
１、原料の前処理
スイカの皮から表皮を除去した後、西瓜翠衣を搾汁処理して得られた濾滓又は西瓜翠衣を乾燥して、粉砕して粉末にする。
２、超音波−酵素分解補助溶媒抽出
前処理した材料に、１：２０の原料溶液比で水を加え、且つ０．１％のペクチナーゼと０．１％のセルラーゼを加える。分解酵素剤のｐＨを４．０に調整し、１４０Ｗの超音波出力及び４０℃の抽出温度の条件で、１２０ｍｉｎ抽出し、且つ２回抽出して抽出液が得られる。
３、精製
（１）微生物発酵：抽出液又は抽出液とスイカ皮の汁との混合液に５％（ｖ／ｖ）の酵母菌を添加し、２４ｈ発酵させて糖質を除去する；
（２）イオン交換樹脂による精製：微生物発酵したシトルリン抽出液を濾過して酵母菌を除去した後、ＨＤ−８活性化含水樹脂に加えてシトルリンを動的交換吸着させ、続いて０．５ ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水溶液を利用して溶離させ、溶離速度は２ ＢＶ／ｈとする；
前記動的交換吸着は、１８０ｇの活性化含水樹脂を内径２６ ｍｍ、高さ４００ ｍｍのガラスクロマトグラフィーカラムに充填し、微生物発酵したシトルリン抽出液を２Ｂ Ｖ／ｈの速度で樹脂カラムを通過させて、シトルリンを吸着させることである。
（３）マクロポーラス吸着樹脂による脱色：ＸＡＤ−７６１活性化含水樹脂とシトルリン溶離液を１：２０（ｇ／ｍＬ）で混合し、１００〜１５０ｒ／ｍｉｎで、室温で静的吸着を２ｈ行う；
（４）結晶化と再結晶化：
ａ、シトルリン粗抽出液を可溶性固形分の含有量が≧３０％になるまで真空濃縮し、濃縮液のｐＨを５．９７に調整し、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、白色粉末状のシトルリンの固形結晶が得られる；
ｂ、（ａ）中のシトルリン粉末に水を加えて溶解させ、ｐＨを５．９７に調整すると共に、０．１％のシトルリン結晶を種結晶として加え、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離する；
ｃ、工程ｂを１〜２回繰り返し、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、精製したシトルリンの固形粉末が得られる。
測定では、上記方法におけるシトルリンの抽出率は８６．５８％であり、精製後のシトルリン抽出物の純度は９８．１１％であった。
比較例１
スイカからシトルリンを抽出するための方法であって、工程は以下のとおりである。
１、原料の前処理
スイカの皮から表皮を除去した後、西瓜翠衣を搾汁処理して得られた濾滓又は西瓜翠衣を乾燥して、粉砕して粉末にする。
２、超音波−酵素分解補助溶媒抽出
前処理した材料に、１：１０の原料溶液比で水を加え、且つ０．１％のペクチナーゼと０．１％のセルラーゼを加える。分解酵素剤のｐＨを４．０に調整し、１００Ｗの超音波出力及び５０℃の抽出温度の条件で、９０ｍｉｎ抽出し、且つ２回抽出して抽出液が得られる。
３、精製
（１）微生物発酵：抽出液又は抽出液とスイカ皮の汁との混合液に５％（ｖ／ｖ）の酵母菌を添加し、２４ｈ発酵させて糖質を除去する；
（２）イオン交換樹脂による精製：微生物発酵したシトルリン抽出液を濾過して酵母菌を除去した後、ＨＤ−８活性化含水樹脂に加えてシトルリンを動的交換吸着させ、続いて０．１ ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水溶液を利用して溶離させ、溶離速度は２ ＢＶ／ｈとする；
前記動的交換吸着は、１８０ｇの活性化含水樹脂を内径２６ ｍｍ、高さ４００ ｍｍのガラスクロマトグラフィーカラムに充填し、微生物発酵したシトルリン抽出液を２Ｂ Ｖ／ｈの速度で樹脂カラムを通過させて、シトルリンを吸着させることである。
（３）マクロポーラス吸着樹脂による脱色：ＸＡＤ−７６１活性化含水樹脂とシトルリン溶離液を１：２０（ｇ／ｍＬ）で混合し、１００〜１５０ｒ／ｍｉｎで、室温で静的吸着を２ｈ行う；
（４）結晶化と再結晶化：
ａ、シトルリン粗抽出液を可溶性固形分の含有量が≧３０％になるまで真空濃縮し、濃縮液のｐＨを５．９７に調整し、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、白色粉末状のシトルリンの固形結晶が得られる；
ｂ、（ａ）中のシトルリン粉末に水を加えて溶解させ、ｐＨを５．９７に調整すると共に、０．１％のシトルリン結晶を種結晶として加え、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離する；
ｃ、工程ｂを１〜２回繰り返し、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、精製したシトルリンの固形粉末が得られる。
測定では、上記方法におけるシトルリンの抽出率は７４．２８％であり、精製後のシトルリン抽出物の純度は９５．７４％であった。
比較例２
スイカからシトルリンを抽出するための方法であって、ステップは以下のとおりである。
１、原料の前処理
スイカの皮から表皮を除去した後、西瓜翠衣を搾汁処理して得られた濾滓又は西瓜翠衣を乾燥して、粉砕して粉末にする。
２、超音波−酵素分解補助溶媒抽出
前処理した材料に、１：１０の原料溶液比で水を加え、且つ０．１％のペクチナーゼと０．１％のセルラーゼを加える。分解酵素剤のｐＨを４．０に調整し、１００Ｗの超音波出力及び５０℃の抽出温度の条件で、９０ｍｉｎ抽出し、且つ２回抽出して抽出液が得られる。
３、精製
（１）微生物発酵：抽出液又は抽出液とスイカ皮の汁との混合液に８％（ｖ／ｖ）の酵母菌を添加し、２４ｈ発酵させて糖質を除去する；
（２）イオン交換樹脂による精製：微生物発酵したシトルリン抽出液を濾過して酵母菌を除去した後、ＨＤ−８活性化含水樹脂に加えてシトルリンを動的交換吸着させ、続いて１．０ ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水溶液を利用して溶離させ、溶離速度は２ ＢＶ／ｈとする；
前記動的交換吸着は、１８０ｇの活性化含水樹脂を内径２６ ｍｍ、高さ４００ ｍｍのガラスクロマトグラフィーカラムに充填し、微生物発酵したシトルリン抽出液を２Ｂ Ｖ／ｈの速度で樹脂カラムを通過させて、シトルリンを吸着させることである。
（３）マクロポーラス吸着樹脂による脱色：ＸＡＤ−７６１活性化含水樹脂とシトルリン溶離液を１：２０（ｇ／ｍＬ）で混合し、１００〜１５０ｒ／ｍｉｎで、室温で静的吸着を２ｈ行う；
（４）結晶化と再結晶化：
ａ、シトルリン粗抽出液を可溶性固形分の含有量が≧３０％になるまで真空濃縮し、濃縮液のｐＨを５．９７に調整し、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、白色粉末状のシトルリンの固形結晶が得られる；
ｂ、（ａ）中のシトルリン粉末に水を加えて溶解させ、ｐＨを５．９７に調整すると共に、０．１％のシトルリン結晶を種結晶として加え、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離する；
ｃ、工程ｂを１〜２回繰り返し、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、精製したシトルリンの固形粉末が得られる。
測定では、上記方法におけるシトルリンの抽出率は７９．７３％であり、精製後のシトルリン抽出物の純度は９２．４７％であった。
比較例３
スイカからシトルリンを抽出するための方法であって、工程は以下のとおりである。
１、原料の前処理
スイカの皮から表皮を除去した後、西瓜翠衣を搾汁処理して得られた濾滓又は西瓜翠衣を乾燥して、粉砕して粉末にする。
２、超音波−酵素分解補助溶媒抽出
前処理した材料に、１：１０の原料溶液比で水を加え、且つ０．１％のペクチナーゼと０．１％のセルラーゼを加える。分解酵素剤のｐＨを４．０に調整し、１００Ｗの超音波出力及び５０℃の抽出温度の条件で、９０ｍｉｎ抽出し、且つ２回抽出してシトルリン抽出液が得られる。
３、精製
（１）微生物発酵：抽出液又は抽出液とスイカ皮の汁との混合液に３％（ｖ／ｖ）の酵母菌を添加し、２４ｈ発酵させて糖質を除去する；
（２）イオン交換樹脂による精製：微生物発酵したシトルリン抽出液を濾過して酵母菌を除去した後、ＨＤ−８活性化含水樹脂に加えてシトルリンを動的交換吸着させ、続いて０．５ ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水溶液を利用して溶離させ、溶離速度は１ ＢＶ／ｈとする；
前記動的交換吸着は、１８０ｇの活性化含水樹脂を内径２６ ｍｍ、高さ４００ ｍｍのガラスクロマトグラフィーカラムに充填し、微生物発酵したシトルリン抽出液を４ ＢＶ／ｈの速度で樹脂カラムを通過させて、シトルリンを吸着させる。
（３）マクロポーラス吸着樹脂による脱色：ＸＡＤ−７６１活性化含水樹脂とシトルリン溶離液を１：２０（ｇ／ｍＬ）で混合し、１００〜１５０ｒ／ｍｉｎで、室温で静的吸着を２ｈ行う；
（４）結晶化と再結晶化：
ａ、シトルリン粗抽出液を可溶性固形分の含有量が≧３０％になるまで真空濃縮し、濃縮液のｐＨを５．９７に調整し、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、白色粉末状のシトルリンの固形結晶が得られる；
ｂ、（ａ）中のシトルリン粉末に水を加えて溶解させ、ｐＨを５．９７に調整すると共に、０．１％のシトルリン結晶を種結晶として加え、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離する；
ｃ、工程ｂを１〜２回繰り返し、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、精製したシトルリンの固形粉末が得られる。
測定では、上記方法におけるシトルリンの抽出率は８４．７７％であり、精製後のシトルリン抽出物の純度は９７．６３％であった。
一、異なる抽出温度と抽出時間によるシトルリン抽出効果への影響
実施例１の抽出方法において、超音波補助溶媒抽出中に、それぞれ３０、４０、５０℃などの３つの異なる抽出温度を採用し、各抽出温度で、さらにそれぞれ異なる抽出時間（３０、６０、９０、１２０、１８０ｍｉｎ）を設定し、これによって、異なる抽出温度と抽出時間によるシトルリン抽出効果への影響を検討した。結果は図１のとおりである。
図１から分かるように、温度を上げれば、シトルリンの抽出を加速することができ、抽出率の向上にも一定の効果がある。しかしながら、温度の上昇に伴い、スイカ皮中の他の成分の溶解度も大きくなり、Ｍａｉｌｌａｒｄ反応が激しくなり、その後の精製作業が困難になるため、抽出温度は５０℃以下であるのが好ましい。また、図１から、さらに、抽出時間の増加に伴い、シトルリンの抽出量がわずかに増加しているが、１．５ｈ後には基本的に抽出を完了することができ、抽出時間をさらに延長しても抽出率の向上にはあまり影響しないことが分かる。したがって、抽出時間は１．５〜２ｈを選択するのが好ましい。
二、様々な抽出方法によるシトルリン抽出効果への影響
実施例１のシトルリン抽出方法において、それぞれ超音波補助抽出を行わない複合酵素法、酵素分解処理を実施しない超音波法、超音波補助抽出を行わず、且つ酵素分解処理のための生体酵素も添加しない溶媒抽出法（対照）、及び、実施例１の抽出方法（超音波−酵素法）を採用してスイカ中のシトルリンを抽出し、且つ抽出効果を測定した。結果は図２のとおりである。
図２から分かるように、超音波抽出法と複合酵素法による処理は、いずれもシトルリンの抽出効果を高めることができ、また、両者を組み合わせた超音波−酵素法では、シトルリンの抽出効果が最も高かった。
三、様々な酵素処理によるスイカのシトルリン抽出効果への影響
実施例１のシトルリン抽出方法において、それぞれ様々な生体酵素を添加して西瓜翠衣を酵素分解処理し、且つ様々な酵素処理によるスイカのシトルリン抽出効果への影響を測定した。ここで、対照群は生体酵素を添加しない。結果は表１のとおりである。
表１の結果は、スイカ皮原料にペクチナーゼやセルラーゼを添加して前処理することは、いずれもシトルリンの抽出に寄与しており、ここで、複合酵素処理の効果は任意の単一酵素処理の効果よりも高いことを示している。
四、抽出回数のシトルリン抽出効果に対する影響
実施例１のシトルリン抽出方法において、１回の抽出ごとに抽出されたシトルリンの量をそれぞれ検出し、抽出は３回行った。結果は表２のとおりである。
表２から分かるように、本発明の方法では、スイカ皮中のシトルリンを効率的に抽出することができ、且つ、三回抽出すればスイカ皮中のシトルリンを９８％以上抽出することができた。ここで、最初の二回の抽出における抽出率は９３．４３％に達しているため、スイカ皮中のシトルリンの抽出では、２回抽出すればよい。
五、微生物発酵のシトルリン含有量に対する影響
シトルリン粗抽出液に５％（ｖ／ｖ）の酵母菌を添加し、２４ｈ発酵させ、発酵前後の糖質とシトルリン含有量の変化を比較した。結果は表３のとおりである。
表３から分かるように、酵母で発酵した後のシトルリン粗抽出液は、総糖質含有量が大きく低下しているが、シトルリン含有量の変化は非常に小さくなっており、これは、微生物発酵法が、シトルリン含有量への影響が非常に小さい状況で、その中の糖質を効果的に除去できることを示している。
六、様々なイオン交換樹脂のシトルリン吸着効果に対する影響
６．１ 静的吸着
５種類の活性化含水樹脂をそれぞれ５ｇ取り、２５０ｍＬの栓付き三角フラスコに入れ、且つ１００ｍＬのシトルリン粗抽出液を加えて、常温で振盪機による静的吸着を行い、８時間後に、抽出液に残留したシトルリンの含有量を測定し、様々な樹脂のシトルリンに対する吸着効果を考察した。結果は表４のとおりである。
表４の結果から分かるように、選用される陽イオン樹脂はいずれもシトルリン粗抽出液中のシトルリンを交換吸着させることができ、ここで、Ｄ００１、ＨＤ−８、７３２、２５２Ｈなどの強酸型イオン交換樹脂は、シトルリンに対する交換吸着性が高く、弱酸型イオン交換樹脂であるＤ１１３は、シトルリンに対する交換吸着性が低い。また、４種類の強酸型イオン交換樹脂において、シトルリン粗抽出液中のシトルリンに対するＨＤ−８樹脂の交換性が最も高く、その平衡吸着量は３６．６９ｍｇ／ｇ含水樹脂に達した。
６．２ 吸着時間のＨＤ−８樹脂によるシトルリン交換に対する影響
ＨＤ−８活性化含水樹脂を１０ｇ取り、２５０ｍＬの栓付き三角フラスコに入れ、且つ１５０ｍＬのシトルリン粗抽出液を加えて、常温で振盪機による静的吸着を行い、定時でサンプリングして上澄み液内に残されたシトルリンの濃度を測定し、ＨＤ−８樹脂によるシトルリン交換吸着の動的平衡化時間を考察した。結果は図３のとおりである。
図３から、ＨＤ−８樹脂によるシトルリン交換吸着は、速度が非常に速く、最初の５ｍｉｎ内に抽出液中のシトルリンを急速に交換吸着させ、５ｍｉｎ後に、交換吸着速度が遅くなり、１５ｍｉｎ後に、基本的には平衡状態に達していることが分かる。
６．３ 動的交換吸着
１８０ｇの活性化含水樹脂を内径２６ ｍｍ、高さ４００ ｍｍのガラスクロマトグラフィーカラムに充填し、室温でシトルリン粗抽出液をそれぞれ２、４、６ ＢＶ／ｈの速度で樹脂カラムを通過させて、分けて収集し、且つ流出液に残留したシトルリンの含有量を測定し、ＨＤ−８樹脂によるシトルリンの動的交換吸着効果を考察した。結果は図４のとおりである。
図４から分かるように、流出液の体積の増加に伴い、カラム通過液に残留したシトルリンの濃度も徐々に高まっているが、これは、抽出液中のシトルリンに対するＨＤ−８樹脂の吸着率が徐々に低下していることを示している。また、カラム通過速度の低下に伴い、シトルリンの通過率も大きく低下し、吸着率の下降速度が顕著に遅くなっているが、これは、カラム通過速度を適切に低減すれば、抽出液中のシトルリンに対するＨＤ−８樹脂の動的吸着効果を高め得ることを示している。これは、カラム通過速度が速すぎると、抽出液中のシトルリンが樹脂の内面まで拡散する時間がなくなり、それにより抽出液中のシトルリンに対するＨＤ−８樹脂の吸着率が急速に低下するためである。したがって、カラム通過速度は２ ＢＶ／ｈが好ましく、この速度であれば、流出液の体積が２０００ ｍＬになっても吸着率は依然として５０％以上に達することができる。
七、様々なマクロポーラス吸着樹脂のシトルリン溶離液に対する脱色効果
ＸＤＡ−５、ＸＡＤ−７６１、ＡＢ−８、ＨＺ−８０３の活性化含水樹脂をそれぞれ５グラム計り取って２５０ｍｌの栓付き三角フラスコに入れ、且つ１００ ｍｌのシトルリン溶離液を加え、１００〜１５０ｒ／ｍｉｎで、室温で静的吸着を行い、２時間後に、濾過してサンプリングし、光透過率及びシトルリンの濃度を測定し、静的吸着条件下でシトルリン溶離液中の色素に対する様々なマクロポーラス吸着樹脂の除去効果を考察した。結果は表５のとおりである。
表５から、４種類の試験用マクロポーラス吸着樹脂は、いずれもシトルリン溶離液中の色素を効果的に除去することができ、且つシトルリンに対する吸着が少ないことが分かる。脱色効果とシトルリンに対する吸着作用を総合的に考慮すると、ＸＡＤ−７６１マクロポーラス吸着樹脂を選択してシトルリン溶離液に対する脱色を行うのが好ましい。
八、本発明のシトルリン抽出物に対する分析・測定結果
実施例１で抽出されたシトルリン抽出物の物理化学的指標及び衛生指標を検査・分析し、且つ市販のシトルリン製品の品質基準と比較したが、結果は表６のとおりである。
表６の検査結果から、本発明の方法で抽出されたシトルリン抽出物は重金属及び微生物などの指標がいずれも関連する衛生的要件と製品の品質基準に適合することが分かる。
以上の実施例は本発明の技術的解決手段を説明するためのものに過ぎず、それを限定するものではない。前記実施例と組み合わせて本発明を詳しく説明したが、当業者であれば、依然として前記実施例に記載の技術的解決手段を修正し、又はその一部の技術的特徴に対して均等物による置換を行うことができる。これらの修正又は置換は、対応する技術的解決手段の本質を、本発明で特許請求されている技術的解決手段の趣旨及び範囲から逸脱させるものではない。
Claims (7)
- 原料の前処理、超音波−酵素分解補助溶媒抽出及び精製の工程を含み、
前記精製工程は、
（１）微生物発酵：抽出液又は抽出液とスイカ皮の汁との混合液に５％の酵母菌を添加し、２４ｈ発酵させて糖質を除去する；
（２）イオン交換樹脂による精製：微生物発酵したシトルリン抽出液を濾過して酵母菌を除去した後、ＨＤ−８活性化含水樹脂に加えてシトルリンを吸着させ、続いて０．５ ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水溶液を利用して溶離させ、溶離速度は２ ＢＶ／ｈとする；
（３）マクロポーラス吸着樹脂による脱色：ＸＡＤ−７６１活性化含水樹脂とシトルリン溶離液を１：２０（ｇ／ｍＬ）で混合し、１００〜１５０ｒ／ｍｉｎで、室温で静的吸着を２ｈ行う；
（４）結晶化と再結晶化：
ａ、シトルリン粗抽出液を可溶性固形分の含有量が≧３０％になるまで真空濃縮し、濃縮液のｐＨを５．９７に調整し、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、白色粉末状のシトルリンの固形結晶が得られる；
ｂ、（ａ）中のシトルリン粉末に水を加えて溶解させ、ｐＨを５．９７に調整すると共に、０．１％のシトルリン結晶を種結晶として加え、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離する；
ｃ、工程ｂを１〜２回繰り返し、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、精製したシトルリンの固形粉末が得られる；
という工程であることを特徴とする、スイカからシトルリンを抽出するための方法。 - 前記酵素分解は０．１〜０．２％の生体酵素を添加したものであることを特徴とする、請求項１に記載のスイカからシトルリンを抽出するための方法。
- 前記生体酵素はペクチナーゼとセルラーゼのうちの１つ又は２つであることを特徴とする、請求項２に記載のスイカからシトルリンを抽出するための方法。
- 前記超音波−酵素分解補助溶媒抽出において、抽出条件は、原料溶液比１：１０〜１：２０、超音波出力１００〜１４０Ｗ、抽出温度３０〜５０℃、抽出時間６０〜１２０ｍｉｎ、抽出回数２回であることを特徴とする、請求項１に記載のスイカからシトルリンを抽出するための方法。
- 工程が、
原料の前処理：
スイカの皮から表皮を除去した後、西瓜翠衣を搾汁処理して得られた濾滓とスイカ皮の汁又は西瓜翠衣を乾燥した後、粉砕して粉末にする；
超音波−酵素法補助溶媒抽出：
前処理した材料に、１：１０〜１：２０の原料溶液比で水を加え、且つ０．１％のペクチナーゼと０．１％のセルラーゼを加える；ｐＨを４．０に調整し、１００〜１４０Ｗの超音波出力及び３０〜５０℃の抽出温度の条件で、６０〜１２０ｍｉｎ抽出し、且つ２回抽出して抽出液が得られる；
精製：
（１）微生物発酵：抽出液又は抽出液とスイカ皮の汁との混合液に５％の酵母菌を添加し、２４ｈ発酵させて糖質を除去する；
（２）イオン交換樹脂による精製：微生物発酵したシトルリン抽出液を濾過して酵母菌を除去した後、ＨＤ−８活性化含水樹脂に加えてシトルリンを吸着させ、続いて０．５ ｍｏｌ／Ｌのアンモニア水溶液を利用して溶離させ、溶離速度は２ ＢＶ／ｈとする；
（３）マクロポーラス吸着樹脂による脱色：ＸＡＤ−７６１活性化含水樹脂とシトルリン溶離液を１：２０（ｇ／ｍＬ）で混合し、１００〜１５０ｒ／ｍｉｎで、室温で静的吸着を２ｈ行う；
（４）結晶化と再結晶化：
ａ、シトルリン粗抽出液を可溶性固形分の含有量が≧３０％になるまで真空濃縮し、濃縮液のｐＨを５．９７に調整し、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、白色粉末状のシトルリンの固形結晶が得られる；
ｂ、（ａ）中のシトルリン粉末に水を加えて溶解させ、ｐＨを５．９７に調整すると共に、０．１％のシトルリン結晶を種結晶として加え、４℃でシトルリンを結晶化して析出し、その後、沈殿物を遠心分離する；
ｃ、工程ｂを１〜２回繰り返し、沈殿物を遠心分離して洗浄し、乾燥を行うと、精製したシトルリンの固形粉末が得られる；
という工程であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスイカからシトルリンを抽出するための方法。 - 前記イオン交換樹脂による精製は振盪機による静的吸着又は動的交換吸着であることを特徴とする、請求項１に記載のスイカからシトルリンを抽出するための方法。
- 前記振盪機による静的吸着は、活性化含水樹脂と微生物発酵したシトルリン抽出液を１：１５〜２０（ｇ／ｍＬ）で混合し、１００〜１５０ｒ／ｍｉｎで１５ｍｉｎ静的吸着させるものであり、
前記動的交換吸着は、１８０ｇの活性化含水樹脂を内径２６ｍｍ、高さ４００ｍｍのガラスクロマトグラフィーカラムに充填し、微生物発酵したシトルリン抽出液を２〜６ ＢＶ／ｈの速度で樹脂カラムを通過させて、シトルリンを吸着させるものであることを特徴とする、請求項６に記載のスイカからシトルリンを抽出するための方法。
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