PL247894B1

PL247894B1 - Sposób izolacji i oczyszczania ksantohumolu w procesie ekstrakcji z materiału roślinnego

Info

Publication number: PL247894B1
Application number: PL441690A
Authority: PL
Inventors: Henryk Gruza; Kajetan DĄBROWA; Kajetan Dąbrowa; Mariusz GUJSKI; Mariusz Gujski; Devrim ARAN; Devrim Aran; Łukasz ZYBACZYŃSKI; Łukasz Zybaczyński
Original assignee: Innox Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2022-07-08
Filing date: 2022-07-08
Publication date: 2025-09-15
Also published as: WO2024010471A3; PL441690A1; KR20250034393A; EP4551550A2; CN119604480A; WO2024010471A2; JP2025532010A

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób izolacji i oczyszczania substancji biologicznie czynnej pochodzenia roślinnego (ksantohumolu) z materiału roślinnego chmielu oraz z produktu ubocznego powstałego w procesie ekstrakcji chmielu nadkrytycznym dwutlenkiem węgla.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób izolacji i oczyszczania substancji biologicznie czynnej pochodzenia roślinnego (ksantohumolu) z materiału roślinnego chmielu oraz z produktu ubocznego powstałego w procesie ekstrakcji chmielu nadkrytycznym dwutlenkiem węgla.

Stan techniki

Ksantohumol (Xanthohumol, 2',4,4'-Trihydroxy-6'-methoxy-3'-(3-methylbut-2-en-1-yl) chalcone, CAS: 6754-58-1, w skrócie Xn) to substancja pochodzenia naturalnego z rodziny prenylowanych chalkonów. Xn występuje w żeńskich kwiatostanach Humulus lupulus (szyszki chmielu). Związek ten znajduje się również w piwie, nadając mu smaku goryczki.

Z opisu wynalazku WO 2014/016409 znana jest kompozycja farmaceutyczna, która zawiera terapeutyczną ilość ksantohumolu i prażonego ekstraktu, korzystnie ekstrakt chmielowy zawierający ksantohumol do zastosowania w leczeniu i/lub profilaktyce raka. Prażony ekstrakt jest wybrany z grupy składającej się z zimnego lub gorącego ekstraktu grubo mielonego lub niemielonego palonego słodu, płatków zbożowych, kawy, kakao.

Z innego opisu EP 1761245 B znany jest sposob produkcj i palonego ekstraktu zawierającego ksantohumol, z produktów palenia zbóż, słodu zbożowego albo kawy i ekstraktu chmielowego zawierającego Xn, oraz jego zastosowania w produkcji napojów i/lub artykułów spożywczych.

Z opisu CN 101440029 znany jest sposób ekstrakcji ksantohumolu z chmielu, gdzie sproszkowany chmiel jest ekstrahowany za pomocą dwutlenku węgla (CO2) w stanie nadkrytycznym. Zebrany rafinat chmielowy poddaje się ekstrakcji ultradźwiękowej alkoholem, roztwór ekstrakcyjny kondensuje się, miesza z ziemią okrzemkową oraz poddaje eluowaniu mieszaninami alkoholu oraz wody, otrzymując po filtracji i obróbce kondensacyjnej w niskiej temperaturze finalny produkt ksantohumol.

Opisane w literaturze procesy ekstrakcji i izolacji ksantohumolu z materiału roślinnego posiadają jednak szereg wad i niedogodności, takich jak:

i) konieczność użycia dużych ilości rozpuszczalników organicznych, oraz w szczególności rozpuszczalników o wysokiej toksyczności (dichlorometan, heksan, chloroform - np. CN 101440029, CN 103524321);

ii) konieczność użycia dużych ilości kosztownych materiałów, np. silica żelu (silica gel);

iii) nieodwracalny rozkład ksantohumolu do produktów ubocznych (głównie izomeryczny izoksantohumol, CAS: 521-48-2) oraz do polimerycznych produktów oksydatywnej degradacji (ekstrakcja przy użyciu wodnych roztwór mocnych zasad - np. NaOH, KOH);

iv) niska wydajność i skalowalność procesu (np. technika Countercurrent chromatography).

v) brak możliwości uzyskania dużych ilości ksantohumolu o wysokiej czystości.

Dodatkowo, opisane metody otrzymywania ksantohumolu na drodze syntezy chemicznej są mało wydajne i mało skalowalne. Dla przykładu w pracy J. Nat. Prod. 2007, 70, 1507-1509 opisany jest sposób syntezy małych ilości Xn (<0,1 g) w wyniku sześcioetapowej syntezy chemicznej z wydajnością sumaryczną 10%. Co więcej, finalny etap oczyszczania nie pozwala na ekonomicznie opłacalne otrzymanie dużych ilości ksantohumolu o wysokiej czystości farmaceutycznej.

Mając na uwadze przedstawione kwestie jest oczywistym, że jest zapotrzebowanie na nowe metody izolacji ksantohumolu z materiału roślinnego chmielu oraz z produktu ubocznego, która będzie pozbawiona powyższych wad i niedogodności.

Celem przedmiotowego wynalazku jest uzyskanie ksantohumolu o wysokiej czystości farmaceutycznej z materiału roślinnego. Opracowana metoda ekstrakcji i oczyszczania ksantohumolu według wynalazku pozwala na wydajne kosztowo i mało obciążające dla środowiska uzyskanie ksantohumolu z szeroko dostępnego materiału roślinnego w skali półtechnicznej i przemysłowej.

Przedmiotem wynalazku jest sposób izolacji i oczyszczania ksantohumolu w procesie ekstrakcji z materiału roślinnego, gdzie:

- odważa się odpowiednią ilość wychmielin, lub inny półstały bądź stały materiał pochodzenia roślinnego, zawierający ksantohumol w ilości od 0,1% do 10% wagowo względem suchej masy;

- po czym dodaje się odmierzoną ilość mieszaniny A,

- gdzie mieszanina ekstrakcyjna A obejmuje jeden lub więcej związków wybranych z grupy: alifatycznych lub aromatycznych węglowodorów C5-C8, obejmujących nasycone, nienasycone i cykliczne węglowodory, takich jak: pentan, heksan, cykloheksan, 1-heksen, toluen, orto-, metai para-ksylen,

- następnie zawartość ekstraktora poddawana jest ciągłemu procesowi ekstrakcji w atmosferze gazu obojętnego w temperaturze 20-90°C przez 2-96 h

- mieszanina ekstrakcyjna A oraz rozpuszczalne frakcje wychmielin pobierane są przez odpowiedni system ceramicznych filtrów przepływowych do odparowania, a odparowany rozpuszczalnik jest zawracany do ekstraktora, a stała pozostałość ksantohumolu stanowi odpad;

- mieszanina ekstrakcyjna A jest usuwana z ekstraktora, a do stałej masy dodawana jest mieszanina ekstrakcyjna B, gdzie mieszanina ekstrakcyjna B stanowi polarny rozpuszczalnik organiczny lub mieszaninę takich rozpuszczalników, obejmujących:

- alkohole alifatyczne o wzorze ogólnym RiOH, gdzie Ri oznacza grupę alkilową C1-C4, w szczególności metanol, etanol lub 2-propanol,

- estry o wzorze ogólnym R1O2R2, gdzie Ri i R2 oznaczają odpowiednio nasycone lub nienasycone węglowodory alifatyczne C1-C4, a R2 dodatkowo może stanowić grupę aromatyczną lub alifatyczno-aromatyczną, w szczególności octan etylu,

- etery ciekłe o wzorze ogólnym R1OR2, gdzie Ri i R2 oznaczają nasycone lub nienasycone, acykliczne lub cykliczne węglowodory alifatyczne C1-C4, w szczególności eter dietylowy, eter diizopropylowy, eter tert-butylometylowy oraz 2 metylohydrofuran,

- polarne aprotyczne rozpuszczalniki ciekłe, takie jak N,N-dimetyloformamid, N,N dimetylacetamid, dimetylosulfotlenek oraz heksametylofosforoamid,

- zawartość ekstraktora z mieszaniną ekstrakcyjną B poddawana jest ciągłemu procesowi ekstrakcji w atmosferze gazu obojętnego w temperaturze 20-90°C przez 0,5-24 h

- mieszanina ekstrakcyjna B oraz rozpuszczalne frakcje wychmielin pobierane są przez odpowiedni system ceramicznych filtrów przepływowych do odparowania, a stała pozostałość ksantohumolu stanowi surowy produkt do dalszego przerobu,

- po zakończeniu ekstrakcji zawartość ekstraktora jest przetaczana do prasy filtracyjnej, a przesącz po odparowaniu mieszaniny ekstrakcyjnej B jest łączony z wyżej otrzymanym surowym ksantohumolem, natomiast stała pozostałość z prasy filtracyjnej stanowi odpad ksantohumolu,

- odważona ilość ksantohumolu jest rozpuszczana w mieszaninie ekstrakcyjnej C do uzyskania stężenia Xn 0,005-0,5 mol/l,

- gdzie mieszanina ekstrakcyjna C obejmuje jeden lub więcej związków organicznych niemieszających się z wodą, obejmujących:

- estry o wzorze ogólnym R1CO2R2, gdzie R1 i R2 oznaczają nasycone lub nienasycone węglowodory alifatyczne C1-C4, a R2 dodatkowo może stanowić grupę aromatyczną lub alifatyczno-aromatyczną, w szczególności octan etylu,

- nasycone, nienasycone i cykliczne węglowodory C5-C8, w tym toluen oraz orto-, meta- i para-ksylen oraz ich mieszaniny,

- ciekłe etery o wzorze ogólnym R1O2R2, gdzie R1 i R2 oznaczają nasycone lub nienasycone, acykliczne lub cykliczne węglowodory alifatyczne C1-C4, w szczególności eter dietylowy, eter diizopropylowy, eter tert- butylometylowy oraz 2 metylohydrofuran,

- przy czym mieszanina ekstrakcyjna C preferencyjnie stanowi mieszaninę octanu etylu i n -heptanu w proporcjach objętościowych 8 : 2 do 99 : 1.

- powstały roztwór ksantohumolu w mieszaninie ekstrakcyjnej C poddaje się procesowi jednolub wielokrotnych następczych ekstrakcji wobec wodnych mieszanin ekstrakcyjnych D, E, F oraz G, przy czym:

- mieszanina ekstrakcyjna D stanowi wodny roztwór jednego lub więcej kwasów nieorganicznych i/lub organicznych o stężeniu 0,005-1,0 mol/l, korzystnie 0,05-0,2 mol/l, wybranych z grupy: kwas cytrynowy, kwas wersenowy, kwas trichloroctowy, kwas solny, kwas siarkowy, kwas fosforowy, kwas azotowy,

- mieszanina ekstrakcyjna E stanowi wodny roztwór soli nieorganicznych zawierających kationy metali przejściowych o stężeniu 0,005-0,2 mol/l, korzystnie 0,05-0,1 mol/l, wybranych z grupy: cynk, żelazo, kobalt, miedź, nikiel, w szczególności chlorek cynku (ZnCb),

- mieszanina ekstrakcyjna F stanowi wodny roztwór słabych zasad organicznych i/lub nieorganicznych o stężeniu 0,005-1,0 mol/l, korzystnie 0,05-0,1 mol/l, obejmujących:

• wodorowęglany metali o wzorze ogólnym MHCO3, w którym M oznacza lit, sód, potas lub cez, • diwodorofosforany metali o wzorze M2HPO4, oraz monowodorofosforany o wzorze MH2PO4, w którym M oznacza lit, sód, potas lub cez, • sole mono- lub poli-kwasów karboksylowych RCOOM, w którym M oznacza lit, sód, potas lub cez, a R oznacza nasycone lub nienasycone węglowodory alifatyczne C1-C4 bądź grupy aromatyczne lub alifatyczno-aromatyczne, • zasady azotowe o wzorze ogólnym Ri-N(R2)(R3), gdzie R1 i R3 oznacza nasycone lub nienasycone węglowodory alifatyczne C1-C4, a R2 oznacza grupę aromatyczna lub alifatyczno-aromatyczną,

- mieszanina ekstrakcyjna G stanowi wodny roztwór soli nieorganicznych o stężeniu 0,05-1,0 mol/l, korzystnie 0,1-0,2 mol/l, zawierających kationy metali alkalicznych, wybranych spośród litu, sodu, potasu oraz cezu, oraz kationy metali ziem alkalicznych, wybranych spośród magnezu i wapnia, w szczególności chlorek sodu i siarczan sodu lub ich mieszaninę,

- proces ekstrakcji prowadzony jest w temperaturze 10-50°C, korzystnie 10-30°C, w atmosferze gazu obojętnego,

- a otrzymany roztwór organiczny po ekstrakcji stanowi roztwór oczyszczonego ksantohumolu (dalej: roztwór produktowy A),

- w tym etapie izolacji i oczyszczania ksantohumolu wykorzystywany jest odwracalny proces tworzenia bardzo dobrze rozpuszczalnych w wodzie soli ksantohumolu (fenolanów), które po zobojętnieniu wodnym roztworem kwasu z mieszaniny ekstrakcyjnej D, co skutkuje otrzymaniem zawiesiny ksantohumolu w wodzie,

- roztwór produktowy A nastawia się na zawartość ksantohumolu 0,01-0,1 mol/l (preferencyjnie 0,05-0,10 mol/l), po czym roztwór produktowy A jest poddawany procesowi ekstrakcji zasadowo-kwasowej w przepływie przy użyciu separatora ciecz-ciecz,

- do reaktora przepływowego podawane są dwa strumienie roztworów - roztwór produktowy A oraz mieszanina I, stanowiąca wodny roztwór zasady nieorganicznej i/lub organicznej, umożliwiający przejście ksantohumolu do fazy wodnej w postaci rozpuszczalnej soli (fenolanu), reaktor przepływowy połączony jest bezpośrednio z separatorem ciecz-ciecz, strumień organiczny wychodzący z separatora stanowi odpad procesowy, a strumień wodny jest poddawany procesowi neutralizacji za pomocą mieszaniny ekstrakcyjnej D, proces ekstrakcji prowadzony jest w temperaturze 2-35°C, korzystnie preferencyjnie 20-25°C, w atmosferze gazu obojętnego;

- uzyskuje się zawiesinę ksantohumolu w wodzie, którą poddaje się procesowi: (i) sączenia, (ii) wirowania lub (iii) ekstrakcji mieszaniną ekstrakcyjną C,

- faza organiczna po procesie ekstrakcji przemywana jest mieszaniną ekstrakcyjną G, korzystnie chlorkiem sodu lub siarczanem sodu, o stężeniu 0,05-1,0 mol/l, korzystnie 0,1-0,2 mol/l,

- a następnie suszona sitami molekularnymi lub bezwodnym siarczanem sodu, magnezu lub ich mieszaniną,

- po odsączeniu środka suszącego uzyskujemy roztwór produktowy B, w którym zawartość ksantohumolu w suchej masie wynosi 80-90% wag, po sączeniu (a) lub wirowaniu (b) osad ksantohumolu jest rozpuszczany w mieszaninie ekstrakcyjnej C i poddawany analogicznych procesom jak po procesie (c);

- do roztworu produktowego B dodaje się odmierzoną ilość mieszaniny ekstrakcyjnej A, w której ksantohumol jest słabo rozpuszczalny (preferencyjnie węglowodory nasycone C7-C8, najkorzystniej n-heptan), a następnie odparowuje się frakcje lotne do momentu inicjacji wytrącania ksantohumolu, wytrącony produkt jest odsączany oraz przemywany mieszaniną ekstrakcyjną A o temperaturze 0-40°C (korzystnie 15-25°C), przesącz stanowi odpad produktowy, osad jest poddawany procesowi maceracji przy użyciu mieszaniny ekstrakcyjnej C, nierozpuszczalny osad jest ponownie sączony, a przesącz stanowi odpad produktowy, osad jest suszony w temperaturze 15-25°C pod zmniejszonym ciśnieniem, suchy osad jest rozpuszczany w mieszaninie ekstrakcyjnej B i frakcje lotne są odparowywane do sucha pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze 15-35°C, korzystnie 25-30°C, po suszeniu próżniowym w temperaturze 15-25°C uzyskuje się końcowy produkt w postaci jasnożółtego proszku o wysokiej zawartości ksantohumolu (>99,5% wg wysokosprawnej chromatografii kolumnowej, HPLC).

Korzystnie ekstrakcja w atmosferze gazu obojętnego korzystnie jest w temperaturze 25-50°C przez 6-36 h.

Zalety przedmiotowego wynalazku:

- finalny produkt Xn wykazuje wysoką czystość (zawartość Xn >95% wag.);

- wysoka sprawność procesu technologicznego, pozwala na izolacje Xn z wysoką wydajnością;

- odpad roślinny generowany w procesie wg wynalazku stanowi doskonały nawóz do stosowania w rolnictwie;

- brak konieczności użycia toksycznych rozpuszczalników takich jak chlorowcowane alkany;

- odzyskiwanie rozpuszczalników użytych w procesie technologicznym według wynalazku, pozwala na zmniejszenie ilości generowanych odpadów;

- kompaktowa skala produkcyjna co przekłada się również na zużycie mniejszej ilości energii. Określenia stosowane powyżej oraz w opisie i zastrzeżeniach patentowych mają następujące znaczenie: Xanthohumol - zamiennie używana polska nazwa ksantohumol.

Surowiec pochodzenia roślinnego - są to wychmieliny, materiał roślinny.

Wychmieliny - produkt uboczny procesu ekstrakcji chmielu.

Substancja biologicznie czynna pochodzenia roślinnego - zwany także ekstrakt roślinny.

Wysoka czystość - zawartość substancji biologicznie czynnej >95% wag.

Wysoka sprawność - wydajność izolacji z materiału > 80%.

Materiał roślinny - wszystkie części rośliny chmiel i/lub produkt powstały w procesie ekstrakcji chmielu nadkrytycznym dwutlenkiem węgla.

Opis rysunków:

Rys. 1 - przedstawia schemat blokowy procesu izolacji ksantohumolu z wychmielin.

Rys. 2 - przedstawia chromatogram HPLC ekstraktu roślinnego.

Rys. 3 - przedstawia chromatogram HPLC ksantohumolu po finalnym procesie oczyszczania Wynalazek ilustrują następujące przykłady wykonania, nie stanowiące jego ograniczenia.

Przykład 1

Materiał wejściowy:

1) zielono-szary pył i granulat (wychmieliny) o zawartości ksantohumolu 0,1-50% wag.

2) Surowiec roślinny zawiera dużą ilość zanieczyszczeń niepolarnych i polarnych trudnych do usunięcia w klasycznych procesach ekstrakcyjnych (ekstrakcja woda/rozpuszczalnik organiczny niemieszający się z wodą).

Procedura pozyskiwania Xn z materiału roślinnego (Rys. 1):

a) Wstępna izolacja (wzbogacanie surowca roślinnego)

Surowiec roślinny jest zawieszany w n-heptanie i poddawany jest ciągłemu procesowi ekstrakcji w temperaturze 20-30°C w celu pozbycia się zanieczyszczeń niepolarnych. Następnie temperaturę ekstrakcji zwiększa się do 50-60°C (w tej temperaturze topią się niektóre składniki surowca roślinnego) i proces powtarza się. Heptan jest odparowywany, a żółta pozostałość jest filtrowana przez filtr za pomocą prasy. Suchą pozostałość przenosi się do reaktora ekstrakcyjnego, dodaje octan etylu i proces powtarza się analogicznie jak w przypadku ekstrakcji n-heptanem, z tym że teraz ksantohumol będzie gromadził się w kolbie na wyparce obrotowej. Po zakończeniu procesu zawartość ksantohumol w żółtawym osadzie wynosi około 10-12% wagowych.

Osad rozpuszcza się w odpowiedniej ilości mieszaniny octan etylu-heptan (9 : 1 v/v) do uzyskania stężenia ksantohumol ~0,05 M. Powstały ciemny roztwór poddaje się procesowi ekstrakcji wobec 0,2 M roztworu kwasu cytrynowego, 0,05 M ZnCl2, 5% NaHCO3 oraz solanki. Po osuszeniu warstwy organicznej bezwodnym Na2SO4 i odparowaniu rozpuszczalnika organicznego uzyskuje się stałą mieszaninę o zawartości ksantohumolu 20-25%.

b) Oczyszczanie

Następnie mieszaninę rozpuszcza się w takiej ilości octanu etylu aby uzyskać stężenie ksantohumolu 0,05-0,1 M, po czym roztwór poddaje się filtracji oraz ekstrakcji zasadowo-kwasowej w przepływie przy użyciu separatora ciecz-ciecz. W szczególności roztwór ksantohumolu w octanie etylu jest poddawany ekstrakcji wobec 0,05-0,1 M roztworu NaOH, warstwa organiczna jest odrzucana, ksantohumol w warstwie wodnej (w postaci soli sodowej), jest dodawany do 0,05 M - 0,1 M roztworu kwasu cytrynowego, co powoduje wytrącenie się ksantohumolu, który jest następnie ekstrahowany wobec octanu etylu i suszony bezwodnym Na2SO4. Do pozostałości dodaje się octan etylu i solankę. Po odsączeniu soli nieorganicznej odparowuje się większość octanu etylu i dodaje się taką minimalną ilość n-heptanu, potrzebną do zainicjowania wytrącania się ksantohumolu z mieszaniny rozpuszczalników. Proces destylacji jest kontynuowany do wytrącenia całego ksantohumolu, po czym dodaje się metanol w celu usunięcia śladów octanu etylu oraz kontynuuje się proces odparowywania. Osad odsącza się, przemywa n-heptanem i suszy pod zmniejszonym ciśnieniem, otrzymując ksantohumol jako jasnożółty proszek (o czystości wg HPLC >99,5%).

Mieszanina A:

9. Rozpuszczalnik organiczny lub mieszanina rozpuszczalników organicznych niemieszających się z wodą zdefiniowana poniżej:

10. nasycone, nienasycone, cykliczne węglowodory Cs-Cb, toluen, ksyleny (orto-ksylen, meta-ksylen, para -ksylen oraz ich mieszaniny).

Mieszanina B:

11. Polarny rozpuszczalnik organiczny lub mieszanina polarnych rozpuszczalników organicznych zdefiniowana poniżej:

alkohole alifatyczne o wzorze ogólnym RiOH, gdzie Ri = C1-C4, w szczególności MeOH, EtOH, 2-propanol.

estry o wzorze ogólnym R1O2R2, gdzie R1 / R2 = nasycone i nienasycone węglowodory alifatyczne C1-C4 oraz R2 = węglowodory aromatyczne lub węglowodory alifatyczno-aromatyczne (np. CH2Ph). W szczególności octan etylu.

ciekłe etery o wzorze ogólnym R1OR2 gdzie R1 / R2 = nasycone i nienasycone, acykliczne i cykliczne węglowodory alifatyczne C1-C4, w szczególności Et2O, iPr2O, t-BuOMe, 2-MeTHF ciekłe polarne aprotyczne rozpuszczalniki N,N-dimetyloformamid (DMF), N,N-dimetylacetamid, dimetylosulfotlenek (DMSO), heksametylofosforoamid (HMPA)

Mieszanina C:

12. Rozpuszczalnik organiczny lub mieszanina rozpuszczalników organicznych niemieszających się z wodą zdefiniowana poniżej, preferencyjnie mieszanina octan etylu/n-heptan 8 : 2-99 : 1 v/v) estry o wzorze ogólnym R1O2R2, gdzie R1 / R2 = nasycone i nienasycone węglowodory alifatyczne C1-C4 oraz R2 = węglowodory aromatyczne lub węglowodory alifatyczno-aromatyczne (np. CH2Ph).

W szczególności octan etylu.

nasycone, nienasycone, cykliczne węglowodory Cs-Cb, toluen, ksyleny (orto-ksylen, meta -ksylen, para-ksylen oraz ich mieszaniny).

ciekłe etery o wzorze ogólnym R1OR2 gdzie R1 / R2 = nasycone i nienasycone, acykliczne i cykliczne węglowodory alifatyczne C1-C4, w szczególności Et2O, iPr2O, t-BuOMe, 2-MeTHF

Mieszanina D:

13. Wodne roztwory kwasów nieorganicznych lub/i organicznych zawierających związki chemiczne lub ich mieszaniny z listy poniżej:

kwas cytrynowy, kwas wersenowy, trichloroctowy kwas solny, siarkowy, fosforowy, azotowy

Mieszanina E:

14. Wodny roztwór soli nieorganicznych zawierających kationy metali przejściowych cynku, żelaza, kobaltu, miedzi oraz niklu, na przykład chlorek cynku (ZnCL).

Mieszanina F:

15. Wodne roztwory słabych zasad nieorganicznych lub/i organicznych zawierających związki chemiczne lub ich mieszaniny z listy poniżej:

wodorowęglany kationów metali, o wzorze ogólnym MHCO3, gdzie M = Li, Na, K, Cs diwodorofosforany kationów metali, o wzorze ogólnym M2HPO4, gdzie M = Li, Na, K, Cs monowodorofosforany kationów metali, o wzorze ogólnym MH2PO4, gdzie M = Li, Na, K, Cs sole mono- lub poli-kwasów karboksylowych RCOOM, gdzie M = Li, Na, K, Cs, a R = nasycone i nienasycone węglowodory alifatyczne C1-C4 oraz R2 = węglowodory aromatyczne lub węglowodory alifatyczno-aromatyczne.

Zasady azotowe, o wzorze ogólnym R1-N(R2)(R3), gdzie R1/R3 = H, nasycone i nienasycone węglowodory alifatyczne C1-C4 oraz R2 = węglowodory aromatyczne lub węglowodory R

Mieszanina G:

16. Wodny roztwór soli nieorganicznych zawierających kationy metali alkalicznych (litowce, Li, Na, K, Cs) oraz metali ziem alkalicznych (berylowce, Mg, Ca). Preferencyjnie chlorek sodu, siarczan sodu lub ich mieszanina.

Mieszanina I:

17. Wodne roztwory mocnych zasad nieorganicznych lub/i organicznych zawierających związki chemiczne lub ich mieszaniny z listy poniżej:

wodorotlenki metali alkalicznych, o wzorze ogólnym MOH, gdzie M = Li, Na, K, Cs ortofosforany kationów metali, o wzorze ogólnym M3PO4, gdzie M = Li, Na, K, Cs mocne zasady organiczne, np. 1,8-diazabicyklo(5.4.0)undek-7-en (DBU), NR1R2R3 gdzie R1-R3 = H, C1-C6 Etap 1:

18. Odważona ilość surowca pochodzenia roślinnego (surowiec a) - zawartość Xn 0,1-2,0% wag.; surowiec b) zawartość Xn 10-40% wag.) jest umieszczana w stalowym ekstraktorze zaopatrzonym w mieszadła mechaniczne, chłodnicę zwrotną oraz system dedykowanych filtrów. Następnie dodawana jest odmierzona ilość mieszaniny A. Zawartość ekstraktora poddawana jest ciągłemu procesowi ekstrakcji w atmosferze gazu obojętnego w temperaturze 20-90°C (preferencyjnie 25-50°C) przez 2-96 h (preferencyjnie 12-36 h). Mieszanina A oraz rozpuszczalne frakcje surowca roślinnego pobierane są przez odpowiedni system dedykowanych filtrów przepływowych do odparowania. Odparowany rozpuszczalnik jest zawracany do ekstraktora, a stała pozostałość X1 stanowi odpad.

Etap 2:

19. Mieszanina A jest usuwana z ekstraktora, a do stałej masy dodawana jest mieszanina B. Zawartość ekstraktora poddawana jest ciągłemu procesowi ekstrakcji w atmosferze gazu obojętnego w temperaturze 20-90°C (preferencyjnie 20-50°C) przez 0,5-24 h (preferencyjnie 6-12 h). Mieszanina B oraz rozpuszczalne frakcje surowca roślinnego pobierane są przez odpowiedni system ceramicznych filtrów przepływowych do odparowania. Mieszanina B jest odparowywana, a stała pozostałość X2 stanowi surowy produkt do dalszego przerobu. Po zakończeniu ekstrakcji zawartość ekstraktora jest przetaczana do prasy filtracyjnej, a przesącz po odparowaniu mieszaniny B jest dołączany do X2 (a) zawartość Xn w stałej masie wynosi 5-20% wagowych (gdy użyto surowca a) lub 20-80% (gdy użyto surowca b). Stała pozostałość z prasy filtracyjnej stanowi odpad X3, który może być wykorzystany jako nawóz.

Etap 3:

20. Odważona ilość X2 jest rozpuszczana w mieszaninie C do uzyskania stężenia a) Xn 0,005-0,5 mol/l (preferencyjnie 0,01-0,05 mol/l), b) tak samo jak a). Powstały roztwór X2 w mieszaninie C poddaje się procesowi następczych jedno- lub wielokrotnych ekstrakcji wobec mieszaniny D o stężeniu 0,005-1,0 mol/l (preferencyjnie 0,05-0,2 mol/l), mieszaniny E o stężeniu 0,005-0,2 mol/l (preferencyjnie 0,05-0,1 mol/l), mieszaniny F o stężeniu 0,005-1,0 mol/l (preferencyjnie 0,05-0,1 mol/l), oraz mieszaniny G o stężeniu 0,05-1,0 mol/l (preferencyjnie 0,1-0,2 mol/l) uzyskując roztwór H (zawartość Xn w suchej masie wynosi 20-25% wag. gdy użyto surowca a) oraz 30-90% wag. gdy użyto surowca b)). Proces ekstrakcji prowadzony jest w temperaturze 10-50°C (preferencyjnie 10-30°C), w atmosferze gazu obojętnego.

Etap 4:

Na tym etapie izolacji i oczyszczania Xn wykorzystywany jest odwracalny proces tworzenia się bardzo dobrze rozpuszczalnych w wodzie soli Xn (fenolanów), które po zobojętnieniu wodnym roztworem kwasu z mieszaniny D, skutkuje otrzymaniem zawiesiny Xn w wodzie. Xn jest praktycznie nierozpuszczalny w wodzie (1,3 mg/L w 23°C, J. Agric. FoodChem. 1999, 47, 2421-2428).

21. Roztwór H nastawia się na zawartość Xn 0,01-0,1 mol/l (preferencyjnie 0,05-0,10 mol/l), po czym roztwór H jest poddawany procesowi ekstrakcji zasadowo-kwasowej w przepływie przy użyciu separatora ciecz-ciecz.

22. Do reaktora przepływowego podawane są dwa strumienie roztworów - roztwór H (Xn w rozpuszczalniku organicznym niemieszającym się z wodą) oraz mieszaninę I.

23. Reaktor przepływowy połączony jest bezpośrednio z separatorem ciecz-ciecz. Strumień organiczny wychodzący z separatora stanowi odpad X4, a strumień wodny jest poddawany procesowi neutralizacji za pomocą mieszaniny D. Proces ekstrakcji prowadzony jest w temperaturze 2-35°C (preferencyjnie 20-25°C), w atmosferze gazu obojętnego.

24. W rezultacie uzyskuje się zawiesinę Xn w wodzie, którą poddaje się procesowi: (a) sączenia, (b) wirowania lub (c) ekstrakcji mieszaniną C.

25. Faza organiczna po procesie ekstrakcji C przemywana jest mieszaniną G (preferencyjnie chlorek sodu lub siarczan sodu) o stężeniu 0,05-1,0 mol/l (preferencyjnie 0,1-0,2 mol/l), a następnie suszona sitami molekularnymi lub bezwodnym siarczanem sodu, magnezu lub ich mieszaniną wymienionych środków suszących. Po odsączeniu środa suszącego uzyskujemy roztwór J (zawartość Xn w suchej masie wynosi 80-90% wag).

26. Po sączeniu (a) lub wirowaniu (b) osad Xn rozpuszczany jest w mieszaninie C i poddawany analogicznych procesom jak po procesie (c).

Etap 5:

Na tym etapie wykonuje się końcowe doczyszczanie, które pozwala uzyskać Xn o wysokiej czystości farmaceutycznej (zawartość Xn w suchej masie >99,5% wg HPLC).

27. Do roztworu J dodaje się odmierzoną ilość mieszany A, w której Xn jest słabo rozpuszczalny (preferencyjnie węglowodory nasycone C7-C8, najkorzystniej n-heptan), a następnie odparowuje się frakcje lotne do momentu inicjacji wytrącania Xn. Wytrącony Xn jest odsączany oraz przemywany mieszaniną A o temperaturze 0-40°C (korzystnie 15-25°C). Przesącz stanowi odpad X5. Osad jest poddawany procesowi maceracji przy użyciu mieszaniny C (preferencyjnie mieszanina węglowodorów alifatycznych oraz eterów).

28. Nierozpuszczalny osad jest ponownie sączony, a przesącz stanowi odpad X6. Osad jest suszony w temperaturze 15-25°C pod zmniejszonym ciśnieniem. Suchy osad jest rozpuszczany w mieszaninie B (preferencyjnie w alkoholu alifatycznym) i frakcje lotne są odparowywane do sucha pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze 15-35°C (preferencyjnie 25-30°C).

29. Po suszeniu próżniowym w temperaturze 15-25°C uzyskuje się końcowy produkt w postaci jasnożółtego proszku (zawartość Xn >99,5% wg HPLC, Rys. 3).

Claims

1. Sposób izolacji i oczyszczania ksantohumolu w procesie ekstrakcji z materiału roślinnego znamienny tym, że

- po czym dodaje się odmierzoną ilość mieszaniny A, gdzie mieszanina ekstrakcyjna A obejmuje jeden lub więcej związków wybranych z grupy: alifatycznych lub aromatycznych węglowodorów C5-C8, obejmujących nasycone, nienasycone i cykliczne węglowodory, takich jak: pentan, heksan, cykloheksan, 1-heksen, toluen, orto-, meta- i para-ksylen,

- alkohole alifatyczne o wzorze ogólnym R1OH, gdzie R1 oznacza grupę alkilową C1-C4, w szczególności metanol, etanol lub 2-propanol,

- estry o wzorze ogólnym R1O2R2, gdzie R1 i R2 oznaczają odpowiednio nasycone lub nienasycone węglowodory alifatyczne C1-C4, a R2 dodatkowo może stanowić grupę aromatyczną lub alifatyczno-aromatyczną, w szczególności octan etylu,

- etery ciekłe o wzorze ogólnym R1OR2, gdzie R1 i R2 oznaczają nasycone lub nienasycone, acykliczne lub cykliczne węglowodory alifatyczne C1-C4, w szczególności eter dietylowy, eter diizopropylowy, eter tert-butylometylowy oraz 2-metylohydrofuran,

- polarne aprotyczne rozpuszczalniki ciekłe, takie jak N,N-dimetyloformamid, N,N-dimetylacetamid, dimetylosulfotlenek oraz heksametylofosforoamid,

- ciekłe etery o wzorze ogólnym R1O2R2, gdzie R1 i R2 oznaczają nasycone lub nienasycone, acykliczne lub cykliczne węglowodory alifatyczne C1-C4, w szczególności eter dietylowy, eter diizopropylowy, eter tert-butylometylowy oraz 2-metylohydrofuran,

- przy czym mieszanina ekstrakcyjna C preferencyjnie stanowi mieszaninę octanu etylu i n-heptanu w proporcjach objętościowych 8 : 2 do 99 : 1.

- powstały roztwór ksantohumolu w mieszaninie ekstrakcyjnej C poddaje się procesowi jedno- lub wielokrotnych następczych ekstrakcji wobec wodnych mieszanin ekstrakcyjnych D, E, F oraz G, przy czym:

- mieszanina ekstrakcyjna E stanowi wodny roztwór soli nieorganicznych zawierających kationy metali przejściowych o stężeniu 0,005-0,2 mol/l, korzystnie 0,05-0,1 mol/l, wybranych z grupy: cynk, żelazo, kobalt, miedź, nikiel, w szczególności chlorek cynku (ZnCl2),

• wodorowęglany metali o wzorze ogólnym MHCO3, w którym M oznacza lit, sód, potas lub cez, • diwodorofosforany metali o wzorze M2HPO4, oraz monowodorofosforany o wzorze MH2PO4, w którym M oznacza lit, sód, potas lub cez, • sole mono- lub poli-kwasów karboksylowych RCOOM, w którym M oznacza lit, sód, potas lub cez, a R oznacza nasycone lub nienasycone węglowodory alifatyczne C1-C4 bądź grupy aromatyczne lub alifatyczno-aromatyczne, • zasady azotowe o wzorze ogólnym Ri-N(R2)(R3), gdzie R1 i R3 oznacza nasycone lub nienasycone węglowodory alifatyczne C1-C4, a R2 oznacza grupę aromatyczną lub alifatyczno-aromatyczną,

- do roztworu produktowego B dodaje się odmierzoną ilość mieszaniny ekstrakcyjnej A, w której ksantohumol jest słabo rozpuszczalny (preferencyjnie węglowodory nasycone C7-C8, najkorzystniej n-heptan), a następnie odparowuje się frakcje lotne do momentu inicjacji wytrącania ksantohumolu, wytrącony produkt jest odsączany oraz przemywany mieszaniną ekstrakcyjną A o temperaturze 0-40°C (korzystnie 15-25°C), przesącz stanowi odpad produktowy, osad jest poddawany procesowi maceracji przy użyciu mieszaniny ekstrakcyjnej C, nierozpuszczalny osad jest ponownie sączony, a przesącz stanowi odpad produktowy, osad jest suszony w temperaturze 15-25°C pod zmniejszonym ciśnieniem, suchy osad jest rozpuszczany w mieszaninie ekstrakcyjnej B i frakcje lotne są odparowywane do sucha pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze 15-35°C, korzystnie 25-30°C, po suszeniu próżniowym w temperaturze 15-25°C uzyskuje się końcowy produkt w postaci jasnożółtego proszku o wysokiej zawartości ksantohumolu ( >99.5% wg wysokosprawnej chromatografii kolumnowej, HPLC).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ekstrakcja w atmosferze gazu obojętnego korzystnie jest w temperaturze 25-50°C przez 6-36 h.