TW201620922A - 2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供回收率比以往提昇且可縮短步驟時間,亦可提昇所得粉末之溶解作業性之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸(AG)結晶粉末的製造方法。本發明相關之AG結晶粉末的製造方法包含下述(a)至(d)之步驟:(a)準備使糖轉移酶於含有L-抗壞血酸及α-葡苷基糖化合物之溶液中作用,接著使葡萄糖澱粉酶作用從而獲得之含有AG之溶液之步驟;(b)將上述含有AG之溶液精製,獲得AG之含量以無水物換算在90質量%以上之精製物之水溶液之步驟;(c)將上述精製物之水溶液與有機溶劑混合後,將溶液之溫度下降,藉此將AG之結晶晶析之步驟;(d)將上述晶析之AG結晶回收,將回收之結晶乾燥,藉此獲得AG結晶粉末之步驟。
Description
本發明係有關2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之製造方法,詳言之,係有關與以往者相較,2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之回收率及其回收物之溶解作業性優越之製造方法。
L-抗壞血酸由於其優越之生理活性或抗氧化作用,迄今以來在包含飲食品、化粧品等種種用途中使用。相對的,L-抗壞血酸由於直接還原性,有不安定、容易受到氧化分解,容易失去生理活性等大缺點。為了消除該L-抗壞血酸之缺點,開發在L-抗壞血酸2位之羥基結合1分子D-葡萄糖之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸(於本說明書中簡稱為「抗壞血酸2-糖苷」)。該2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸未顯示直接還原性,為安定且於生體內,藉由生體內原本就存在之酵素分解成L-抗壞血酸及D-葡萄糖,具有發揮L-抗壞血酸原本生理活性之劃時代特性。又,關於2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之用途亦有眾多開發,作為食品原材料、食品添加物原材料、化粧品原材料、醫藥部外
品原材料或醫藥品原材料,在以往L-抗壞血酸用途由於L-抗壞血酸不安定,導至以往L-抗壞血酸不能使用之其他用途亦可廣泛使用。
2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸通常係藉由使含有L-抗壞血酸及α-葡苷基糖化合物之溶液,與環麥芽糊精/葡聚糖轉移酶(以下,簡稱為「CGTase」)或α-葡萄糖苷酶等糖轉移酶,或該等糖轉移酶與葡萄糖澱粉酶作用而生成(專利文獻1)。又,可將2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之結晶從2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之過飽和水溶液中晶析,開發結晶2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸及該含有該等之含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之粉末(專利文獻2)。
另,與抗壞血酸2-糖苷及其製造方法相關之各種技術現在亦在開發中。例如,於專利文獻3揭示可與2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸無水結晶共存之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸含水結晶及其製造方法。又,於專利文獻4揭示從將2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸以無水物換算為含有超過86質量%之溶液,藉由特定控制之冷卻方法(控制冷卻法或疑似控制冷卻法)析出無水結晶,獲得比以往之產品更不易結塊之含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸無水結晶之粉末之製造方法。
[專利文獻1]日本特開平3-139288號公報
[專利文獻2]日本特開平3-135992號公報
[專利文獻3]國際公開WO2012/033218號說明書
[專利文獻4]日本特開2013-55932號公報
已開發種種對於以酵素法為基礎製造2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之方法,惟,在提昇回收率及縮短步驟時間上還有改善的空間。又,對於提昇藉由酵素法獲得之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末在溶解作業性亦有改善的空間。
本發明以提供製造比以往回收率更提昇且可縮短步驟時間,亦可提昇所得粉末之溶解作業性之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之方法為課題。
本發明者人等發現將純度在特定值以上之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸精製物之水溶液與具有與水相溶性之乙醇等有機溶劑混合後,將溫度下降使晶析,與以往在晶析時只使用水之方法相比,可將2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶以高回收率回收且可縮短步驟時間。而且,獲得之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之溶解作業性亦比以往之產品高,認為其主要原因係藉由特定之物性值,提昇規定之噴流性或比表面積,亦即,發現藉由本發明之方法獲得之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉
末可與作為物質之以往產品區別。
亦即,本發明包含以下之發明。
[1]
一種2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之製造方法,包含下述(a)至(d)之步驟:(a)準備含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之溶液之步驟,該含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之溶液係藉由使糖轉移酶於含有L-抗壞血酸及α-葡苷基糖化合物之溶液中作用,接著使葡萄糖澱粉酶作用從而獲得者;(b)將上述含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之溶液精製,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之含量以無水物換算在90質量%以上之精製物之水溶液之步驟;(c)將上述精製物之水溶液與有機溶劑混合後將溶液之溫度下降,藉此將2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之結晶晶析之步驟;(d)將上述經晶析之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之結晶回收,將該回收之結晶乾燥,藉此獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之步驟。
[2]
如[1]所述之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之製造方法,其中,在上述步驟(c)中之有機溶劑為醇系溶劑或酮系溶劑。
[3]
如[1]或[2]所述之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉
末之製造方法,其中,在上述步驟(c)中,對於上述精製物之水溶液,混合10至500質量%之上述有機溶劑。
[4]
一種2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末,為藉由[1]至[3]中任何一項所述之製造方法獲得者。
根據本發明,將2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之水溶液與有機溶劑混合後進行晶析,比從2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之水溶液進行晶析,可提高2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之回收率且可縮短步驟時間,藉由此,可提供量產性優越之製造方法。又,根據本發明,噴流性及比表面積提昇,藉此可提供溶解作業性優越之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末。
本發明2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之製造方法基本上包含下述(a)至(d)之步驟:包含下述(a)至(d)步驟之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之製造方法:(a)準備藉由使糖轉移酶於含有L-抗壞血酸及α-葡苷基糖化合物之溶液中作用,接著使葡萄糖澱粉酶作用從而
獲得之含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之溶液之步驟(酵素處理步驟);(b)將上述含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之溶液精製,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之含量以無水物換算在90質量%以上之精製物之水溶液之步驟(精製步驟);(c)將上述精製物之水溶液與有機溶劑混合後將溶液之溫度下降,藉此將2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之結晶晶析之步驟(晶析步驟);(d)將上述經晶析之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之結晶回收,將該回收之上述結晶乾燥,藉此獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之步驟(乾燥步驟)。
.(a)酵素處理步驟
酵素處理步驟(a)為:準備藉由使糖轉移酶與含有L-抗壞血酸及α-葡苷基糖化合物之溶液作用,接著藉由與葡萄糖澱粉酶作用從而獲得之含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之溶液之步驟。該等含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之溶液之調製方法為公知,另,亦可利用包含上述基本要件以外之較佳要件之改良法等之各種製造方法。
作為2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸原料(酵素反應之基質)之一方使用之「L-抗壞血酸」可為羥酸原來的形態者,可為鹼金屬鹽、鹼土金屬鹽等金屬鹽之形態者,亦可為該等之混合物。
作為2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸原料之
另一方使用之「α-葡苷基糖化合物」只要同時藉由糖轉移酶作用,可從L-抗壞血酸生成2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸者即可,並無特別限制。該等α-葡苷基糖化合物可列舉例如麥芽糖、麥芽三糖、麥芽四糖、麥芽五糖、麥芽六糖、麥芽七糖、麥芽八糖等麥芽多糖;糊精、環糊精、直鏈澱粉等澱粉部分水解物;液化澱粉(使耐熱性α-澱粉酶與馬鈴薯澱粉、甘藷澱粉、樹薯澱粉、玉米澱粉、小麥澱粉等澱粉作用獲得之液狀澱粉)、糊化澱粉(將澱粉懸濁於水中,加熱獲得之粒子崩壞而變成凝膠狀之澱粉)、可溶性澱粉(將澱粉藉由酸處理,獲得在水中可溶化且可降低溶液粘度之澱粉)等。
於第1階段之酵素反應(以下,稱為「第1酵素反應」)使用之「糖轉移酶」為具有將源自α-葡苷基糖化合物之糖殘基轉移並結合至L-抗壞血酸2位之羥基之作用之酵素。該等糖轉移酶可列舉α-葡萄糖苷酶(EC 3.2.1.20)、環麥芽糖糊精葡聚糖轉移酶(CGTase)(EC 2.4.1.19)、α-澱粉酶(EC 3.2.1.1)等。CGTase公知為源自種種生物,尤其是微生物者,可選擇適當者使用。又,CGTase可為具有源自該等生物之天然胺基酸序列者,亦可為具有於天然胺基酸序列實施置換、附加(插入)、缺失等修飾之胺基酸序列者(變異體)。
根據糖轉移酶之種類,可有效率的將糖轉移之α-葡苷基糖化合物之種類亦不同。糖轉移酶使用α-葡萄糖苷酶時,α-葡苷基糖化合物較好為麥芽糖、麥芽三
糖、麥芽四糖、麥芽五糖、麥芽六糖、麥芽七糖、麥芽八糖等麥芽多糖或DE值(Dextrose Equivalent:以葡萄糖作為100時,澱粉等糖液每份固形分具有之還原力之值,值越大表示分解度越高,越進一步低分子化)約5至60之糊精、澱粉部分水解物等。糖轉移酶使用CGTase時,α-葡苷基糖化合物較好為從環糊精或從DE值未達1之澱粉糊化物至DE值約60之糊精之澱粉部分水解物等。糖轉移酶使用α-澱粉酶時,作為α-葡苷基糖化合物較好為從DE值未達1之澱粉糊化物至DE值約30之糊精之澱粉部分水解物等。
於第2階段之酵素反應(以下,稱為「第2酵素反應」)使用之「葡萄糖澱粉酶」(EC 3.2.1.3)係用於將於第1酵素反應使用之糖轉移酶作用副產物之連結2個以上α-D-葡苷基之糖殘基結合於L-抗壞血酸2位之羥基之化合物,轉換為只結合1個α-D-葡苷基之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之酵素,為具有將上述副產物之糖殘基水解,將α-D-葡苷基之數減至1個之作用之酵素。與此同時,葡萄糖澱粉酶亦具有將殘存於反應液中之未反應之α-葡苷基糖化合物水解,轉換為D-葡萄糖之作用,可容易的藉由此進行之精製步驟(b)中除去。葡萄糖澱粉酶公知為源自種種生物,尤其是微生物者,可選擇適當者使用。
使用CGTase或α-澱粉酶作為糖轉移酶時,較使用α-葡萄糖苷酶時,藉由酵素之作用,結合於L-抗壞血酸2位之羥基之α-D-葡苷基數有增多的傾向。例
如,使用CGTase時,結合之α-D-葡苷基數分布在約1至7,亦即,不僅生成作為目的之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸(結合之α-D-葡苷基數為1),亦生成含有2-O-α-D-麥芽糖基-L-抗壞血酸(結合之α-D-葡苷基數為2)、2-O-α-D-麥芽糖三基-L-抗壞血酸(結合之α-D-葡苷基數為3)、2-O-α-D-麥芽糖四基-L-抗壞血酸(結合之α-D-葡苷基數為4)、2-O-α-D-麥芽糖五基-L-抗壞血酸(結合之α-D-葡苷基數為5)、2-O-α-D-麥芽糖六基-L-抗壞血酸(結合之α-D-葡苷基數為6)、2-O-α-D-麥芽糖七基-L-抗壞血酸(結合之α-D-葡苷基數為7)等副產物之混合物。使用α-澱粉酶時亦相同,比使用CGTase時分布稍狹窄,生成同樣之混合物。因此,作為糖轉移酶,即使使用生成該等副產物之酵素,併用葡萄糖澱粉酶可將副產物轉換為作為目的之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸,可提昇2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之純度。副產物僅可能轉換為2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸,亦即副產物之殘存量僅可能降低,由於可使下一步驟(b)獲得之精製物之純度提高至特定之值以上,較適合。
進行第1酵素反應,含有L-抗壞血酸及α-葡苷基糖化合物之溶液(通常為水溶液)之濃度,成為基質之L-抗壞血酸及α-葡苷基糖化合物合計通常在1至40質量%。又,L-抗壞血酸與α-葡苷基糖化合物之質量比通常為2:8至7:3。α-葡苷基糖化合物之量超出上述比率範圍越多則糖轉移至L-抗壞血酸係越有效率的進行,惟,由
於受到L-抗壞血酸起始濃度低的限制,2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之生成率停留在低者。相對的,L-抗壞血酸之量超過上述比率範圍越多,則未反應之L-抗壞血酸之殘存量亦變多,對於工業性生產不是有效率的。
用於第1酵素反應之糖轉移酶之使用量,對於成為基質之L-抗壞血酸及α-葡苷基糖化合物之合計量每1g通常為1至500單位。將該等量之糖轉移酶添加於含有L-抗壞血酸及α-葡苷基糖化合物之溶液中,通常藉由將該溶液之pH值保持在3至10、溫度保持在30至70℃,進行6小時以上,較好12至96小時之反應,即可進行第1酵素反應。
用於第2酵素反應之葡萄糖澱粉酶之使用量可對應經由第1酵素反應生成之如上所述副產物之量加以調節,惟,依照如上所述之條件進行第1酵素反應時,對於成為基質之α-葡苷基糖化合物合計量每1g通常為100至5000單位。葡萄糖澱粉酶係在將第1酵素反應之反應液加熱,使糖轉移酶失去活性,將第1酵素反應停止後添加於該反應液中。為了節省經加熱之酵素反應液冷卻所需之能量及時間,較好使用即使於較高的溫度,例如40至60℃亦可發揮實用上足夠之酵素活性之葡萄糖澱粉酶。通常,藉由將添加葡萄糖澱粉酶之反應液之pH值保持在2.5至6.5、溫度保持在20至75℃,進行2小時以上,較好4至12小時之反應,即可進行第2酵素反應。
.(b)精製步驟
精製步驟(b)為將藉由步驟(a)準備之含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之溶液精製,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之含量以無水物換算在90質量%以上之精製物水溶液之步驟。
於完成第1酵素及第2酵素反應之反應溶液中,除了生成之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸以外,亦混合有作為原料使用之未反應以原狀殘存之L-抗壞血酸及α-葡苷基糖化合物或如上所述之副產物等。藉由從反應溶液除去該等未反應物或副產物等,可調製2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之含量以無水物換算在90質量%以上之精製物之水溶液。
又,含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之溶液中之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸精製物之純度(亦即,精製物中2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之含量)以例如在用於下述精製處理之管柱層析中作成之在層析儀中描繪之各成分波峰面積為基礎,從定量值算出。純度[%]=(2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸無水物之波峰面積)/(全成分波峰面積之總和)。此時,對於表示2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸水合物之波峰面積藉由(2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸酐之分子量)/(2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸水合物之分子量)換算,當作2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸無水物,列入純度計算。
精製處理中使用之方法並無特別限制,通
常首先將完成第1酵素及第2酵素反應之反應溶液先藉由活性碳等脫色過濾,接著,將濾液藉由陽離子交換樹脂進行脫鹽後藉由適用於除去上述未反應物等之管柱層析之精製處理,可獲得上述規定純度以上之精製物之水溶液。
管柱層析較好使用例如用於除去未反應物中之D-葡萄糖等α-葡苷基糖化合物之陰離子交換樹脂之管柱層析,接著使用用於除去未反應物中之L-抗壞血酸之陽離子交換樹脂或多孔性樹脂之管柱層析進行。該順序亦可相反,先使用用於除去未反應物中之L-抗壞血酸之陽離子交換樹脂或多孔性樹脂之管柱層析,接著使用用於除去未反應物中之D-葡萄糖等α-葡苷基糖化合物之陰離子交換樹脂之管柱層析進行。該等藉由使用陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂或多孔性樹脂之管柱層析,精製2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之方法為公知,該等管柱層析相關之諸條件,例如負荷於管柱之反應液濃度(換算為固形分)、反應液對於樹脂之負荷量(容積比)、作為溶離液通液之精製水之線速度及量等可適當調整。
.(c)晶析步驟
晶析步驟(c)為將精製步驟(b)獲得之精製物之水溶液與有機溶劑混合後將該溶液之溫度下降,將2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之結晶晶析之步驟。藉由將該步驟包含於2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之製造方法中,可以高回收率且以短時間獲得高純度之2-O-α-D-葡苷基-L-抗
壞血酸之結晶,其理由認為是有機溶劑比水容易氣化,接著之乾燥步驟(d)所需之時間可以短時間完成。
於精製步驟(b)獲得之精製物之水溶液通常在與有機溶劑混合之前先濃縮使水分減少,使2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸呈現過飽和狀態。該濃縮處理可根據常法,藉由加熱及/或減壓進行。2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之過飽和度係依存2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸水溶液之濃度及溫度,通常調節成為1.05至1.50。例如,將2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸水溶液在溫度30至45℃範圍,濃縮至濃度65至85質量%為止,使成為該等過飽和度。
2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之過飽和水溶液與有機溶劑之混合可將後者添加於前者中進行,亦可將前者添加於後者中進行。又,添加方法可以一次添加及逐次添加中之任何一種方法進行,於逐次添加時可連續滴下添加,亦可分批依序添加。
用於與精製物之水溶液混合之「有機溶劑」以與2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之過飽和水溶液之混和性(相溶性)佳且對於2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶為難溶性者較佳。具有該等性質之有機溶劑可列舉例如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇等醇系溶劑;丙酮、甲基乙基酮等酮系溶劑;乙二醇、丙二醇、丁二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物等二醇系溶劑;上述二醇系溶劑之單甲醚、單乙醚、單丙醚、單異丙醚、單丁
醚等醚醇系溶劑;上述二醇系溶劑之二甲醚、二乙醚、二丙醚、二異丙醚、二丁醚、甲基乙醚、甲基丙醚、甲基異丙醚、甲基丁醚、乙基丙醚、乙基異丙醚、乙基丁醚等多醚系溶劑;及乙腈、丙腈等腈系溶劑。其中,醇系溶劑、酮系溶劑等有機溶劑由於容易取得,且可提昇2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之回收率及縮短晶析時間等,對於本發明之作用效果優越而較佳。其中,甲醇及乙醇,尤其是乙醇,不僅就此等本發明之作用效果優越之觀點,就本發明製造方法獲得之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末在食品、化粧品、醫藥部外用品、醫藥品等用途使用時之安全性觀點而言,亦可稱為適當之有機溶劑。
有機溶劑之使用量可同時考慮本發明之作用效果,亦即2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之回收率或本步驟之時間,以及發揮改善最終獲得之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末溶解作業性之作用效果,而設定有機溶劑之種類或其他條件,惟,對於2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸精製物之(過飽和)水溶液,較好為10至500質量%,更好為50至300質量%。
將2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸過飽和水溶液與有機溶劑混合而使2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶晶析時之溫度並無特別限制,惟由於2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之熱安定性差,所以較好在60℃以下,更好在50℃以下。例如將2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸過飽和水溶液與有機溶劑之混合溶液較好先在30至60℃範
圍,更好在30至50℃範圍加熱,然後邊將該混合溶液冷卻邊使2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶晶析即可。
2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸過飽和水溶液與有機溶劑之混合溶液之冷卻方法並無特別限制,例如只要藉由自然冷卻,慢慢將混合溶液之溫度下降即可。必要之晶析時間通常在12小時以下,較好在24小時以下,更好在36小時以下。
又,2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸過飽和水溶液與有機溶劑混合時,可添加2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之種結晶。例如,在與有機溶劑混合之前在2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸過飽和水溶液中添加種結晶,使一部分晶析,然後與有機溶劑混合即可。
種結晶之添加量並無特別限制,對於2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸過飽和水溶液較好為0.01至5.0質量%,更好為0.1至1.0質量%。
.(d)乾燥步驟
乾燥步驟(d)為將於晶析步驟(c)獲得之經晶析之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶回收,將該回收之結晶乾燥,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之步驟。
2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶可依照常法之分蜜方式將在晶析步驟(c)獲得之糖膏(結晶與糖蜜之混合物)離心分離,將2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶從糖膏分離即可回收。回收之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸
結晶通常為了除去附著於表面之非晶質糖蜜,以少量精製水或乙醇,例如以回收之結晶30質量%以下之精製水噴霧(淋浴)洗淨。
將回收及洗淨之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶在規定之溫度及濕度大氣中保持一定之時間使乾燥,可獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末。用於該乾燥處理之溫度、濕度及時間之條件可考慮可獲得具有對應用途之品質(例如結晶化度)之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末或於晶析步驟(c)使用之有機溶劑之種類而適當調節。乾燥處理之較佳條件可列舉溫度為20至55℃、濕度(相對濕度)為60至90%、時間為3至20小時。為了乾燥處理,必要時亦可減壓。
殘存於藉由本發明製造方法獲得之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末中之有機溶劑濃度通常為0.1至10,000ppm,較好為1至5000ppm,更好為10至1000ppm。殘存於2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末中之有機溶劑濃度可藉由氣相層析法(測定條件記載於實施例中)測定。
經過乾燥處理之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末接著自然放冷至室溫,或是吹室溫程度之清淨空氣強制冷卻。
藉由本發明製造方法獲得之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞
血酸結晶粉末(以下,稱為「本發明之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末」)與藉由以往製造方法獲得之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末(以下,稱為「以往之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末」)比較(除了於晶析步驟中未添加有機溶劑之外,為同等條件之情況),為溶解作業性較優越者,例如,在水等溶劑中添加結晶粉末,混合時可以更短的時間溶解。
又,本發明之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末與以往之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末在物性上亦有差異。例如,為噴流性相關物性之一之差角(=安息角-崩壞角),係本發明之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末者較大,根據作為評估粉體物性(噴流性、流動性等)方法,已知之Dr.Carr指數(噴流性指數)變高,則噴流性評估有變優越之傾向。又,與噴流性(及流動性)等有關之各種粉體物性可使用「粉末測式PT-X」(Hosokawamicron(股)公司製造),依照粉末測式法測定,使用該測定值,可尋求Dr.Carr之指數及評估。
另,本發明之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末與以往之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末相比較,有比表面積亦變大之傾向。
本發明2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之各物性值如下所述。安息角之範圍通常為58.0°至65.0°,較好為59.5°至63.0°。差角之範圍通常為10.0°至25.0°,較好為12.0至20.0°。噴流性指數之範圍通常為41
至56,較好為43至51。比表面積之範圍通常為0.50至1.00,較好為0.60至0.90。
該等本發明之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末具有與以往之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末相同之在食品、化粧品、醫藥部外用品、醫藥品及其他領域中之用途。尤其是本發明之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末調製為水溶液,於各種製品之製造步驟使用時之溶解作業性優越,因此,作為添加2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之水溶液製造之製品的原料甚適當。
以下實施例之記載中,「份」係指「質量份」,「%」係指「質量%」。
(a)酵素處理步驟
將澱粉水解物2.5份加入水6份中,加熱溶解,另,加入L-抗壞血酸1.5份,將pH值調整為5,作為基質溶液。於此,每1g澱粉水解物加入CGTase酵素液(NOVOZYMES)150單位,於50℃進行反應40小時,同時生成2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸,以及2-O-α-麥芽糖基-L-抗壞血酸、2-O-α-麥芽三糖基-L-抗壞血酸、2-O-α-麥芽四糖基-L-抗壞血酸等α-糖基-L-抗壞血酸。將本反應液之酵素反應停止,於此,每1g澱粉水解物加入葡萄糖澱粉酶劑(天野酵
素(Amano Enzyme)(股)公司販賣,商品名「酒造用葡萄糖澱粉酶Amano」250,000單位/g)600單位,於60℃處理4小時,將α-糖基-L-抗壞血酸分解至2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸或將混合存在之糖質分解至成為D-葡萄糖。
(b)精製步驟
將上述步驟(a)獲得之酵素反應停止後之反應液,以活性碳脫色過濾。獲得之脫色後含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之水溶液之濃度為46.5%。將濾液以陽離子交換樹脂(H+型)進行脫鹽,接著藉由將L-抗壞血酸優先吸附於陰離子交換樹脂(OH-型)而除去,接著,將2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸吸附於陰離子交換樹脂(OH-型),水洗除去D-葡萄糖後,以0.1N氫氧化鈉水溶液溶出。另,將該溶出液濃縮至固形分為約20%,以陽離子交換樹脂(H+型)進行脫鹽。於上述步驟獲得之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之純度以無水物換算為91%。
(c)晶析步驟
將上述步驟(b)獲得之含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之水溶液85份(其中,2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸以無水物換算為39.5份)加熱減壓濃縮,蒸餾除去水分,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之濃度為66%之水溶液60份。
將獲得之水溶液在攪拌下加熱至40℃後邊攪拌邊添加乙醇50份、種結晶0.15份。將該水溶液於40℃
攪拌1小時,於35℃攪拌1小時,於30℃攪拌1小時,於25℃攪拌20小時,使2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之結晶晶析。
(d)乾燥步驟
將於上述步驟(c)獲得之糖膏置於離心分離機,進行固液分離。將分離之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶以乙醇洗淨後於35℃減壓乾燥,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末30份。藉由以上之製造方法,2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之回收率為75.9%。
殘存於2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之乙醇濃度可依照下述之條件,藉由氣相層析法測定。
(氣相層析之測定條件)
裝置:氣相層析儀(阿奇連科技(Agilent Technologies)公司製造、6890N)
管柱:阿奇連科技公司製造HP50+
注入器:260℃
檢出器:300℃
昇溫條件:於50℃保持3分鐘,以每分鐘50℃昇溫至260℃,於260℃保持10分鐘。
將2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末0.5份加入水2mL中溶解,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血
酸之水溶液。使用該水溶液,藉由上述測定條件測定乙醇濃度。實施例1獲得之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末中殘存之乙醇濃度為500ppm。
於25℃條件下將2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶1份投入水10份中,攪拌,評估溶解作業性。未達5分鐘即溶解之情況為良好,雖然溶解,但需花5分鐘以上之情況為不佳。實施例1獲得之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之溶解作業性為良好。
於上述步驟(b)中除了將有機溶劑乙醇變更為甲醇以外,進行與實施例1相同之操作,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末。2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之回收率為74.7%,溶解作業性良好。
於上述步驟(b)中除了將有機溶劑乙醇變更為丙酮以外,進行與實施例1相同之操作,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末。2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之回收率為72.1%,溶解作業性良好。
於上述步驟(b)中除了將有機溶劑乙醇變更為甲基乙基酮以外,進行與實施例1相同之操作,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末。2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之回收率為70.6%,溶解作業性良好。
上述步驟(b)中除了不使用作為有機溶劑之乙醇,僅以水晶析以外,進行與實施例1相同之操作,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末。2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之回收率為45.3%,溶解作業性不佳。
於實施例1中除了將(c)晶析步驟之「2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之濃度為66%之水溶液60份」變更為「2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之濃度為73%之水溶液55份」以外,進行與實施例1相同之操作,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末。2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之回收率為92.1%,溶解作業性良好。
於實施例5中,除了將上述步驟(b)中之有機溶劑乙醇變更為甲醇以外,進行與實施例1相同之操作,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末。2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之回收率為89.5%,溶解作業性良好。
於實施例5中,除了將上述步驟(b)中之有機溶劑乙醇變更為丙酮以外,進行與實施例1相同之操作,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末。2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之回收率為80.1%,溶解作業性良好。
於實施例5中,除了將上述步驟(b)中之有機溶劑乙醇變更為甲基乙基酮以外,進行與實施例1相同之操作,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末。2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之回收率為78.5%,溶解作業性良好。
於實施例5中,除了上述步驟(b)中不使用作為有機溶劑之乙醇,僅以水晶析以外,進行與實施例5相同之操作,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末。2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶之回收率為49.5%,溶解作業性不佳。
將以上實施例及比較例之結果歸納於下述表1、表2中。與比較例相比,可知實施例1至4、5至8之回收率大,溶解作業性優越。尤其是可知於實施例1、2、5、6中使用醇系溶劑者之回收率高。
粉體之物性可以流動性及噴流性評估。大多流動性以粉體之流動度,噴流性以引起飛散之容易度之觀點評估。對於以與上述實施例1相同步驟獲得之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶(以下,稱為「乙醇晶析試樣」)及以與上述比較例相同步驟獲得之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶(以下,稱為「水晶析試樣」),藉由如以下之方法,進
行流動性及噴流性相關之各種物性值之分析、試驗,該測定結果藉由Dr.Carr之指數數值化,從合計值評估粉體之物性。又,粒度分布及真比重雖不影響上述流動性及噴流性之數值,惟,由於在了解粉體物性上為重要之數值,因此合併測定。
(1)分析/試驗方法
(1-1)粒度分布(中心粒徑等):使用麥奇克(microtrac)粒度分布系「MT-3300EXII」(日機裝(股)公司製造),依照濕式激光衍射法,將試料放入丙酮中,經超音波分散(10分鐘)後進行測定。
(1-2)真比重:使用乾式自動密度計「AccuPyc II 1340」(Micromeritics Japan公司製造),依照氣體容積法將試料於常溫真空乾燥15小時後以氦氣體置換法測定。
(1-3)流動性及噴流性相關之各種物性:對於下述之項目使用「粉末測試器(Powder Tester)PT-X」(細川密克朗(Hosokawa Micron)(股)公司製造),依照粉末測試法在試料未乾燥下測定。從粒度分布結果算出均一度。
(1-3-1)流動性相關之項目
.鬆散堆積密度(loose bulk density):為粉體在測定容器中以自然落下狀態填充時之密度
.密實堆積密度:為粉體在測定容器中以自然落下狀態填充後振動180次時之密度
.動態表觀比重:為從鬆散堆積密度(a)、密實堆積密度(b)及壓縮度(c),式[(b-a)×c/100+a]算出之值
.壓縮度:為從鬆散堆積密度(a)與密實堆積密度(b)之差獲得之粉体容積減少度((b-a)/b×100)
.安息角:為將粉體以自然落下狀態形成之粉體山之角度(仰角)
.抹刀角(spatula angle):靜止狀態之粉體可維持其狀態之限界之角度
.均一度:為於凝集性小,粒度一致之粉體之情況由計算求得之流動性評估之值(為表示粒徑分布狹窄度之指標)均一度=(60%篩下粒徑)/(10%篩下粒徑)
(1-3-2)噴流性相關之項目
.崩潰角:為形成安息角後給予衝撃使崩潰之粉體山之角度
.差角:為從安息角扣除崩潰角之角度,用於推測噴流性(飛散性)之簡便測定值
.分散度:為評估自然落下時之擴展度之指標(將粒度分布之寬度越寬其值越大,粒度分布越廣流動性越差加以數值化)分散度=(1-表玻璃上殘量/試樣投入量)×100
(1-4)比表面積:使用流動式比表面積自動測定裝置「Flow sorb III2310」(島津製作所(股)公司製造),依照BET法,在測定池中放入試料0.5g,於120℃進行脫氣20分
鐘後使用作為吸附氣體之氮氣測定之。
(2)結果
上述各項目之測定結果表示於表3。
從測定粒度分布求得之中心粒徑由於係在丙酮中超音波破碎10分鐘後之值,為比乾式測定時(參考:約150μm)較小之值。認為在丙酮僅有一些溶解,導致比超音波者小。中心粒徑雖然乙醇晶析試樣者之值比水晶析試樣稍小,惟,均一度(=60%徑/10%徑)雙方幾乎為相同值,因此假設粒子本體為真球時,在結晶上無大差異。
由乙醇晶析試樣與水晶析試樣可見到表觀
比重有差別。動態表觀比重在「從最粗填充狀態被壓縮一些之狀態(在鬆散與密實之中間)」有實步驟動態舉動,認為「該動態壓縮程度依賴壓縮度」,從上述式算出。鬆散堆積密度、密實堆積密度、動態表觀比重任何一種在乙醇晶析試樣都較小,了解粉體全體含有空氣。因此,壓縮度亦產生約9%之不同,推想乙醇晶析試樣在粒子間有間隙。
安息角亦是乙醇晶析試樣者稍大,崩壞角在乙醇晶析試樣者變小,藉由此看到差角(=安息角-崩壞角)有很大的不同。該等如表觀比重之差所示,推想於乙醇晶析試樣,結晶之間分離,因此山容易崩解。
抹刀角在水晶析試樣者小。抹刀角與安息角大約顯示類似之傾向。此次,於兩試樣得到相反之結果,可能是受到結晶形狀之影響(乙醇晶析試樣之結晶為稍不規則之形狀,水晶析試樣為比較規則之形狀)。
如上所述,由於看到安息角與抹刀角有相反之傾向,流動性之數值於兩試樣都成為39.5,評估為「低」。惟,由於噴流性受到差角之差之影響,乙醇晶析試樣為「高」,水晶析試樣為「普通」。噴流性高係適合一般之空氣輸送,容易飄浮於空氣。因此,亦適用於飄浮於空氣之氣流乾燥(參照粉末測定測定值之應用),若加入含有乙醇,乙醇試樣使用氣流乾燥時,比水試樣更容易乾燥。惟,在量的控制上困難,於尋求正確量時,較好採取空氣輸送以外之方法。
又,含有空氣之粉體以相同重量比較時,
不但體積變大,亦容易與水混合。另,推想結晶之形狀若變不規則,則更容易與水混合。
最後,比表面積亦顯示乙醇晶析試樣者比水晶析試樣者大。
藉由如上所述之噴流性及比表面積之不同,乙醇晶析試樣與水晶析試樣比較時,咸認溶解作業性變高。
Claims (4)
- 一種2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之製造方法,為包含下述(a)至(d)之步驟:(a)準備含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之溶液之步驟,該含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之溶液係藉由使糖轉移酶於含有L-抗壞血酸及α-葡苷基糖化合物之溶液中作用,接著,使葡萄糖澱粉酶作用從而獲得者;(b)將上述含有2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之溶液精製,獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之含量以無水物換算在90質量%以上之精製物之水溶液之步驟;(c)將上述精製物之水溶液與有機溶劑混合後,將溶液之溫度下降,藉此使2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之結晶晶析之步驟;(d)將上述經晶析之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸之結晶回收,將該回收之結晶乾燥,藉此獲得2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之步驟。
- 如申請專利範圍第1項所述之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之製造方法,其中,在上述步驟(c)中之有機溶劑為醇系溶劑或酮系溶劑者。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末之製造方法,其中,在上述步驟(c)中,對於上述精製物之水溶液,混合10至500質量%之上述有機溶劑。
- 一種2-O-α-D-葡苷基-L-抗壞血酸結晶粉末,係藉由如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之製造方法獲得者。
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