JP7155297B2

JP7155297B2 - リコピンの超臨界抽出方法及びリコピン含有組成物の製造方法

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Publication number: JP7155297B2
Application number: JP2020569529A
Authority: JP
Inventors: 竹村諒太; 市橋浩平
Original assignee: Kagome Co Ltd
Current assignee: Kagome Co Ltd
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2022-10-18
Anticipated expiration: 2040-01-21
Also published as: JPWO2020158502A1; WO2020158502A1

Description

本発明が関係するのは、リコピンの超臨界抽出方法及びリコピン含有組成物の製造方法である。

近年、健康志向の高まりの下、注目されている食品由来の機能性成分の１つとして、リコピンが挙げられる。リコピンには、幾何異性体としてトランスリコピンとシスリコピンが存在する。リコピンが含まれているのは、主に植物であり、例示すると、トマトやスイカ等である。リコピンは、食品や化粧品等への添加物として広く使用されている。

食品や化粧品に用いるリコピン素材に必要なのは、消費者の忌避感がなく、体内吸収性が高いことである。消費者の忌避感がないとは、有機溶媒を使用しないことであり、体内吸収性が高いとは、シスリコピンの含有率が高いことである。有機溶媒を使用せず、シスリコピンの含有率を高めるリコピンの抽出方法として、超臨界二酸化炭素抽出法が知られている。例えば、特許文献１が開示するのは、トマトエキストラクト及びその製造方法、並びにトマトエキストラクトを含んだ飲食品及び化粧品である。より具体的には、超臨界二酸化炭素抽出法によるトマトエキストラクトの製造方法である。また、特許文献２が開示するのは、有機溶媒不含リコペン濃縮物の製造方法、得られる濃縮物および該濃縮物を含む組成物である。より具体的には、超臨界流体及びエントレーナーとして植物油を使用して抽出することにより、有機溶媒を含まないリコピン濃縮物を得る方法である。前記植物油を例示すると、オリーブ油、クルミ油、ヒマワリ油、ナタネ油等である。ただ、従来の超臨界二酸化炭素抽出では、リコピンの回収率が２５％程度と低く、リコピン回収率を高める為にエントレーナーを添加すると、リコピン濃度が低下した。

特開２０１７‐１９７５６号公報特表２００４‐５１３９１８号公報

本発明が解決しようとする課題は、超臨界抽出したリコピン組成物において、リコピンの濃度及び回収率を高めることである。

以上を踏まえて、本発明者が鋭意検討して見出したのは、求電子性成分をリコピンに混合することで、超臨界抽出工程でのリコピンの異性化を促進することである。リコピンが異性化することにより、シスリコピン含有量が高まり、リコピンの溶媒への溶解度が飛躍的に向上するため、抽出されるリコピン量が増加する。さらに、超臨界抽出後に求電子性成分を揮発させることにより、リコピンの濃度及び回収率を高めることができる。この観点から、本発明を定義すると、以下のとおりである。

本発明に係るリコピン含有組成物の製造方法を構成するのは、少なくとも、混合工程及び超臨界抽出工程である。混合工程において、リコピンと揮発性の求電子性成分は、混合される。超臨界抽出工程の時期は、混合後または混合と同時であり、好ましくは、混合後である。超臨界抽出工程において、超臨界抽出されるのは、少なくともリコピンである。混合されるリコピンと求電子性成分の質量比（求電子性成分／リコピン）は、２．８以上３０．９以下であればよく、好ましくは２．８以上１４．６以下、より好ましくは、５．７以上１４．６以下である。求電子成分は、揮発性を有するものであればよく、特に限定されないが、イソチオシアネート又はジアリルジスルフィドであることが好ましく、アリルイソチオシアネート又はエチルイソチオシアネートであることがより好ましい。

本発明に係るリコピン含有組成物の製造方法を構成するのは、さらに、水溶性成分除去工程及び揮発性成分除去工程である。水溶性成分除去工程において、糖類などの水溶性成分は除去される。揮発性成分除去工程において、揮発性を有する水分及びオイルは除去される。

本発明に係るリコピンを効率的に抽出する方法を構成するのは、少なくとも、混合工程及び超臨界抽出工程である。混合工程において、リコピンと揮発性の求電子性成分は、混合される。超臨界抽出の時期は、混合後または同時であり、好ましくは、混合後である。超臨界抽出工程において、超臨界抽出されるのは、少なくともリコピンである。ここで、リコピンを効率的に抽出するとは、抽出するリコピンの濃度と回収率を従来の方法よりも高くすることをいう。

本発明に係るリコピンを効率的に抽出する方法を構成するのは、さらに、水溶性成分除去工程及び揮発性成分除去工程である。水溶性成分除去工程において、糖類などの水溶性成分は、除去される。揮発性成分除去工程において、揮発性を有する水分及びオイルは除去される。

本発明が可能にするのは、超臨界抽出したリコピン組成物において、リコピンの濃度及び回収率を高めることである。すなわち、リコピンを超臨界抽出する際に求電子性成分を含有させることにより、リコピン濃度及び回収率を従来の方法よりも高めることである。

本実施の形態に係るリコピン含有組成物の製造方法の流れ図

図１が示すのは、本実施の形態に係るリコピン含有組成物の製造方法のフローチャートである。本製法を構成するのは、混合（Ｓ１０）、超臨界抽出（Ｓ２０）、水溶性成分除去（Ｓ３０）、揮発性成分除去（Ｓ４０）である。これらの工程のうち、水溶性成分除去（Ｓ３０）の採用は、任意である。

＜リコピン＞
リコピンは、天然物であっても化学合成されたものであってもよい。また、液体状であってもよく、濃縮物や乾燥物等の半固形・固形状でもよい。天然物を例示すると、トマト加工品、オレオレジン等が挙げられる。トマト加工品を例示すると、トマトジュース、トマトピューレ、トマトペースト、トマトパルプ、及びトマトパウダー等である。トマトパルプとは、トマトジュース、トマトピューレ、トマトペーストを遠心分離して得られる沈殿物である。トマトパウダーとは、トマトペーストやトマトパルプ、トマトの皮等の乾燥粉末である。オレオレジンを得る方法は、不問である。例えば、以下のとおりである。青果物又はその加工品から有機溶媒や超臨界二酸化炭素により脂質画分を抽出した後、抽出した脂質画分から溶媒を除去する。オレオレジンは、溶媒と混合した状態であってもよい。オレオレジンは、油分を除去した状態であってもよい。

＜求電子性成分＞
求電子性成分は、求電子性を有する成分である。本発明において、求電子性成分は、揮発性を有する。求電子性成分は、天然物であっても化学合成されたものであってもよい。また、超臨界抽出工程中に求電子性成分に変換されるものも含まれる。求電子性成分は、単一成分であっても２つ以上の成分が混ざっていてもよい。求電子性成分を例示すると、イソチオシアネート類、スルフィド類等が挙げられる。より具体的には、アリルイソチオシアネート、エチルイソチオシアネート、ジアリルジスルフィド等であるがこれに限定されない。イソチオシアネート類やスルフィド類を含むものを例示すると、マスタードオイル、ガーリックオイル等である。

＜イソチオシアネート＞
イソチオシアネートとは、イソチオシアネート基を有する物質の総称である。イソチオシアネートは、アブラナ科の植物等に多く含まれている。イソチオシアネート類を例示すると、アリルイソチオシアネート、パラヒドロキシビンジルイソチオシアネート、フェネチルイソチオシアネート、スルフォラファン、６‐メチルスルフィニルヘキシルイソチオシアネート等である。高い揮発性を有するイソチオシアネートが好ましく、アリルイソチオシアネート又はエチルイソチオシアネートが特に好ましい。前述のマスタードオイルは、マスタードシード由来の油である。マスタードオイルは、アリルイソチオシアネートを約９５％含有する。

＜スルフィド＞
スルフィドとは、二価の硫黄が２個の炭化水素基で置換された有機化合物である。スルフィドは、ネギ属の植物等に多く含まれている。スルフィド類を例示すると、ジスルフィド類、トリスルフィド類、ポリスルフィド類等である。揮発性のジスルフィドが好ましく、ジスルフィド中でもニンニク等に含まれるジアリルジスルフィドがより好ましい。前述のガーリックオイルは、ジアリルジスルフィドを含有する。

＜混合工程（Ｓ１０）＞
混合工程では、少なくとも、リコピンと求電子性成分が混合された混合物（以下、「本混合物」とする。）が得られる。求電子性成分を混合する目的は、リコピンの異性化の促進である。混合工程の時期は、超臨界抽出工程の前又は同時である。好ましくは、超臨界抽出工程の前である。超臨界抽出前に混合する手段は、リコピンに求電子性成分を加えればよい。混合する手段は、好ましくは、撹拌である。撹拌する方法は公知の手段でよい。例示すると、ミキサー、ブレンダー、ミル、ホモジナイザー等である。超臨界抽出と同時に混合する場合は、後述する超臨界装置の抽出槽に液体状の求電子性成分を流入させる。

＜超臨界抽出工程（Ｓ２０）＞
超臨界抽出工程では、少なくとも、リコピンが抽出される。本発明において抽出される物質は、主にリコピンであるが、他の物質も抽出されることを妨げない。超臨界流体は、特に限定されない。例示すると、超臨界水、超臨界二酸化炭素等であり、好ましくは超臨界二酸化炭素である。超臨界抽出には、超臨界装置が使用される。超臨界装置を構成するのは、少なくとも、昇圧ポンプ、加熱機、抽出層、分離ユニットである。昇圧ポンプと加熱機は、供給した二酸化炭素を超臨界状態にする。抽出槽では、超臨界二酸化炭素によって原材料からリコピンが抽出される。分離ユニットは、超臨界二酸化炭素を常圧に戻し、二酸化炭素とリコピンを分離する。超臨界抽出は、超臨界装置の抽出槽における温度、ガス、流量、圧力によって制御される。これらの条件は、原材料からリコピンを抽出できるものであれば良い。例示すると、温度は５０度以上９０度以下である。好ましくは、７０度以上乃至９０度以下である。また、圧力は、特に限定されないが、好ましくは、３０ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下である。ガス流量は、特に限定されず、使用する超臨界装置に合わせて任意に設定すればよい。

＜水溶性成分除去工程（Ｓ３０）＞
水溶性成分除去工程で除去されるのは、超臨界抽出物に含まれる水溶性成分である。例示すると、多糖類である。糖類が残存すると、後述する揮発性成分除去工程において焦げ及び焦げ臭が発生する。焦げ及び焦げ臭の発生は、商品性を損なう。水溶性成分除去工程を構成するのは、加水及び脱水である。超臨界抽出物に加水すると、水溶性成分が水に溶けだす。加水後に撹拌すると、水溶性成分が溶け出しやすくなる。加える水の条件は、水溶性成分が溶け出せれば良い。例示すると、水の温度は５０度以上６０度以下である。水の量は質量換算で超臨界抽出物の３倍量以上、好ましくは５倍以上である。加水後の超臨界抽出物を脱水すると、水とともに水溶性成分も除かれる。加水及び脱水は反復してもよい。

＜揮発性成分除去（Ｓ４０）＞
揮発性成分除去工程では、超臨界抽出物中の水分及びオイルが除去される。揮発性成分を除去する手段は、一般的な方法でよい。例示すると、減圧、減圧加熱、直火加熱、蒸気加熱、ウォーターバス加熱、オイルバス加熱等である。また、直接加熱であっても間接加熱であってもよい。さらに、加熱することにより、リコピンの異性化反応が起こり、シスリコピンの含有率を増加させる効果も期待できる。加熱の温度は、揮発性成分が除去できれば良く、特に限定されない。好ましくは、８０度以上１４０度未満である。より好ましくは、１００度以上１２０度以下である。１４０度より高い温度では、リコピンの分解が促進され、濃度及び回収率が低くなる。加熱の時間は、揮発性成分が除去できれば良く、特に限定されない。例示すると、１０分間である。加熱時間が１時間以上では、リコピンの分解が進み、濃度及び回収率が低くなる。

＜本混合物のリコピン濃度＞
本混合物のリコピン濃度は、リコピン濃度に応じて求電子性成分の添加量を増減させるため、特に限定されない。より多くのリコピンを抽出槽に入れた方が１回の抽出操作で抽出可能なリコピン量が増える。従って、本混合物のリコピン濃度は、高い方が好ましい。具体的には、以下のとおりである。好ましくは、３０ｍｇ／１００ｇ以上である。より好ましくは、３６０ｍｇ／１００ｇ以上である。

＜本混合物の求電子性成分濃度＞
本混合物における、求電子性成分の濃度は、以下のとおりである。リコピン濃度が３６０ｍｇ／１００ｇの場合、混合後の全重量あたり１質量％以上１０質量％以下である。好ましくは、１質量％以上５質量％以下である。より好ましくは、２質量％以上５質量％以下である。これをリコピンと求電子性成分の質量比（求電子性成分／リコピン）に換算すると、２．８以上３０．９以下である。好ましくは、２．８以上１４．６以下である。より好ましくは、５．７以上１４．６以下である。

＜リコピン含有組成物のリコピン濃度＞
リコピン含有組成物は、リコピンを超臨界抽出した抽出物である。その態様は主にオレオレジンであるが、これに限定されない。リコピンの濃度は、リコピン含有組成物に含まれる全リコピン量の重量割合である。

＜リコピン回収率＞
リコピンの回収率は、原料として使用したリコピン総量あたりの、リコピン含有組成物に含まれる全リコピン量の割合である。リコピンの回収率は、以下の式により示した。

［リコピン回収率（％）］=［抽出物量（ｇ）×［抽出物中のリコピン濃度（ｇ／１００ｇ）］／［抽出原料充填量（ｇ）×抽出原料中のリコピン濃度（ｇ／１００ｇ）］×１００
［実施例］

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

＜原材料＞
トマトパウダーは、以下の方法で作成した。生トマトを搾汁した。得られた搾汁液を遠心分離した。遠心分離により沈殿したパルプ質を取り出した。取り出したパルプ質の水分量が５％乃至１０％程度になるまで乾燥させた。乾燥させたパルプ質をトマトパウダーとした。当該トマトパウダーのリコピン濃度は、約３６０ｍｇ／１００ｇであった。

＜混合＞
トマトパウダーをエタノール（日本アルコール産業株式会社製、トレーサブル９９１級）、オリーブオイル（Ｊオイルミルズ社製、エキストラバージンオリーブオイル）、
マスタードオイル（ＶｏｌｇｏｇｒａｄＭｕｓｔａｒｄＯｌｉＰｌａｎｔＳａｒｅｐｔａ社製、マスタードエッセンシャルオイル、アリルイソチオシアネート：純度９５％以上）、エチルイソチオシアネート（東京化成工業社製、純度＞９７．０％）又はジアリルジスルフィド（富士フィルム和光純薬社製、純度９０％以上）と表１に示す量を混合した。

＜超臨界抽出＞
トマトパウダーに対する超臨界抽出工程（Ｓ２０）は、超臨界抽出装置（アイテック社製）を用いて行った。当該超臨界抽出装置は、昇圧ポンプ、加熱機、抽出槽、分離ユニットによって構成される。超臨界抽出は、以下の条件で行った。なお、以下に示す流量比とは、原料（ｇ）あたりに使用した溶媒の量（ｇ）を溶媒／原料で表したものである。

投入量：表１に記載の量
温度：８０度
ガス：二酸化炭素
流量：２５乃至２６Ｌ／分
圧力：４５ＭＰa
流量比：３０
＜揮発性成分除去＞
揮発性成分除去工程（Ｓ４０）は、エバポレーターを用いて行った。得られた超臨界抽出物をポリエチレン製カップに入れた。当該カップを回転させながら１０分間加熱を行った。加熱は、オイルバスを用い、１００度で行った。加熱後の超臨界抽出物をリコピン含有組成物とした。

＜リコピン濃度＞
各区分のリコピン濃度の測定方法は、以下に示した。組成物０．０５ｇを秤量し、アセトン（関東化学社製、ＨＰＬＣ用）にて５０ｍｌに定容した。定容した組成物に１０分間の超音波処理を行った。超音波処理後の溶液を０．４５μｍのＰＴＦＥフィルター（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）に通した。フィルターを通した後の溶液をＨＰＬＣに供するサンプルとした。得られたサンプルは、以下の条件でＨＰＬＣ分析に供した。

装置：島津高速液体クロマトグラフＬＣ‐２０３０ＣＰｌｕｓ（株式会社島津製作所社製）
カラム：Ｌ‐ｃｏｌｕｍｎ〔固定相：ＯＤＳ、内径：４．６ｍｍ×１５０ｍｍ、一般財団法人化学物質評価研究機構製〕
カラム温度：４０℃
サンプル注入量：１０μＬ
移動相：アセトニトリル／メタノール／テトラヒドロフラン（５５：４０：５（ｖ／ｖ））混液（α‐トコフェロール５０ｐｐｍ含有）
流速：１．５ｍＬ／ｍｉｎ
検出波長：４５３ｎｍ
リコピン濃度は、別途市販のリコピン試薬から作成した検量線をもとにＨＰＬＣ分析によって得られたクロマトグラフ中のピーク面積と抽出に供したサンプルの重量及び定容量から算出した。

＜実施例１＞
トマトパウダーをマスタードオイル、エチルイソチオシアネート又はジアリルジスルフィドと表１に示す量を混合した。次いで、超臨界抽出を行った。その後、１００度のオイルバスで撹拌しながら、１０分間加熱して揮発性成分除去した。揮発性成分を除去したものを、リコピン含有組成物とした。得られた組成物についてリコピンの濃度及び回収率を測定した。測定結果は表１に示す。

＜比較例１＞
トマトパウダーをエタノール又はオリーブオイルと表２に示す量を混合した。他は実施例１と同様にして、リコピン含有組成物を得た。エタノール及びオリーブオイルは、従来からエントレーナーとして使用されているものである。得られた組成物についてリコピンの濃度及び回収率を測定した。測定結果は表２に示す。

＜評価結果＞
評価結果は表１及び表２のとおりである。表１及び表２によれば、求電子性成分を混合したもの（区分１～１０）は、オリーブオイル又はエタノールを添加したもの（区分１１～１６）と比較して、リコピンの濃度及び回収率が高い結果となった。オリーブオイルは揮発性が低いため、オリーブオイルを添加した区分ではリコピンの濃度が低い結果となっている。求電子性成分の濃度は、リコピン３６０ｍｇ／１００ｇの場合、混合後の全重量あたり１質量％以上１０質量％以下であればよい。好ましくは１質量％以上５質量％以下、より好ましくは２質量％以上５質量％以下であった。

＜実施例２＞
トマトパウダーを超臨界状態にした上で、表３に示す量のマスタードオイル、エチルイソチオシアネート又はジアリルジスルフィドを抽出開始と同時に超臨界抽出槽に注入した。それ以外の操作は実施例１と同様にして、リコピン含有組成物を得た。得られた組成物について、リコピンの濃度及び回収率を測定した。測定結果は表３に示す。

＜比較例２＞
トマトパウダーを超臨界状態にした上で、表４に示す量のエタノール又はオリーブオイルを抽出開始と同時に超臨界抽出槽に注入した。それ以外の操作は実施例２と同様にして、リコピン含有組成物を得た。得られた組成物について、リコピンの濃度及び回収率を測定した。測定結果は表４に示す。

＜評価結果＞
評価結果は表３及び表４のとおりである。表３及び表４によれば、求電子性成分を混合したもの（区分１７～１９）は、オリーブオイル又はエタノールを添加したもの（区分２０～２４）と比較して、リコピンの濃度及び回収率が高い結果となった。求電子性成分の濃度は、リコピンの濃度が３６０ｍｇ／１００ｇの場合、混合後の全重量あたり１質量％以上５質量％以下であることが好ましい結果となった。

本発明が有用な分野は、リコピン含有組成物の製造及びリコピン含有組成物の食品、医薬品又は化粧品等への利用である。

Claims

リコピン含有組成物（ただし、マイクロウェーブによる加熱を行ったものを除く。）の製造方法であって、それを構成するのは、少なくとも、以下の工程である：
混合：ここで混合されるのは、少なくとも、リコピン、及び、揮発性の求電子性成分であり、当該求電子性成分は、イソチオシアネート又はジアリルジスルフィドであり、これによって得られるのは、混合物であり、
超臨界抽出：ここで前記混合物から超臨界抽出されるのは、少なくとも、リコピンであり、その時期は、混合後又は混合と同時であり、ここで用いられる超臨界流体は、超臨界二酸化炭素であり、
揮発性成分除去：ここで除去されるのは、超臨界抽出物に含まれる揮発性成分であり、かつ、
水溶性成分除去：ここで除去されるのは、超臨界抽出物に含まれる水溶性成分であり、当該水溶性成分は、少なくとも、糖類であり、その時期は、揮発性成分除去の前である。
請求項１の製造方法であって、
超臨界抽出を行うのは、リコピンと求電子性成分の混合後である。
請求項１又は２の製造方法であって、
混合される求電子性成分とリコピンの質量比（求電子性成分／リコピン）は、２．８以上３０．９以下である。
請求項１乃至３の何れかの製造方法であって、
混合される求電子性成分とリコピンの質量比（求電子性成分／リコピン）は、２．８以上１４．６以下である。
請求項１乃至４の何れかの製造方法であって、
前記イソチオシアネートがアリルイソチオシアネート又はエチルイソチオシアネートである。
リコピンを効率的に抽出する方法（ただし、マイクロウェーブによる加熱を行う工程を有するものを除く。）であって、それを構成するのは、少なくとも、以下の工程である：
混合：ここで混合されるのは、少なくとも、リコピンと揮発性の求電子性成分であり、当該求電子性成分は、イソチオシアネート又はジアリルジスルフィドであり、これによって得られるのは、混合物であり、かつ、
超臨界抽出：ここで前記混合物から超臨界抽出されるのは、少なくとも、リコピンであり、その時期は、混合後又は混合と同時であり、ここで用いられる超臨界流体は、超臨界二酸化炭素であり、
揮発性成分除去：ここで除去されるのは、超臨界抽出物に含まれる揮発性成分であり、かつ、
水溶性成分除去：ここで除去されるのは、超臨界抽出物に含まれる水溶性成分であり、当該水溶性成分は、少なくとも、糖類であり、その時期は、揮発性成分除去の前である。
請求項６の方法であって、
超臨界抽出を行うのは、リコピンと求電子性成分の混合後である。
請求項６又は７の方法であって、
前記イソチオシアネートがアリルイソチオシアネート又はエチルイソチオシアネートである。