TW201924708A - 活性成分萃取方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種自待萃物萃取活性成分的方法，包含如下步驟：（1）將待萃物與水性溶劑混合，以提供一混合物；（2）對該混合物進行均質處理，以獲得含活性成分之第一萃取液；以及（3）對該第一萃取液進行高壓均質處理，以獲得含活性成分之第二萃取液，其中，該步驟（2）之均質處理係於常溫至100℃之溫度下進行。

Description

活性成分萃取方法
本發明係關於一種自待萃物萃取活性成分的方法，尤其是關於一種利用高壓均質處理之自待萃物萃取活性成分的方法。
已知植物中含有許多有益於人體之活性成分，例如：黑番茄中的花青素、香蕉皮中的血清素、以及紅藜中的β-甜菜素、β-甜菜黃素、多酚及黃酮等。
已知可透過例如浸漬法、壓榨法、溶劑萃取法、超聲波萃取法、或超臨界萃取法等手段自植物中萃取出活性成分。然而，既有方法有耗時過長、萃取效率不佳、無法大規模生產等問題，仍有待改良。
有鑑於現有萃取技術之不足，本發明提供一種自待萃物萃取活性成分的方法，其能有效自待萃物中萃取出高量的活性成分。
因此，本發明之一目的在於提供一種自待萃物萃取活性成分的方法，該方法包含如下步驟： （1）將待萃物與水性溶劑混合，以提供一混合物； （2）對該混合物進行均質處理，以獲得含活性成分之第一萃取液；以及 （3）對該第一萃取液進行高壓均質處理，以獲得含活性成分之第二萃取液， 其中，該步驟（2）之均質處理係於常溫至100℃之溫度下進行。
於本發明之部分實施態樣中，該步驟（3）之高壓均質處理係於100至2,000巴（bar）之壓力下進行。
於本發明之部分實施態樣中，該步驟（2）之均質處理係於常溫至90℃之溫度下進行。
於本發明之部分實施態樣中，該待萃物係選自以下群組：紅藜、黑番茄、香蕉皮、及其組合。
於本發明之部分實施態樣中，該待萃物係紅藜，且該活性成分係選自以下群組：β-甜菜素、β-甜菜黃素、多酚、黃酮、及其組合。較佳地，該步驟（2）之均質處理係於常溫或80至90℃之溫度下進行。
於本發明之部分實施態樣中，該待萃物係黑番茄，且該活性成分係花青素。較佳地，該步驟（2）之均質處理係於35至45℃之溫度下進行。
於本發明之部分實施態樣中，該待萃物係香蕉皮，且該活性成分係血清素。較佳地，該步驟（2）之均質處理係於80至90℃之溫度下進行。
於本發明之部分實施態樣中，更包含於步驟（1）之前，對該待萃物進行一破碎處理。
於本發明之部分實施態樣中，更包含於步驟（3）之前，對該均質物進行一過篩處理，該過篩處理係使用20目至400目之篩網。
於本發明之部分實施態樣中，該水性溶劑係水。
為使本發明之上述目的、技術特徵及優點能更明顯易懂，下文係以部分具體實施態樣進行詳細說明。
以下將描述根據本發明之部分具體實施態樣；惟，在不背離本發明精神下，本發明尚可以多種不同形式之態樣來實踐，不應將本發明保護範圍解釋為限於說明書所陳述之具體實施態樣。
除非文中有另外說明，於本說明書中（尤其是在後述專利申請範圍中）所使用之「一」、「該」及類似用語應理解為包含單數及複數形式。
本文中，用詞「約」係指所指定之量可增加或減少一本領域技藝人士可認知為一般且合理的大小的量。此外，所使用之數值範圍（例如5至100）應理解為亦包含在該範圍中的所有有理數以及在該範圍中之任何有理數所組成的範圍，因此，本說明書中所使用之數值範圍係包含介於所列舉之最低值與最高值之間的數值的所有可能組合。
本文中雖涉及使用如「第一」、「第二」等用語描述各種組分，但此用語僅用於區隔之目的，所描述之組分並不受這些用語限制。
本發明提供一種自待萃物萃取活性成分的方法，包含如下步驟：（1） 將待萃物與水性溶劑混合，以提供一混合物；（2） 對該混合物進行均質處理，以獲得含活性成分之第一萃取液；以及（3） 對該第一萃取液進行高壓均質處理，以獲得含活性成分之第二萃取液。本發明方法透過步驟（1）、步驟（2）及步驟（3）之組合的協同效果，意外地可自待萃物中萃取出特別高量的活性成分。
於本發明之方法中，步驟（1）之混合步驟可於常溫下進行，其中為增加待萃物與水性溶劑接觸之表面積，以提升後續萃取之效能，待萃物較佳係經破碎處理，該破碎處理可透過任何習知方式進行，例如透過剪刀、粉碎機、研磨機等手段進行。
待萃物可為任何已知含有有利於人體之活性成分的植物。於本發明之部分實施態樣中，該待萃物係黑番茄、香蕉皮（例如新北蕉、舊北蕉、紅皮蕉、烏龍蕉及、或臺蕉五號之外皮）、或紅藜（如帶殼紅藜）。
水性溶劑可為已知可自待萃物萃取出活性成分之溶劑，且其用量並無特殊限制。水性溶劑之實例包括但不限於水。
於本發明之方法中，步驟（2）之均質處理係於常溫至100℃之溫度下進行，較佳於常溫至90℃之溫度下進行，例如25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、或85℃。該均質處理步驟可初步均質化待萃物，使其均勻分散於水性溶劑中並釋出活性成分，從而獲得含活性成分之第一萃取液。於待萃物為紅藜之情況中，步驟（2）之均質處理較佳於常溫或80至90℃之溫度下進行，在符合所述溫度條件下，可萃取出更多活性成分，包括β-甜菜素、β-甜菜黃素、多酚、黃酮等活性成分。於待萃物為黑番茄之情況中，步驟（2）之均質處理較佳於35至45℃之溫度下進行，在符合所述溫度條件下，可萃取出更多活性成分，例如花青素。於待萃物為香蕉皮之情況中，步驟（2）之均質處理較佳於80至90℃之溫度下進行，在符合所述溫度條件下，可萃取出更多活性成分，例如血清素。
步驟（2）之均質處理另可視需要分為多階段進行。舉例言之，為提高均質效果及避免均質設備之損耗，對於質地較硬且尺寸較大之待萃物可先以較大的均質刀頭對待萃物與水性溶劑之混合物進行粗均質，之後再以較小之均質刀頭進行細均質。類此均質操作之安排乃本發明所屬技術領域技藝人士於觀得本案說明書揭露後可視情況進行之改變，且非本發明之技術重點所在，於此不另細述。
於本發明之方法中，步驟（3）之高壓均質處理可透過高壓均質機於100至2,000巴（bar）之壓力下進行。該高壓均質處理步驟可進一步均質化第一萃取液，使待萃物進一步釋出活性成分，從而獲得含活性成分之第二萃取液。該高壓均質處理步驟可於25至85℃之溫度下進行，以獲致較佳之均質效果。
於步驟（3）之高壓均質處理之前，可視需要進行一過篩處理，以去除第一萃取液中體積較大的顆粒，從而提升高壓均質之效果。該過篩處理所使用之篩網之網目大小並無特殊限制，可視第一萃取液中所含之待萃物尺寸大小而定。一般而言，20網目至400網目之篩網均可視需要選用。
實施例
茲以下列具體實施態樣進一步例示說明本發明，其中，所採用之檢測儀器及方法分別如下：
1. 檢測儀器： （1）UV∕VIS分光光譜儀：購自Jasco公司，型號：V-360；以及 （2）酸鹼度測定計（pH meter）：購自EUTECH公司，型號：pH510。
2. 檢測 方法
2.1. β- 甜菜素 含量檢測
檢測方法如下步驟： 1. 溶液配製： (1) 200 毫莫耳（mM）之磷酸氫鈉（Na2 HPO4 ）溶液：取1.4196公克之磷酸氫鈉，並加入去離子水定容至100毫升。 (2) 200毫莫耳檸檬酸(Citrate acid)溶液：取1.9213公克之檸檬酸，並加入去離子水定容至100毫升。 (3) McIlvaine`s buffer：取53.6毫升之200毫莫耳的磷酸氫鈉，加入46.4毫升之200毫莫耳的檸檬酸，並將pH值調至5.2。 2. 檢測樣品前處理 (1) 液態樣品:依樣品濃度以McIlvaine`s buffer進行適當稀釋（控制480 nm之吸光值落於1以內）。 (2) 固態樣品:取10公克樣品，並加入McIlvaine`s buffer定容至100毫升，使用超音波水浴機震盪完全溶解後，再依樣品濃度以McIlvaine`s buffer進行適當稀釋（控制480 nm之吸光值落於1以內）。 3. 將上述經前處理之樣品進行離心（轉速3500rpm，歷時5分鐘），使用一號濾紙進行過濾，以獲得一濾液。 4. 取上述濾液至1公分石英管中，以測定480 nm之吸光值（即，OD480 ）。 5. 使用下述公式計算β-甜菜素含量： β-甜菜素（μg∕g）=［（OD480 ×1%）∕1120］×DF×（106 ） 其中，1120為1%之β-甜菜素的吸光值，以及DF為樣品前處理時的稀釋倍數。
2.2. β- 甜菜黃素含量檢測
使用與上述β-甜菜素含量檢測相同之檢測方法，惟係測定樣品溶液對於波長538奈米之吸光值（即，OD538 ）。
使用下述公式計算β-甜菜黃素含量： β-甜菜素（μg∕g）=［（OD538 ×1%）∕750］×DF×（106 ）
於該公式中，750為1%之β-甜菜黃素的吸光值，以及DF為樣品前處理時的稀釋倍數。
2.3. 總多酚含量檢測
取1公克均質化之樣品以去離子水定量至10毫升，並使用超音波水浴機震盪萃取30分鐘，接著將所得溶液進行離心（轉速3,500rpm，歷時5分鐘），使用去離子水將上清液稀釋至波長750奈米之吸光值（即，OD750 ）小於1，作為樣品溶液。
取100微升之樣品溶液至於一15毫升離心管中，加入0.5毫升之福林酚試劑，均勻混合後於室溫下靜置3分鐘。接著加入0.4毫升之7.5%碳酸鈉，均勻混合後於室溫下靜置30分鐘，以獲得一混合溶液。
取1毫升之混合溶液置於1公分石英管中，測定OD750 ，並將所測得之吸光值與已知濃度之總多酚標準樣品之吸光值比較並計算樣品之總多酚含量。
2.4. 總黃酮 含量檢測
取1公克均質化之樣品以去離子水定量至10毫升，並使用超音波水浴機震盪萃取30分鐘，而後將所得溶液進行離心（轉速3,500rpm，歷時5分鐘），並使用去離子水將上清液稀釋至波長500奈米之吸光值（即，OD500 ）小於1，作為樣品溶液。
取200微升之樣品溶液置於15毫升離心管中，加入去離子水至總體積為1.2毫升。於其中加入200微升之5%硝酸鈉溶液，均勻混合後靜置6分鐘，接著加入200微升之10%硝酸鋁溶液，均勻混合後靜置6分鐘，再加入2毫升之4%氫氧化鈉溶液，均勻混合後，再加入1.4毫升之去離子水，均勻混合後，將所得混合液體取200微升至96孔盤中，以分光光度計測定OD500 。將所測得之吸光值與已知濃度之總黃酮標準樣品之吸光值比較並計算樣品之總黃酮含量。
2.5. 總花青素含量檢測
使用0.025莫耳之氯化鉀緩衝液（pH 1.0）及0.4莫耳之醋酸鈉緩衝液（pH 4.5）分別將等體積之均質化之樣品稀釋至機器可測量的吸光值範圍內，將稀釋後所得之氯化鉀樣品溶液與醋酸鈉樣品溶液分別於室溫下靜置15分鐘。
以分光光度計分別測量氯化鉀樣品溶液與醋酸鈉樣品溶液於波長510奈米及700奈米之吸光值（即，OD510 及OD700 ），並使用下述公式計算總花青素含量： 含量（毫克∕克）=（（A*分子量*稀釋倍數）∕莫耳吸光係數）*1
於該公式中，A係「氯化鉀樣品溶液於OD510 及OD700 之差」減去「醋酸鈉樣品溶液於OD510 及OD700 之差」所得之數值，分子量係449.2公克∕莫耳，以及莫耳吸光係數係26,900 1∕莫耳*公分。
2.6. 血清素含量檢測
樣品係以如下步驟進行前處理： 1. 固體樣品： (1) 取樣品1公克，置於離心管中，並加入50毫升之去離子水，以超音波震盪，歷時5分鐘，以獲得一混和液； (2) 將上述混和液移至一新15毫升之離心管中，進行離心（轉速4000 rpm，歷時10分鐘），再進行過濾，以獲得一濾液。 2. 液體樣品： (1) 取1毫升之樣品加入去離子水定容至25毫升，以獲得一混合液；以及 (2) 將上述混合液移至一新15毫升之離心管中，進行離心（轉速4000rpm，歷時10分鐘），再進行過濾，以獲得一濾液。
將上述經前處理所獲得之濾液使用液相層析串聯質譜儀以下列實驗條件進行分析，以獲得樣品中血清素含量。 1. 層析管（購自Waters公司，型號：ACQUITY UPLC HSS T3，2.1×100毫米至1.8微米）； 2. 層析管溫度：30℃； 3. 移動相溶液：0.1%甲酸水溶液 : 0.1%甲酸乙腈溶液 = 90:10； 4. 流速：0.3毫升∕分鐘； 5. 分析時間：3分鐘； 6. 注入量：1微升； 7. 毛細管電壓（Capillary voltage）：電灑離子化正離子（ESI+）採用2.5 kV； 8. 離子源溫度（Ion source temperature）：150℃； 9. 溶媒揮散溫度（Desolvation temperature）：350℃； 10. 溶媒揮散流速（Desolvation flow）：800公升∕小時；以及 11. 偵測模式：多重反應偵測，偵測離子對、進樣錐電壓與碰撞能量如下表所示。 *定量離子對
3. 萃取實驗
3.1. 紅藜活性成分之萃取
[實施例1]
將帶殼紅藜以粉碎機進行破碎處理，歷時30秒，以獲得一紅藜粉末。將紅藜粉末與水均勻混合（紅藜粉末與水之體積比為1：1-10），將所得混合物置入均質機中，於常溫或85℃下，使用粗均質刀頭進行初步均質，歷時2至10分鐘，接著替換成細均質刀頭進行進一步均質，歷時2至10分鐘，以獲得一粗萃液（第一萃取液）。
將該粗萃液以400網目之濾網進行過篩處理，以獲得一濾液，將該濾液置於一高壓均質機中進行高壓均質處理，於25至85℃下，使用200至800 bar之壓力進行高壓均質處理，歷時1至2分鐘，以獲得一紅藜萃取液（第二萃取液）。
以前述檢測方法檢測紅藜萃取液中之β-甜菜素、β-甜菜黃素、總多酚及總黃酮等活性成分的含量，結果如下表1所示。
[比較例1]
以研磨之方式將帶殼紅藜粉碎，並將粉碎後之紅藜過篩（篩網：10網目），以提供一紅藜粉末。將紅藜粉末與水混合（紅藜粉末與水之體積比為1：10），並置於75°C下進行萃取，歷時0.5小時，以提供一粗萃液。
將待該粗萃液冷卻至25°C，接著以5000 rpm之轉速對其進行離心，歷時10分鐘，再以400網目之濾網進行過濾，以獲得一濾液。於60°C下，對該濾液進行減壓濃縮，以提供一濃縮萃取液。
以前述檢測方法檢測該濃縮萃取液中之β-甜菜素、β-甜菜黃素、總多酚及總黃酮等活性成分的含量，結果如下表1所示。
表1：紅藜活性成分之萃取結果
如表1所示，無論是於常溫或85℃之溫度下，本發明萃取方法針對紅藜活性成分之萃取效能均遠高於習知萃取方法，其中本發明萃取方法針對β-甜菜素之萃取效能尤其較習用萃取方法高出約60倍。
3.2. 黑番茄活性成分之萃取
[實施例2]
將黑番茄以粉碎機進行破碎處理，歷時30秒，以獲得一黑番茄破碎物。將黑番茄破碎物與水均勻混合（黑番茄破碎物與水之體積比為1：2-10），將所得混合物置入均質機，於40℃下，使用粗均質刀頭進行初步均質，歷時2至10分鐘，接著替換成細均質刀頭進行進一步均質，歷時2至10分鐘，以獲得一粗萃液（第一萃取液）。
將該粗萃液以20至100網目之濾網進行過篩處理，以獲得一濾液，將該濾液置於高壓均質機中進行高壓均質處理，於25至45℃下，使用200至600 bar之壓力進行高壓均質處理，歷時1至2分鐘，以獲得一黑番茄萃取液（第二萃取液）。
以前述檢測方法檢測黑番茄萃取液中之總花青素活性成分的含量，結果如下表2所示。
[比較例2]
將黑番茄以粉碎機進行破碎處理，以獲得一黑番茄破碎物，將黑番茄破碎物與水均勻混合並經離心處理後，以濾網過濾，獲得一濾液。於60°C下，對該濾液進行減壓濃縮，以提供一濃縮萃取液。
以前述檢測方法檢測黑番茄萃取液中之總花青素活性成分的含量，結果如下表2所示。
表2：黑番茄活性成分之萃取結果
如表2所示，本發明萃取方法針對黑番茄活性成分之萃取效能明顯高於習知萃取方法。
3.3. 香蕉皮活性成分之萃取
[實施例3]
將香蕉皮以粉碎機進行破碎處理，歷時30秒，以獲得一香蕉皮破碎物。將香蕉皮破碎物與水均勻混合（香蕉皮破碎物與水之體積比為1：2-10），將所得混合物置入均質機，於85℃下，使用粗均質刀頭進行初步均質，歷時2至10分鐘，接著替換成細均質刀頭進行進一步均質，歷時2至10分鐘，以獲得一粗萃液（第一萃取液）。
將該粗萃液以20至100網目之濾網進行過篩處理，以獲得一濾液，將該濾液置於高壓均質機中於200至600 bar之壓力進行高壓均質處理，以獲得一香蕉皮萃取液（第二萃取液）。
以前述檢測方法檢測香蕉皮萃取液中之血清素活性成分的含量，結果如下表3所示。
[比較例3]
將香蕉皮以粉碎機進行破碎處理，歷時30秒，以獲得一香蕉皮破碎物。將香蕉皮破碎物與水均勻混合（香蕉皮破碎物與水之體積比為1：6），以提供一粗萃液。
將該粗萃液冷卻至25°C，接著以5000 rpm之轉速對其進行離心，歷時10分鐘，再以400網目之濾網進行過濾，以獲得一濾液。於60°C下，對該濾液進行減壓濃縮，以提供一濃縮萃取液。將該濃縮萃取液進行冷凍乾燥，獲得香蕉皮乾燥萃取物。
以前述檢測方法檢測香蕉皮乾燥萃取物中之血清素活性成分的含量，結果如下表3所示。
表3：香蕉皮活性成分之萃取結果
如表3所示，本發明萃取方法針對香蕉皮活性成分之萃取效能高於習知萃取方法。
綜上實驗結果可知，無論是對於紅藜、黑番茄或香蕉皮之活性成分萃取，本發明萃取方法之萃取效能全面性地優於習用萃取方法。此顯示，本發明萃取方法可應用範圍廣泛且萃取效能優異。
上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，並闡述本發明之技術特徵，而非用於限制本發明之保護範疇。任何熟悉本技術者在不違背本發明之技術原理及精神下，可輕易完成之改變或安排，均屬本發明所主張之範圍。因此，本發明之權利保護範圍係如後附申請專利範圍所列。
：無。

Claims (13)

  1. 一種自待萃物萃取活性成分的方法，包含如下步驟： （1）將待萃物與水性溶劑混合，以提供一混合物； （2）對該混合物進行均質處理，以獲得含活性成分之第一萃取液；以及 （3）對該第一萃取液進行高壓均質處理，以獲得含活性成分之第二萃取液， 其中，該步驟（2）之均質處理係於常溫至100℃之溫度下進行。
  2. 如請求項1之方法，其中該步驟（3）之高壓均質處理係於100至2,000巴（bar）之壓力下進行。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該步驟（2）之均質處理係於常溫至90℃之溫度下進行。
  4. 如請求項1或2之方法，其中該待萃物係選自以下群組：紅藜、黑番茄、香蕉皮、及其組合。
  5. 如請求項4之方法，其中該待萃物係紅藜，且該活性成分係選自以下群組：β-甜菜素、β-甜菜黃素、多酚、黃酮、及其組合。
  6. 如請求項5之方法，其中該步驟（2）之均質處理係於常溫或80至90℃之溫度下進行。
  7. 如請求項4之方法，其中該待萃物係黑番茄，且該活性成分係花青素。
  8. 如請求項7之方法，其中該步驟（2）之均質處理係於35至45℃之溫度下進行。
  9. 如請求項4之方法，其中該待萃物係香蕉皮，且該活性成分係血清素。
  10. 如請求項9之方法，其中該步驟（2）之均質處理係於80至90℃之溫度下進行。
  11. 如請求項1或2之方法，更包含於步驟（1）之前，對該待萃物進行一破碎處理。
  12. 如請求項1或2之方法，更包含於步驟（3）之前，對該均質物進行一過篩處理，該過篩處理係使用20目至400目之篩網。
  13. 如請求項1或2之方法，其中該水性溶劑係水。
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