PL234226B1

PL234226B1 - Sposób otrzymywania saponiny pochodzenia roślinnego, o wysokiej czystości i fizykochemicznie stabilnej formie

Info

Publication number: PL234226B1
Application number: PL419930A
Authority: PL
Inventors: Jacek Mularski; Robert Musioł; Patrycja Chowaniec; Joanna Mularska
Original assignee: Millvent Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2020-01-31
Also published as: PL419930A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania saponin pochodzenia roślinnego, o wysokiej czystości i fizykochemicznie stabilnej formie, użytecznej w zastosowaniach przemysłowych, na przykład w produkcji kosmetyków lub środków czystości i żywności. Przedmiotowy sposób polega na tym, że w rozpuszczalniku w postaci alkoholu alifatycznego lub mieszaniny alkoholi alifatycznych, lub korzystnie mieszaniny co najmniej jednego alkoholu alifatycznego z wodą, w proporcjach od 40 do 99% objętościowych alkoholu, rozpuszcza się materiał organiczny pochodzenia roślinnego zawierający saponinę, ogrzewając mieszaninę do temperatury nieprzekraczającej temperatury wrzenia mieszaniny, korzystnie ciągle mieszając, następnie mieszaninę wprowadza się na złoże filtracyjne, po czym wyizolowuje się produkt końcowy, w taki sposób, że filtrat otrzymany po przejściu mieszaniny przez złoże filtracyjne poddaje się procesowi krystalizacji.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania saponiny pochodzenia roślinnego, o wysokiej czystości i fizykochemicznie stabilnej formie, to jest wysokiej trwałości i niezmienności formy fizykochemicznej saponiny wystawionej na działanie czynników zewnętrznych, zwłaszcza wilgoci. Tak otrzymana saponina znajdzie zastosowanie przemysłowe, na przykład w produkcji kosmetyków lub środków czystości i żywności.

Saponiny to pochodne glikozydowe naturalnie występujące w niektórych roślinach i organizmach morskich, a ich obecność nie jest związana z bezpośrednim wzrostem i funkcjonalnością rośliny lub organizmu. Natomiast różnorodność gatunkowa jest jednym z powodów dywersyfikacji saponin pod względem ich chemicznej budowy. Znane są ich właściwości obniżające napięcie powierzchniowe wody. W przeszłości były stosowane jako naturalne środki myjące czy piorące. Obecnie oprócz wykorzystania ich jako substancji pianotwórczych, saponiny bywają stosowane między innymi w napojach chłodzących, mieszaninach gaśniczych oraz w przemyśle kosmetycznym. Znane są również metody wykorzystania saponin jako substancji nośnikowych albo adiuwantów w przemyśle farmaceutycznym. Przykładowo saponiny mogą być korzystnie wykorzystane do stabilizacji szczepionek, jak przedstawiono w dokumentach patentowych EP1121937A1, WO/1998/046263A1, EP0955059A3. Istotnym zagadnieniem jest odpowiednie przygotowanie materiału roślinnego w celu ekstrakcji saponin, a następnie ich oczyszczanie i przygotowanie do dalszego zastosowania. Najczęściej proces ten polega na ekstrakcji krótkołańcuchowym alkoholem alifatycznym, jak metanol czy etanol. Stosuje się również wodę lub mieszaninę woda-alkohol [US2715122], [US3464972], [1].

Alternatywną metodą, w przypadku saponin pochodzących z soi, może być ekstrakcja wodą z dodatkiem acetonu, jak opisano w dokumencie patentowym US6355816B1. Procedura ta wymaga jednak dodatkowo filtracji, rozdzielania przez wirowanie i sedymentację. Nie jest też znana przydatność tego rozwiązania do oczyszczania saponin pochodzących z innych niż soja roślin.

Wyodrębnianie surowca glikozydowego może odbywać się w drodze strącenia z roztworu. Znaną metodą tego typu jest użycie flokulantu w postaci tlenku wapnia. Metoda ta jest niespecyficzna względem rodzaju struktury cukru [2], [3]. Tlenek wapnia rozpuszcza ligninę i powoduje koagulację materiału roślinnego. Alkaliczne środowisko spowodowane dodatkiem tlenku wapnia prowadzić może do niestabilności chemicznej cukrów [4]. W wyniku krystalizacji natomiast otrzymuje się surowiec składający się ze strukturalnie zróżnicowanych glikozydów. Usunięcie pozostałości zanieczyszczeń natury organiczno-nieorganicznej, rzutujących na toksyczność i kolor surowca nie jest łatwe ze względu na właściwości samej saponiny. Zanieczyszczenia są współrozpuszczane wraz z substancją wyodrębnianą, łatwo ulegając okluzji, co nie jest zaskakujące z uwagi na detergentne właściwości glikozydów. Obecność szkieletów cukrowych przyczynia się także do kompleksowania metali grup przejściowych, a ich źródło znajduje się w glebie uprawnej. Handlowo dostępne produkty na bazie saponin (szczególnie wykorzystujących nieoczyszczone surowce Sapindus lub Mydłodrzew) to ich roztwory wodne z licznymi adiuwantami. Liczna obecność produktów na bazie saponin w formie ciekłej, a nie w formie stałej, może wskazywać na trudności technologiczne związane z ich produkcją lub zbyt wysokimi kosztami otrzymywania. W dokumencie patentowym CN103739638A opisano oczyszczanie saponin na drodze fermentacji mikrobiologicznej. Wydajność uzyskana tą metodą jest mniej przewidywalna niż w metodach ściśle chemicznych. W procesach oczyszczania stosuje się także zaawansowane filtry membranowe [CN102351938A, WO2014016374A1]. W tak zwanych metodach strąceniowych, w wyniku których saponina wytrąca się z roztworu, nawet jeśli w mikrokrystalicznej formie, jak to wynika z dokumentu US2715122A, powstają binarne lub trójskładnikowe mieszaniny rozpuszczalników [CN1188772]. W celu ponownego ich wykorzystania zachodzi potrzeba regeneracji poszczególnych składników mieszaniny.

Znane są również sposoby oczyszczania saponiny dedykowane dla przypadków szczególnych, często stosowane są także chromatograficzne lub inne kosztowne metody izolowania [5], [6]. Ich niewątpliwa użyteczność przejawia się jednak w analitycznym obszarze chemii, a artykuły omawiające właściwości saponin, zwłaszcza tych dotyczących saponin herbatowców, opierają się o testy z wykorzystaniem tak zwanego surowego ekstraktu [7], [8], [9] w postaci amorficznego ciała stałego. Ponadto, z uwagi na współzależność pomiędzy jakością plonu roślinnego saponin, każdorazowo wsad może wymagać szczególnego dostrojenia warunków prowadzenia procesu. W wypadku odchyleń od optymalnej ścieżki postępowania istnieje prawdopodobieństwo, że uzyskany produkt nie spełni określonych norm. Złożoność tego zagadnienia obrazuje praca opisująca optymalizację warunków ekstrakcji z wykorzystaniem metodyki eksperymentu planowanego [9].

PL 234 226 B1

Wśród opisanych sposobów oczyszczania charakterystycznych dla metod analitycznych jak i metod uważanych za standardy przemysłowe, takich jak strącanie z roztworu, krystalizacja i ultrafiltracja [10], [11] nie odnaleziono takich, których stosowanie zwiększałoby trwałość saponiny, czy nadawało jej określoną i zamierzoną postać, dostosowaną do szczególnego zastosowania przemysłowego lub konsumenckiego. Saponiny wykazują właściwości silnie higroskopijne i przez stabilność rozumie się niezmienność formy fizykochemicznej saponiny wystawionej na działanie wilgoci [12], [13], [14]. Higroskopijność związana jest z obecnością w strukturze glikozydu ugrupowań cukrów. Absorbcja wody skutkuje zmianami w postaci substancji, co przekłada się także na jej właściwości. W konsekwencji obserwuje się tworzenie wosku lub szklistego ciała o postępującym brunatnym zabarwieniu, stopniowo zmniejszającego swoją objętość. Proces ten jest szczególnie charakterystyczny dla glikozydów zbudowanych z kilku reszt cukrów oraz triterpenowych fragmentów aglikonu. To właśnie taki charakterystyczny stosunek tych dwóch fragmentów jest przyczyną braku stabilności glikozydów wykazujących budowę tego typu wobec wilgoci, na co zwraca się uwagę w dokumencie patentowym US3608074A. Metodą pozwalającą zwiększyć trwałość niestabilnej wobec wilgoci substancji chemicznej jest tak zwane mikrokapsułkowanie, będące przemysłowym rozwiązaniem t echnologicznym, które pozwala na pokrycie substancji chemicznej polimerem organicznym, będącym fizyczną barierą zmniejszającą możliwość kontaktu tej substancji chemicznej ze środowiskiem zewnętrznym [15]. W dokumencie patentowym US5916866A, przedstawiono p rzykłady zastosowania powłok polimerowych w formulacji tabletek o funkcjonalności detergentu. Ponieważ glikozydy pochodzenia roślinnego są cennym przedmiotem zainteresowań różnorodnych gałęzi przemysłu, szczególnie ważna gospodarczo jest ich wielkoskalowa metoda produkcji w przemysłowo użytecznej formie, wykazującej fizykochemiczną stabilność wobec czynników zewnętrznych wzdłuż całego łańcucha produkcyjnego, jak i w trakcie użytkowania. Najcenniejsze użytecznie są glikozydy zbudowane z kilku reszt cukrowych oraz triterpenowego fragmentu aglikonu. Glikozyd tego typu stanowi na przykład saponina Kamelii Olejodajnej, której strukturę przedstawiono na fig. 1. Glikozydy o takiej budowie chemicznej wykazują bardzo dobre właściwości detergentne. Analizując przedsta wiony wzór chemiczny glikozydu zauważyć można, że jest to połączenie cząsteczek cukrów z triterpenowym fragmentem aglikonu. Przy czym oba fragmenty połączone są wiązaniem glikozydowym. Wiązania glikozydowe łączą także poszczególne fragmenty cukrów. Łańcuch zbudowany z cząsteczek cukrów może być liniowy lub się rozgałęziać. Ponieważ liczba znanych struktur cząsteczek cukrów prostych jest duża, to w powiązaniu z dużą liczbą ich możliwych aranżacji, a więc sposobów w jaki łączą się za pomocą wiązań glikozydowych sprawia, że pomimo ich różnorodności, wykazują zbliżone właściwości detergentne. Nieznaczne różnice w budowie fragmentu aglikonu również nie zmieniają znacząco zauważalnie tej ich cechy. Struktury takie odnaleźć można między innymi wśród rzędu herbatowców [9], na przykład Kamelia Olejodajna, która jest jednym z gatunków o największym udziale masowym saponin w surowej biomasie.

Celem twórców niniejszego wynalazku stało się opracowanie nowego sposobu otrzymywania saponiny pochodzenia roślinnego, o formie stabilnej, umożliwiającej przechowywanie oraz wykorzystanie saponiny w procesie przemysłowym. Tego rodzaju saponina może być korzystnie użyta do otrzymywania naturalnych środków czyszczących i piorących oraz farmaceutyków czy kosmetyków.

Istotę wynalazku stanowi sposób otrzymywania saponiny pochodzenia roślinnego, o wysokiej czystości i fizykochemicznie stabilnej formie, polegający na tym, że w rozpuszczalniku w postaci alkoholu alifatycznego lub mieszaniny alkoholi alifatycznych lub korzystnie mieszaniny co najmniej jednego alkoholu alifatycznego z wodą, w proporcjach od 40 do 99%, korzystnie 80% objętościowych alkoholu, rozpuszcza się materiał organiczny z Kamelii Olejodajnej zawierający saponinę ogrzewając mieszaninę do temperatury o wartości od 30 do 90°C, która jest wystarczająca do skutecznego rozpuszczenia materiału, korzystnie ciągle mieszając, następnie mieszaninę wprowadza się, korzystnie ciśnieniowo, na złoże filtracyjne, po czym wyizolowuje się produkt końcowy, w taki sposób, że filtrat otrzymany po przejściu mieszaniny przez złoże filtracyjne poddaje się procesowi krystalizacji, przy czym materiał organiczny z Kamelii Olejodajnej przed wprowadzeniem do rozpuszczalnika wstępnie oczyszcza się, zwłaszcza poprzez ługowanie, ekstrakcję lub proces mechaniczny jak rozdrabnianie połączone z przecieraniem przez sito czy prasowanie.

Zastosowany materiał organiczny zawierający saponinę pomimo wstępnego oczyszczenia, nie jest jeszcze dostatecznie oczyszczony (czystość niższa niż 90%) i posiada niepożądane cechy jak ciemna barwa, niejednorodność lub zbrylanie, stąd nadal pożądane jest przeprowadzenie sposobu według wynalazku w celu całkowitego oczyszczenia.

PL 234 226 Β1

Korzystnie, jako alkohol alifatyczny stosuje się alkohol zawierający do trzech atomów węgla, w postaci metanolu, 2-propanolu lub najkorzystniej etanolu.

Korzystnie, proces filtracji prowadzi się na złożu filtracyjnym z węgla aktywnego, najkorzystniej o granulacji od 20 do 50 pm lub na złożu filtracyjnym z węgla aktywnego wymieszanego dodatkowo z celulozą mikrokrystaliczną, korzystnie w stosunku 1:2, przy czym wartość ciśnienia w procesie filtracji dobiera się tak, aby uzyskiwać klarowny filtrat.

Korzystnie, proces krystalizacji filtratu prowadzi się zatężając filtrat pod zmniejszonym ciśnieniem na wyparce rotacyjnej do momentu pojawienia się osadu.

Korzystnie, proces krystalizacji prowadzi się jako współkrystalizację dodając do otrzymanego wcześniej filtratu substancje pomocnicze w postaci kwasu cytrynowego lub soli trisodowej kwasu cytrynowego lub chlorku sodu lub ksylitolu.

Stosując sposób według wynalazku otrzymuje się saponinę pochodzenia roślinnego, z Kamelii Olejodajnej (Camellia oleifera), stanowiącą produkt o wysokiej czystości i fizykochemicznej stabilności. Otrzymana forma glikozydu zwiększa trwałość substancji, nadając jej także pożądane cechy użytkowe. Produkt finalny nie pyli się i nie elektryzuje, co jest istotną zaletą, bowiem posługiwanie się substancją pylącą jest kłopotliwe, a nawet niebezpieczne, i nie jest to forma dogodna w manipulacji wsadem w technologicznych procesach przemysłowych. W wyniku przetworzenia, zwiększa się ciężar nasypowy produktu. Wykazuje on lepszą rozpuszczalność i efektywność detergentną. Otrzymany surowiec cechuje się mniejszą toksycznością. Stosowanie metody według wynalazku pozwala także uzyskać produkt pozbawiony kolorowych zanieczyszczeń, ponadto pozostawiony na powietrzu nie ciemnieje i nie przechodzi w nieużyteczne ciało stałe o dużej lepkości. Z uwagi na jego stabilną postać jest kompatybilny z większą ilością związków chemicznych. Otrzymywany produkt jest ponadto bezzapachowy. W sposobie według wynalazku stosuje się prosty układ rozpuszczalników, łatwych do ponownego, wielokrotnego wykorzystania, w wyniku ich odparowania na wyparce. Przedstawione rozwiązanie można stosować do saponin zawierających 2-6 monomerów sacharydu oraz jeden steroidowy fragment aglikonu.

W trakcie przeprowadzonych badań okazało się, że węgiel aktywny wykorzystywany w złożu filtracyjnym jest szczególnie użyteczny, z tej przyczyny, że na jego powierzchni nie sorbują co do zasady związki z hydroksylowymi grupami funkcyjnymi. Dzięki temu, saponina nie pozostaje na powierzchni sorbentu i nie zatruwa złoża filtracyjnego. Węgiel aktywny wykazuje także wysokie powinowactwo do zanieczyszczeń kolorowych i innych makrocząsteczek. Samo złoże stanowi skuteczną barierę fizyczną, rodzaj sita zatrzymującego makrocząsteczki. Istotnym aspektem jest jego naturalne pochodzenie i biodegradowalność. Proces filtracji poprzedzony jest procesem rozpuszczenia saponiny w odpowiednim medium, pełniącym także rolę transportową w procesie filtracji. Istotnym czynnikiem wpływającym na wynik procesu oczyszczania jest odpowiedni skład tego medium, korzystnie mieszanina rozpuszczalnika organicznego i wody o ich odpowiednim wzajemnym stosunku (oraz stosunku do powierzchni złoża). Wynik badań, dla przykładowej mieszaniny etanolu z wodą zestawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Efektywny stosunek składników rozpuszczalnika w układzie ctanol-woda
Etanol(v/v)	wskaźnik
>50	Proces czasochłonny. Produkt o nienajlepszych cechach użytkowych.
>85	Produkt o zauważalnie lepszej formie użytkowej. Szybsza metoda.
86-95	Proces i produkt użyteczne przemysłowo. Optymalne warunki procesu.
>95	Produkt o zauważalnie zmodyfikowanej formie użytkowej. Najlepszy efekt, jednak proces czasochłonny.

Innym, istotnym czynnikiem procesowym jest prędkość przepływu rozpuszczonej w medium saponiny. Przy czym powszechnie wiadomo, że wydłużony czas przepływu przez złoże tego typu jest korzystniejszy, chyba że substancja chemiczna ulega rozkładowi na złożu. Filtracja jest efektywna w szczególnym zakresie temperatur. Zebrany filtrat zatęża się w celu uzyskania oczyszczonej i stabil

PL 234 226 B1 nej formy stałej glikozydu. Uzyskanie tej formy uzależnione jest od temperatury w jakiej prowadzi się proces. Najkorzystniejszym zakresem temperatury jest przedział 50-95°C.

Saponiny w surowcu roślinnym mogą być wieloskładnikową mieszaniną chemiczną. Składniki tej mieszaniny wykazują jednak duże podobieństwo strukturalne. Dostosowując takie parametry procesu jak skład rozpuszczalnika, prędkość jego przepływu przez złoże i temperaturę w jakiej prowadzi się filtrację, a także temperaturę zatężania filtratu, stosując sposób według niniejszego wynalazku możliwe jest otrzymanie stabilnej formy glikozydu z surowca na przykład o typie chemicznej budowy wskazanej na fig. 1. Przedstawiony sposób umożliwia otrzymywanie całej grupy saponin jako mieszaninę związków o zbliżonej budowie i właściwościach. Sposób według wynalazku wykazuje pewną selektywność wobec właściwości a nie struktury, co stanowi dodatkową zaletę, bowiem pozwala wydzielić z mieszaniny glikozydów te o podobnej budowie do struktury przykładowo prezentowanej na fig. 1, traktując glikozydy o znacząco odstającej budowie jako zanieczyszczenia. W wyniku stosowania wynalazku oddzielone zostaną saponiny pozbawione triterpenowego fragmentu aglikonu oraz te z jednym fragmentem cukrowym.

Użyteczność otrzymanych sposobem według wynalazku saponin można dodatkowo rozszerzyć, poprzez dodanie substancji pomocniczych przed czynnością krystalizacji filtratu następującą w wyniku odparowania rozpuszczalnika. Substancje pomocnicze w postaci kwasu cytrynowego lub soli trisodowej kwasu cytrynowego lub chlorku sodu lub ksylitolu można stosować w dowolnym stosunku ilościowym względem saponiny. Po zatężeniu medium otrzymuje się, w zależności od wspomnianego wzajemnego stosunku adiuwantów i ich właściwości fizykochemicznych, glikozyd na nośniku, kokryształ, lub innego rodzaju mieszaninę niejednorodną. Dodatek odpowiedniej substancji pomocniczej może znacznie wydłużać trwałość glikozydu, dzięki synergistycznemu działaniu, poprzez ochronę zabezpieczającą przed niekorzystnym wpływem czynników otoczenia (powietrze, wilgoć) oraz przez samo rozcieńczenie glikozydu w matrycy substancji pomocniczych.

Wynalazek ilustrują poniższe przykłady.

P r z y k ł a d 1

Materiał organiczny zawierający saponinę (1000 g) pochodzący z ekstrakcji Kamelii Olejodajnej, o czystości 80-95%, całkowicie rozpuszczono w układzie etanol/woda 93% (v/v) w temperaturze 70°C, przy jednoczesnym mieszaniu mechanicznym i przepompowano na złoże filtra o wymiarach 0 90 χ 500 mm, zawierającego 125 g węgla aktywnego o granulacji 40-100 gm zmieszanego z 75 g węgla aktywnego o granulacji 20-50 gm. Odpowiednie natężenie przepływu przez złoże, które początkowo wynosiło 10 mL χ min^-1, natomiast po uzyskaniu filtratu, zwiększono je do wartości 30 mL χ min^-1, uzyskano za pomocą pompy próżniowej stosując ciśnienie odpowiednio o 600 mbar i 900 mbar niższe niż atmosferyczne. Otrzymany klarowny filtrat poddano procesowi krystalizacji poprzez jego zatężenie w temperaturze 60-65°C, otrzymując produkt w postaci białego krystalicznego ciała stałego, które pozostawione na powietrzu wykazywało fizykochemiczną stabilność formy w kontakcie z wilgocią (<60% wilgotność względna) w trakcie co najmniej 6 miesięcy.

P r z y k ł a d 2

Materiał organiczny zawierający saponinę (1000 g) pochodzący z ekstrakcji Kamelii Olejodajnej, o czystości 80-95%, całkowicie rozpuszczono w układzie etanol/woda 93% (v/v) w temperaturze 70°C, przy jednoczesnym mieszaniu mechanicznym i przepompowano na szeregowo połączone złoża filtrów o wymiarach 0 50 χ 500 mm. Złoże każdego z filtrów składa się z 65 g węgla aktywnego o granulacji 40-100 gm zmieszanego z 35 g węgla aktywnego o granulacji 20-50 gm. Zastosowano trzy kolumny filtracyjne. Odpowiednie natężenie przepływu przez złoża, które początkowo wynosiło 10 mL χ min^-1, natomiast po uzyskaniu filtratu zwiększono je do wartości 45 mL χ min^-1, uzyskano za pomocą pompy próżniowej stosując ciśnienie odpowiednio o 600 mbar i 950 mbar niższe niż atmosferyczne. Otrzymany klarowny filtrat poddano procesowi krystalizacji poprzez jego zatężenie w temperaturze 60-65°C, otrzymując produkt w postaci białego krystalicznego ciała stałego, które pozostawione na powietrzu wykazywało fizykochemiczną stabilność formy w kontakcie z wilgocią (<60% wilgotność względna) w trakcie co najmniej 6 miesięcy.

P r z y k ł a d 3

Materiał organiczny zawierający saponinę (1000 g) pochodzący z ekstrakcji Kamelii Olejodajnej, o czystości 80-95%, całkowicie rozpuszczono w układzie etanol/woda 80% (v/v) w temperaturze 60°C, przy jednoczesnym mieszaniu mechanicznym i przepompowano na złoże filtra o wymiarach 0 90 χ 500 mm, zawierającego 125 g węgla aktywnego o granulacji 40-100 gm zmieszanego z 75 g węgla aktywnego o granulacji 20-50 gm. Odpowiednie natężenie przepływu przez złoże o wartości

PL 234 226 B1 mL χ min^-1 uzyskano za pomocą pompy próżniowej stosując ciśnienie o 600 mbar niższe niż atmosferyczne. Do otrzymanego klarownego filtratu dodano 1200 g kwasu cytrynowego o czystości 98-99,5% i poddano procesowi współkrystalizacji poprzez jego zatężenie w temperaturze 70-85°C, otrzymując produkt w postaci białego krystalicznego ciała stałego, które pozostawione na powietrzu wykazywało fizykochemiczną stabilność formy w kontakcie z wilgocią (<90% wilgotność względna) w trakcie co najmniej 6 miesięcy. Dodanie substancji pomocniczej w postaci kwasu cytrynowego zwiększyło fizykochemiczną stabilność produktu wobec wilgoci (nawet do 90% wilgotności), a dodatkowo stanowiło zabieg preformulacyjny, dzięki któremu nie ma już konieczności mieszania z kwasem cytrynowym podczas tworzenia dalszych produktów na bazie saponiny.

P r z y k ł a d 4

Materiał organiczny zawierający saponinę (1000 g) pochodzący z ekstrakcji Kamelii Olejodajnej, o czystości 80-95%, całkowicie rozpuszczono w układzie etanol/woda 93% (v/v) w temperaturze 70°C, przy jednoczesnym mieszaniu mechanicznym i przepompowano na złoże filtra o wymiarach 0 50 χ 1000 mm, zawierającego 250 g węgla aktywnego o granulacji 40-100 μm zmieszanego z 75 g węgla aktywnego o granulacji 20-50 μm. Odpowiednie natężenie przepływu przez złoże, które początkowo wynosiło 5 mL χ min^-1, natomiast po uzyskaniu filtratu zwiększono je do wartości 15 mL χ min^-1, uzyskano za pomocą pompy próżniowej stosując ciśnienie odpowiednio o 500 mbar i 650 mbar niższe niż atmosferyczne. Do otrzymanego klarownego filtratu dodano 1200 g kwasu cytrynowego o czystości 98-99,5% i poddano procesowi współkrystalizacji poprzez jego zatężenie w temperaturze 70-85°C, otrzymując produkt w postaci białego krystalicznego ciała stałego, które pozostawione na powietrzu wykazywało fizykochemiczną stabilność formy w kontakcie z wilgocią (<90% wilgotność względna) w trakcie co najmniej 6 miesięcy. Dodanie substancji pomocniczej w postaci kwasu cytrynowego zwiększyło fizykochemiczną stabilność produktu wobec wilgoci (nawet do 90% wilgotności), a dodatkowo stanowiło zabieg preformulacyjny, dzięki któremu nie ma już konieczności mieszania z kwasem cytrynowym podczas tworzenia dalszych produktów na bazie saponiny.

P r z y k ł a d 5

Materiał organiczny zawierający saponinę (1000 g) pochodzący z ekstrakcji Kamelii Olejodajnej, o czystości 80-95%, całkowicie rozpuszczono w układzie etanol/woda 80% (v/v) w temperaturze 60°C, przy jednoczesnym mieszaniu mechanicznym i przepompowano na złoże filtra o wymiarach 0 90 χ 500 mm, zawierającego 125 g węgla aktywnego o granulacji 40-100 μm zmieszanego z 75 g węgla aktywnego o granulacji 20-50 μm. Odpowiednie natężenie przepływu przez złoże, które początkowo wynosiło 10 mL χ min^-1, natomiast po uzyskaniu filtratu zwiększono je do wartości 30 mL χ min^-1, uzyskano za pomocą pompy próżniowej stosując ciśnienie odpowiednio o 600 mbar i 900 mbar niższe niż atmosferyczne. Do otrzymanego klarownego filtratu dodano 2000 g chlorku sodu o czystości 98-99,5% i poddano procesowi współkrystalizacji poprzez jego zatężenie w temperaturze 70-85°C, otrzymując produkt w postaci białego krystalicznego ciała stałego, które pozostawione na powietrzu wykazywało fizykochemiczną stabilność formy w kontakcie z wilgocią (<90% wilgotność względna) w trakcie co najmniej 6 miesięcy. Dodanie substancji pomocniczej w postaci chlorku sodu zwiększyło fizykochemiczną stabilność produktu wobec wilgoci (nawet do 90% wilgotności), a dodatkowo stanowiło zabieg preformulacyjny, dzięki któremu nie ma już konieczności mieszania z chlorkiem sodu podczas tworzenia dalszych produktów na bazie saponiny.

P r z y k ł a d 6

Materiał organiczny zawierający saponinę (1000 g) pochodzący z ekstrakcji Kamelii Olejodajnej, o czystości 80-95%, całkowicie rozpuszczono w układzie etanol/woda 80% (v/v) w temperaturze 60°C, przy jednoczesnym mieszaniu mechanicznym i przepompowano na złoże filtra o wymiarach 0 90 χ 500 mm, zawierającego 125 g węgla aktywnego o granulacji 40-100 μm zmieszanego z 75 g węgla aktywnego o granulacji 20-50 μm. Odpowiednie natężenie przepływu przez złoże, które początkowo wynosiło 10 mL χ min^-1, natomiast po uzyskaniu filtratu zwiększono je do wartości 30 mL χ min^-1, uzyskano za pomocą pompy próżniowej stosując ciśnienie odpowiednio o 600 mbar i 900 mbar niższe niż atmosferyczne. Do otrzymanego klarownego filtratu dodano 2500 g soli trisodowej kwasu cytrynowego o czystości 98-99,5%, w postaci nasyconego roztworu wodnego w temperaturze 75°C i poddano procesowi współkrystalizacji poprzez jego zatężenie utrzymując temperaturę 65-85°C. Otrzymano produkt w postaci białego krystalicznego ciała stałego, które pozostawione na powietrzu wykazywało fizykochemiczną stabilność formy w kontakcie z wilgocią (<90% wilgotność względna) w trakcie co najmniej 6 miesięcy. Dodanie substancji pomocniczej w postaci soli trisodowej kwasu cytrynowego zwiększyło fizykochemiczną stabilność produktu wobec wilgoci (nawet do 90% wilgotności), a dodat

PL 234 226 B1 kowo stanowiło zabieg preformulacyjny, dzięki któremu nie ma już konieczności mieszania z solą trisodową kwasu cytrynowego podczas tworzenia dalszych produktów na bazie saponiny.

P r z y k ł a d 7

Materiał organiczny zawierający saponinę (1000 g) pochodzący z ekstrakcji Kamelii Olejodajnej, o czystości 80-95%, całkowicie rozpuszczono w układzie etanol/woda 80% (v/v) w temperaturze 60°C, przy jednoczesnym mieszaniu mechanicznym i przepompowano na złoże filtra o wymiarach 0 90 χ 500 mm, zawierającego 125 g węgla aktywnego o granulacji 40-100 μm zmieszanego z 75 g węgla aktywnego o granulacji 20-50 μm. Odpowiednie natężenie przepływu przez złoże, które początkowo wynosiło 10 mL χ min 1, natomiast po uzyskaniu filtratu zwiększono je do wartości 30 mL χ min 1, uzyskano za pomocą pompy próżniowej stosując ciśnienie odpowiednio o 600 mbar i 900 mbar niższe niż atmosferyczne. Do otrzymanego bezbarwnego filtratu dodano 1000 g ksylitolu o czystości 98-99,5%, w postaci nasyconego roztworu wodnego w temperaturze 75°C i poddano procesowi krystalizacji poprzez jego zatężenie, utrzymując temperaturę 65-85°C. Otrzymano białe mikrokrystaliczne ciało stałe, które pozostawione na powietrzu wykazywało fizykochemiczną stabilność formy w kontakcie z wilgocią (<60% wilgotność względna) w trakcie co najmniej 6 miesięcy. Dodanie substancji pomocniczej w postaci ksylitolu zwiększyło fizykochemiczną stabilność produktu wobec wilgoci (nawet do 90% wilgotności), a dodatkowo stanowiło zabieg preformulacyjny, dzięki któremu nie ma już konieczności mieszania z ksylitolem podczas tworzenia dalszych produktów na bazie saponiny.

P r z y k ł a d 8

Materiał organiczny zawierający saponinę (3500 g) pochodzący z ekstrakcji Kamelii Olejodajnej, o czystości 80-95%, całkowicie rozpuszczono w układzie etanol/woda 93% (v/v) w temperaturze 70°C, przy jednoczesnym mieszaniu mechanicznym i przepompowano na złoże filtra o wymiarach 0 90 x 500 mm, zawierającego 300 g węgla aktywnego o granulacji 40-100 μm zmieszanego z 300 g węgla aktywnego o granulacji 20-50 μm oraz z 250 g mikrokrystalicznej celulozy o rozmiarach ziarna 64-44 μm. Odpowiednie natężenie przepływu przez złoże, które początkowo wynosiło 10 mL χ min 1, natomiast po uzyskaniu filtratu zwiększono je do wartości 15 mL χ min 1, uzyskano za pomocą pompy próżniowej stosując ciśnienie odpowiednio o 600 mbar i 750 mbar niższe niż atmosferyczne. Otrzymany bezbarwny filtrat poddano procesowi krystalizacji poprzez jego zatężenie w temperaturze 60-65°C, otrzymując produkt w postaci białego krystalicznego ciała stałego, które pozostawione na powietrzu wykazywało fizykochemiczną stabilność formy w kontakcie z wilgocią (<60% wilgotność względna) w trakcie co najmniej 6 miesięcy.

P r z y k ł a d 9

Materiał organiczny zawierający saponinę (5 kg) pochodzący z ekstrakcji Kamelii Olejodajnej, o czystości 80-95%, całkowicie rozpuszczono w układzie etanol/woda 93% (v/v) w temperaturze 70°C, przy jednoczesnym mieszaniu mechanicznym i przepompowano na szeregowo połączone złoża filtrów o wymiarach 0 50 χ 500 mm. Wypełnienie filtra składało się z 65 g węgla aktywnego o granulacji 40-100 μm zmieszanego z 35 g węgla aktywnego o granulacji 20-50 μm. Zastosowano sześć kolumn ze złożem węgla aktywnego, poprzedzając je kolumną z wypełnieniem składającym się z 250 g mikrokrystalicznej celulozy o rozmiarach ziarna 64-44 μm wymieszanej ze 100 g węgla aktywnego o granulacji 40-100 μm. Odpowiednie natężenie przepływu przez złoże, które początkowo wynosiło 15 mL χ min^-1, natomiast po uzyskaniu filtratu zwiększono je do wartości 30 mL χ min^-1, uzyskano za pomocą pompy próżniowej stosując ciśnienie odpowiednio o 600 mbar i 760 mbar niższe niż atmosferyczne. Otrzymany bezbarwny filtrat poddano procesowi krystalizacji poprzez jego zatężenie w temperaturze 60-65°C, otrzymując produkt w postaci białego krystalicznego ciała stałego, które pozostawione na powietrzu wykazywało fizykochemiczną stabilność formy w kontakcie z wilgocią (<60% wilgotność względna) w trakcie co najmniej 6 miesięcy.

P r z y k ł a d 10

Materiał organiczny zawierający saponinę (1000 g) pochodzący z ekstrakcji Kamelii Olejodajnej, o czystości 70-95%, frakcjonowano na sitach o rozmiarze oczka 100-150 μm. Przesianą frakcję całkowicie rozpuszczono w układzie etanol/woda 93% (v/v) w temperaturze 70°C, przy jednoczesnym mieszaniu mechanicznym i przepompowano na złoże filtra o wymiarach 0 90 χ 500 mm, zawierającego 125 g węgla aktywnego o granulacji 40-100 μm zmieszanego z 75 g węgla aktywnego o granulacji 20-50 μm. Odpowiednie natężenie przepływu przez złoże, które początkowo wynosiło 10 mL χ min^-1, natomiast po uzyskaniu filtratu zwiększono je do wartości 35 mL χ min^-1, uzyskano za pomocą pompy próżniowej stosując ciśnienie odpowiednio o 600 mbar i 800 mbar niższe niż atmosferyczne. Otrzy

PL 234 226 B1 many bezbarwny filtrat poddano procesowi krystalizacji poprzez jego zatężenie w temperaturze 60-65°C, otrzymując produkt w postaci białego krystalicznego ciała stałego, które pozostawione na powietrzu wykazywało fizykochemiczną stabilność formy w kontakcie z wilgocią (<60% wilgotność względna) w trakcie co najmniej 6 miesięcy.

P r z y k ł a d 11

Materiał organiczny zawierający saponinę (1000 g) pochodzący z ekstrakcji Kamelii Olejodajnej, o czystości 70-95%, frakcjonowano na sitach o rozmiarze oczka 120-180 gm. Przesianą frakcję całkowicie rozpuszczono w układzie etanol-metanol-woda 60:35:5 w temperaturze 55°C, przy jednoczesnym mieszaniu mechanicznym (v/v) i przepompowano na złoże filtra o wymiarach 0 90 x 500 mm, zawierającego 125 g węgla aktywnego o granulacji 40-100 gm zmieszanego z 75 g węgla aktywnego o granulacji 20-50 gm. Odpowiednie natężenie przepływu przez złoże, które początkowo wynosiło 10 mL x min^-1, natomiast po uzyskaniu filtratu zwiększono je do wartości 20 mL x min^-1, uzyskano za pomocą pompy próżniowej stosując ciśnienie odpowiednio o 650 mbar i 800 mbar niższe niż atmosferyczne. Otrzymany bezbarwny filtrat poddano procesowi krystalizacji poprzez jego zatężenie w temperaturze 40-60°C, otrzymując produkt w postaci białego krystalicznego ciała stałego, które pozostawione na powietrzu wykazywało fizykochemiczną stabilność formy w kontakcie z wilgocią (<60% wilgotność względna) w trakcie co najmniej 6 miesięcy.

P r z y k ł a d 12

Materiał organiczny zawierający saponinę (1000 g) pochodzący z ekstrakcji Kamelii Olejodajnej, o czystości 70-95%, frakcjonowano na sitach o rozmiarze oczka 120-180 gm. Przesianą frakcję całkowicie rozpuszczono w układzie 2-propanol-metanol-woda 15:80:5 (v/v) w temperaturze 60°C, przy jednoczesnym mieszaniu mechanicznym i przepompowano na złoże filtra o wymiarach 0 90 x 500 mm, zawierającego 125 g węgla aktywnego o granulacji 40-100 gm zmieszanego z 75 g węgla aktywnego o granulacji 20-50 gm. Odpowiednie natężenie przepływu przez złoże, które początkowo wynosiło 10 mL x min^-1, natomiast po uzyskaniu filtratu zwiększono je do wartości 30 mL x min^-1, uzyskano za pomocą pompy próżniowej stosując ciśnienie odpowiednio o 630 mbar i 800 mbar niższe niż atmosferyczne. Otrzymany bezbarwny filtrat poddano procesowi krystalizacji poprzez jego zatężenie w temperaturze 40-70°C, otrzymując produkt w postaci białego krystalicznego ciała stałego, które pozostawione na powietrzu wykazywało fizykochemiczną stabilność formy w kontakcie z wilgocią (<60% wilgotność względna) w trakcie co najmniej 6 miesięcy.

Literatura powołana w opisie stanu techniki:

1. Li X., Xia J., Shi Y., The Separation, Purification of Tea Saponin and its Application in the Soaking.: 0-6.

2. Walter R.H., Sherman R.M., Stochiometric relationship between calcium oxide and sugars in water solution. J Sci Food Agric. 1973; 24: 23-26. doi:10.1002/jsfa.2740240105

3. Angyal S.J., Complex formation between sugars and metal ions. Pure Appl Chem. 1973; 35: 131-146. doi:10.1351/pac197335020131

4. SHAFFER P.A., FRIEDEMANN T.E., Sugar Activation by Alkali. 1929.

5. Zhang X.F., Han Y.Y., Bao G.H., Ling T.J., Zhang L., Gao L.P., et al. A new saponin from tea seed pomace (camellia oleifera abel) and its protective effect on PC 12 cells. Molecules. 2012; 17: 11721-11728. doi:10.3390/molecules171011721

6. Soule S., Guntner C., Vazquez A., Argandona V., Moyna P., Ferreira F., An aphid repellent glycoside from Solanum laxum. Phytochemistry. 2000; 55: 217-222.

doi:10.1016/S0031-9422(00)00273-9

7. Chen Y.F., Yang C.H., Chang M.S., Ciou Y.P., Huang Y.C., Foam properties and detergent abilities of the saponins from Camellia oleifera. Int J Mol Sci. 2010; 11: 4417-4425.

doi:10.3390/ijms11114417

8. Pelah D., Abramovich Z., Markus A., Wiesman Z., The use of commercial saponin from Quillaja saponaria bark as a natural larvicidal agent against Aedes aegypti and Culex pipiens. J Ethnopharmacol. 2002; 81: 407-409. doi:10.1016/S0378-8741(02)00138-1

9. Hu J.L., Nie S.P., Huang D.F., Li C., Xie M.Y., Extraction of saponin from Camellia oleifera cake and evaluation of its antioxidant activity. Int J Food Sci Technol. 2012; 47: 1676-1687. doi:10.1111/j.1365-2621.2012.03020.x

10. Gruza M.M., Jatczak K., Zagrodzki B., Łaszcz M., Koziak K., Malińska M., et al. Preparation, purification and regioselective functionalization of protoescigenin-the main aglycone of

PL 234 226 B1 escin complex. Molecules. 2013; 18: 4389-4402. doi:10.3390/molecules18044389

11. Mohamed M.A., Hamed M.M., Abdou A.M., Ahmed W.S., Saad A.M., Antioxidant and Cytotoxic Constituents from Wisteria sinensis. Molecules. 2011; 16: 4020-4030. doi:10.3390/molecules16054020

12. Dittmar J.H., Brothers A., Hygroscopicity of Sugars and Sugar Mixtures. Ind Eng Chem. 1935; 27: 333-335. doi:10.1021/ie50303a021

13. Donnelly B., Reactions of oligosaccharides. 3. Hygroscopic properties. Cereal .... 1973.

14. Mathlouthi M., Genotelle J., Role of water in sucrose crystallization. Carbohydr Polym. 1998; 37: 335-342.

15. Chranioti C., Chanioti S., Tzia C., Microencapsulation of steviol glycosides (Stevia rebaudiana Bertoni) by a spray drying method - Evaluation of encapsulated products and prepared syrups. 2015; 4: 212-220.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób otrzymywania saponiny pochodzenia roślinnego o wysokiej czystości i fizykochemicznie stabilnej formie, znamienny tym, że w rozpuszczalniku w postaci alkoholu alifatycznego lub mieszaniny alkoholi alifatycznych lub korzystnie mieszaniny co najmniej jednego alkoholu alifatycznego z wodą, w proporcjach od 40 do 99%, korzystnie 80% objętościowych alkoholu, rozpuszcza się materiał organiczny z Kamelii Olejodajnej zawierający saponinę ogrzewając mieszaninę do temperatury o wartości od 30 do 90°C, korzystnie ciągle mieszając, następnie mieszaninę wprowadza się, korzystnie ciśnieniowo, na złoże filtracyjne, po czym wyizolowuje się produkt końcowy, w taki sposób, że filtrat otrzymany po przejściu mieszaniny przez złoże filtracyjne poddaje się procesowi krystalizacji, przy czym materiał organiczny z Kamelii Olejodajnej przed wprowadzeniem do rozpuszczalnika wstępnie oczyszcza się, zwłaszcza poprzez ługowanie, ekstrakcję lub proces mechaniczny jak rozdrabnianie połączone z przecieraniem przez sito czy prasowanie.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako alkohol alifatyczny stosuje się alkohol zawierający do trzech atomów węgla, w postaci metanolu, 2-propanolu lub najkorzystniej etanolu.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces filtracji prowadzi się na złożu filtracyjnym z węgla aktywnego, najkorzystniej o granulacji od 20 do 50 pm.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces filtracji prowadzi się na złożu filtracyjnym z węgla aktywnego wymieszanego dodatkowo z celulozą mikrokrystaliczną, korzystnie w stosunku 1:2.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces krystalizacji filtratu prowadzi się zatężając filtrat pod zmniejszonym ciśnieniem na wyparce rotacyjnej do momentu pojawienia się osadu.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces krystalizacji prowadzi się jako współkrystalizację, dodając do otrzymanego wcześniej filtratu substancje pomocnicze w postaci kwasu cytrynowego lub soli trisodowej kwasu cytrynowego lub chlorku sodu lub ksylitolu.

PL 234 226 Β1

Fig.l