WO2020240705A1 - フラボノイド配糖体の分解方法、フラボノイドの製造方法、及び、オートクレーブ内での溶液の冷却方法 - Google Patents

フラボノイド配糖体の分解方法、フラボノイドの製造方法、及び、オートクレーブ内での溶液の冷却方法 Download PDF

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/04—Pressure vessels, e.g. autoclaves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D311/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings
    • C07D311/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D311/04—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring
    • C07D311/22—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring with oxygen or sulfur atoms directly attached in position 4
    • C07D311/26—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring with oxygen or sulfur atoms directly attached in position 4 with aromatic rings attached in position 2 or 3
    • C07D311/28—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring with oxygen or sulfur atoms directly attached in position 4 with aromatic rings attached in position 2 or 3 with aromatic rings attached in position 2 only
    • C07D311/30—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring with oxygen or sulfur atoms directly attached in position 4 with aromatic rings attached in position 2 or 3 with aromatic rings attached in position 2 only not hydrogenated in the hetero ring, e.g. flavones

Definitions

  • the present invention relates to a method for decomposing flavonoid glycosides, a method for producing flavonoids, and a method for cooling a solution in an autoclave.
  • Flavonoids are a group of naturally occurring organic compounds, and are contained in flowers, leaves, roots, stems, fruits, seeds, etc. of various plants, including citrus fruits and legumes. Flavonoids have different characteristics and actions depending on the type, but most of them have a strong antioxidant action.
  • polymethoxyflavone which is a flavonoid contained in citrus fruits, is known to have an antioxidant effect, a carcinogenic inhibitory effect, an antibacterial effect, an antiviral effect, an antiallergic effect, a melanin production inhibitory effect, a blood glucose level suppressing effect, and the like. It is expected to be applied to various uses such as pharmaceuticals, health foods, and cosmetics.
  • the conventional flavonoid production method has a problem that the yield of flavonoids is low. Therefore, it is required to develop a production method capable of improving the yield of flavonoids.
  • the peel of citrus fruits contains a larger amount of flavonoid glycosides in addition to flavonoids, but if this can be recovered as flavonoids, the yield of flavonoids can be improved.
  • the method of decomposing flavonoid glycosides into flavonoids include a method of reacting flavonoid glycosides with an acid such as hydrochloric acid. However, this method has a problem that the used acid may remain and be mixed in the product, and a side reaction product of the acid and flavonoid may be generated.
  • Examples of the method for removing impurities such as acids and by-products include a method for separating and purifying flavonoids in decomposition products by liquid chromatography, but there are problems that the cost is high and the production efficiency is poor. Therefore, a new method for decomposing flavonoid glycosides without using an acid is required.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and is a flavonoid glycoside capable of efficiently decomposing flavonoid glycosides into flavonoids without using an acid and improving the yield of flavonoids. It is an object of the present invention to provide a decomposition method and a method for producing flavonoids.
  • an autoclave is used.
  • the autoclave is, for example, sterilized to kill pathogens in medicine and biochemistry for the purpose of performing special chemical reactions such as pressurization / heating reactions and supercritical and subcritical solution reactions in the chemical industry.
  • special chemical reactions such as pressurization / heating reactions and supercritical and subcritical solution reactions in the chemical industry.
  • it is used in engineering for the purpose of forming composite materials such as carbon fiber reinforced plastics and curing concrete such as artificial slate. In this way, autoclaves are used in various fields according to their purposes.
  • the heat capacity of the autoclave tank increases as the processing volume increases, so that the time required for raising the temperature to the autoclave processing temperature and the removal of the autoclave processing object from the tank after the treatment is completed.
  • the cooling time of the autoclave becomes very long.
  • the autoclave is cooled by exhausting the high-pressure steam in the tank, conducting heat in the tank and boiling the solution in the tank, but in the autoclave treatment of supercritical and subcritical solutions, the boiling point of the solution at normal pressure.
  • the pressure is reduced during cooling after the treatment, the solution boils violently and scatters, contaminating the inside of the tank and significantly lowering the yield.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and when cooling a solution treated by using an autoclave, a decrease in yield can be suppressed and a cooling time can be significantly shortened. It is an object of the present invention to provide a method of cooling a solution within.
  • the present invention comprises a hydrothermal treatment step of decomposing the flavonoid glycosides into flavonoids by hydrothermally treating the raw material solution containing the flavonoid glycosides in an autoclave, and the raw material solution is water. It has a cooling step of cooling the solution obtained by heat treatment, and in the cooling step, the pressure in the autoclave is maintained above the saturated vapor pressure of the solution by introducing the compressed gas into the autoclave.
  • a method for decomposing flavonoid glycosides which cools the above solution.
  • flavonoid glycosides can be efficiently decomposed into flavonoids by hydrothermal treatment without using an acid. Further, by using this method, flavonoids can be efficiently produced at low cost.
  • the present inventors have found that in the method of decomposing flavonoid glycosides by hydrothermal treatment, a phenomenon occurs in which the solution suddenly boils and scatters when the solution is cooled and depressurized after the hydrothermal treatment. Scattering of this solution is one of the causes of the decrease in flavonoid yield.
  • the present inventors introduced a compressed gas into the autoclave and cooled it while maintaining the pressure in the autoclave above the saturated vapor pressure of the solution. It was found that the yield of the product can be greatly improved. By cooling the solution by this method, the sudden boiling and scattering of the solution can be sufficiently suppressed, and the yield of flavonoids can be greatly improved.
  • the cooling time can be significantly shortened as compared with the case of natural cooling.
  • the saturated vapor pressure of a solution means the saturated vapor pressure of a solution at each time.
  • the temperature of the solution gradually decreases with the passage of time, so that the saturated vapor pressure of the solution also gradually decreases with the passage of time.
  • the pressure in the autoclave may be maintained within the range of 100.5% or more and 300% or less of the saturated vapor pressure of the solution.
  • the pressure in the autoclave may be set to 100.5% or more of the saturated vapor pressure of the solution, it is possible to sufficiently suppress the sudden boiling of the solution even when the pressure in the tank of the autoclave becomes non-uniform.
  • the pressure in the autoclave is set to 300% or less of the saturated vapor pressure of the solution, it is not necessary to increase the pressure resistance of the autoclave tank more than necessary, so that the equipment cost can be suppressed and it is economical.
  • the compressed gas may be continuously or intermittently introduced into the autoclave at a rate of 5% / min or more and 200% / min or less of the tank volume of the autoclave.
  • the inside of the autoclave tank is cooled by the introduced compressed gas, and the solution is also cooled by cooling the inside of the tank, so the introduction rate of the compressed gas is 5% / minute or more of the tank volume.
  • the compressed gas may be introduced continuously or intermittently.
  • the compressed gas may be composed of at least one gas selected from the group consisting of air, nitrogen, oxygen and carbon dioxide. Since the chemical reaction may still continue in the solution immediately after the heating and pressurizing treatment in the autoclave, it is preferable to use a gas suitable for the reaction. Generally, air can be used, but if the solution is easily oxidized and you want to prevent oxidation, it is preferable to use nitrogen or carbon dioxide, and if you want to maintain the oxidation reaction, etc., use oxygen. You can also.
  • the pressure of the compressed gas to be introduced may be in the range of 100.5% or more and 300% or less of the saturated vapor pressure of the solution at the time of introducing the compressed gas.
  • the pressure in the autoclave can be easily adjusted within the range of 100.5% or more and 300% or less of the saturated vapor pressure of the solution, and the above-mentioned effect can be obtained.
  • the solution in the autoclave may be cooled to the boiling point or lower under normal pressure of the solution.
  • the solution in the autoclave may be cooled to below its boiling point under normal pressure, it is possible to prevent the solution from suddenly boiling when it is taken out of the autoclave.
  • the hydrothermal treatment may be performed by supplying steam from the outside into the autoclave.
  • the temperature inside the autoclave can be raised and raised in a short time, and a hydrothermal treatment environment can be easily formed and maintained.
  • the pressure in the autoclave may be 0.2 to 1.6 MPa and the temperature may be 120 to 200 ° C.
  • the flavonoid glycoside may contain a sudachitin glycoside and / or a demethoxysudachitin glycoside. According to the above decomposition method, sudachitin glycosides and demethoxysudachitin glycosides can be decomposed particularly efficiently.
  • the present invention also comprises a method for producing flavonoids, which comprises a decomposition step of decomposing flavonoid glycosides by the decomposition method of the present invention and an extraction step of extracting flavonoids from the decomposition products obtained in the decomposition step. provide. According to such a production method, flavonoids can be produced in high yield, at low cost and efficiently.
  • the present invention is also a method of cooling a solution heated and pressurized in the autoclave, and by introducing a compressed gas into the autoclave, the pressure in the autoclave is maintained above the saturated vapor pressure of the solution. While providing a method of cooling a solution in an autoclave, comprising a cooling step of cooling the solution.
  • the solution when the heated and pressurized solution is cooled in the autoclave, the solution does not suddenly boil and scatter, so that the decrease in yield can be suppressed and the cooling time is significantly extended. Can be shortened to. This is because the compressed gas is introduced into the autoclave and cooling is performed while maintaining the pressure in the autoclave above the saturated vapor pressure of the solution. By introducing the compressed gas, it is possible to maintain the pressure in the autoclave and cool it in a short time at the same time.
  • flavonoid glycosides can be efficiently decomposed into flavonoids without using an acid, and the yield of flavonoids can be improved.
  • a method for decomposing flavonoid glycosides and flavonoids A manufacturing method can be provided. Further, according to the present invention, when cooling a solution treated using an autoclave, it is possible to provide a method for cooling the solution in the autoclave, which can suppress a decrease in yield and significantly shorten the cooling time. Can be done.
  • the numerical range indicated by using “-" indicates a range including the numerical values before and after "-" as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of one step can be arbitrarily combined with the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of another step.
  • the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the value shown in the examples.
  • “A or B” may include either A or B, or both.
  • the materials exemplified in the present specification may be used alone or in combination of two or more.
  • the method for decomposing the flavonoid glycoside includes a hydrothermal treatment step of decomposing the flavonoid glycoside into flavonoids by hydrothermally treating the raw material solution containing the flavonoid glycoside in an autoclave, and the raw material solution.
  • a cooling step of cooling the solution obtained by hydrothermal treatment and in the cooling step, by introducing a compressed gas into the autoclave, the pressure in the autoclave is equal to or higher than the saturated vapor pressure of the solution. It is a method of cooling the above solution while maintaining the temperature.
  • Flavonoid glycosides are hydrophilic compounds having a structure in which flavonoids and sugars are bound by glycosidic bonds. Flavonoids, which are the source of flavonoid glycosides, are aromatic compounds having a phenylchroman skeleton as a basic structure. Kind and the like. Among these, the flavonoid may be polymethoxyflavone, which is a flavon.
  • polymethoxyflavones examples include sudachitin, demethoxysudachitin, nobiletin, tangeretin, pentamethoxyflavones, tetramethoxyflavones, and heptamethoxyflavones.
  • the polymethoxyflavone may be sudachitin or demethoxysudachitin.
  • the sugar that is the source of the flavonoid glycoside is not particularly limited, and examples thereof include known sugars that can form a glycoside by binding to the flavonoid described above by a glycosidic bond.
  • the raw material liquid to be subjected to hydrothermal treatment is a raw material containing flavonoid glycosides dissolved or dispersed in water.
  • the raw material may contain components other than flavonoid glycosides. Examples of other components include flavonoids, water-soluble dietary fiber, poorly soluble dietary fiber, sugars and the like.
  • the raw material liquid may contain a solvent other than water. Examples of the solvent other than water include alcohol.
  • the content of flavonoid glycosides in the raw material is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.25 to 30% by mass, and 0.5 to 0.5 to 30% by mass, based on the total solid content of the raw material. It is more preferably 5% by mass.
  • the content of flavonoid glycosides is preferably 0.25 parts by mass or more, preferably 0.5 to 100 parts by mass, based on 1 part by mass of the flavonoid content. Is more preferable, and 5 to 50 parts by mass is further preferable.
  • the concentration of the raw material in the raw material liquid is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 3 to 20% by mass, and further preferably 5 to 10% by mass, based on the total amount of the raw material liquid. ..
  • concentration of the raw material is 1% by mass or more, the yield of decomposition products increases, so that the amount of flavonoids obtained by one decomposition treatment tends to increase.
  • concentration is 30% by mass or less, flavonoid glycosides tend to increase. There is a tendency that the decomposition of the above can be performed more reliably and efficiently.
  • the raw material may be a dry powder obtained from citrus fruits, or may be a dry powder obtained from the peel of citrus fruits.
  • citrus fruits include sudachi, satsuma mandarin, ponkan, and shikuwasa.
  • the citrus fruits may be sudachi containing a large amount of polymethoxyflavones such as sudachitin and demethoxysudachitin, and their glycosides.
  • Hydrothermal treatment can be performed by enclosing the raw material liquid in an autoclave and heating it at a temperature exceeding 100 ° C. while keeping it sealed. By heating the raw material liquid in the autoclave, the inside of the autoclave becomes a heating and pressurizing environment, and hydrothermal treatment (hydrothermal synthesis) is performed. The hydrothermal treatment may be performed while stirring the raw material liquid. Further, the hydrothermal treatment may be performed by supplying steam from the outside into the autoclave. For example, by supplying saturated steam at high temperature and high pressure into the autoclave, the inside of the autoclave becomes a heating and pressurizing environment, and hydrothermal synthesis is performed.
  • the autoclave is not particularly limited, and may be either a vertical type or a horizontal type.
  • the raw material liquid When a vertical autoclave is used, the raw material liquid may be directly filled in the tank, or the raw material liquid may be placed in a raw material container and placed on a table. When the raw material liquid is put into the raw material container, water may be put in the autoclave tank separately from the raw material liquid.
  • hydrothermal treatment can be performed by, for example, the following method.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an autoclave (horizontal circulation type autoclave) used in the above disassembly method.
  • a cylindrical muffle furnace 3 having both ends open is arranged in a cylindrical pressure vessel (tank) 2 provided with a door (sealed door) 1 that can be sealed at one end.
  • An air passage 4 is formed between the inner wall of the pressure vessel 2 and the outer wall of the muffle furnace 3.
  • one end of the muffle furnace 3 is connected to the circulation fan 8 via the cooler 6, the heater 5, and the air passage 9.
  • the circulation fan 8 is attached to a rotating shaft of a motor 7 arranged outside the end of the pressure vessel 2 on the opposite side of the closed door 1.
  • a movable table 12 is arranged inside the muffle furnace 3, and a raw material container 11 filled with the raw material liquid 10 is placed on the movable table 12.
  • a boiler 13 for supplying steam is connected to the pressure vessel 2 via a pipe provided with a valve 14. Further, a pipe provided with a pressure gauge 15 and a pressure valve 16 is connected to the pressure vessel 2 in order to adjust the internal pressure.
  • the raw material container 11 is not particularly limited as long as it can withstand the temperature and pressure during hydrothermal treatment and the amount of impurities mixed in the raw material liquid 10 is small.
  • metal such as stainless steel, titanium and its alloy, and glass.
  • a tank-shaped, bottle-shaped, cup-shaped, tray-shaped, or drum-shaped container made of a resin such as polytetrafluoroethylene can be used.
  • at least the inner surface of the container may be coated with a chemically stable material having heat resistance and pressure resistance such as enamel and polytetrafluoroethylene.
  • the steam supplied from the boiler 13 into the pressure vessel 2 circulates in the autoclave 100 along the arrow in FIG. That is, the water vapor is sent out to the air passage 4 by the circulation fan 8 and heads for the closed door 1, then flows into the muffle furnace 3 and flows around the raw material container 11, and passes through the cooler 6, the heater 5, and the air passage 9. It is sucked by the circulation fan 8 and sent out to the air passage 4 again.
  • the amount of water vapor supplied is adjusted by operating the valve 14 so that the inside of the autoclave 100 has a predetermined temperature and pressure.
  • the temperature inside the autoclave 100 may be adjusted by the heater 5 and the cooler 6. Further, the pressure in the autoclave 100 may be adjusted by opening and closing the pressure valve 16.
  • the reaction conditions of the hydrothermal treatment are not particularly limited, but can be, for example, 0.5 to 20 hours at 110 to 300 ° C.
  • the reaction temperature is preferably 120 to 200 ° C., more preferably 120 to 190 ° C., and even more preferably 140 to 185 ° C.
  • the reaction time is preferably 0.5 to 20 hours, more preferably 1 to 10 hours. When the reaction time is 0.5 hours or more, the reaction tends to proceed more easily, and when the reaction time is 20 hours or less, the progress of the reaction and the cost tend to be easily balanced.
  • the pressure in the autoclave during hydrothermal treatment may be the saturated vapor pressure corresponding to the above reaction temperature or higher, but from the viewpoint of the pressure resistance of the apparatus, it is 3 times or less the saturated vapor pressure at the maximum temperature used. It may be twice or less.
  • the pressure in the autoclave during the hydrothermal treatment can be, for example, 0.2 to 1.6 MPa.
  • flavonoid glycosides can be efficiently decomposed into flavonoids (more specifically, flavonoids and sugars).
  • a cooling step of cooling the solution obtained by hydrothermally treating the raw material liquid is performed.
  • the compressed gas is introduced into the autoclave to cool the solution while maintaining the pressure in the autoclave above the saturated vapor pressure of the solution at each time. More specifically, as shown in FIG. 1, the compressed gas is introduced from the compressor 17 into the pressure vessel 2 (inside the tank) of the autoclave 100. The introduced compressed air circulates in the autoclave 100 along the arrow in FIG. Further, the pressure in the autoclave 100 is maintained above the saturated vapor pressure of the solution at each time by adjusting the pressure of the compressed air by the compressor 17 and adjusting the introduction speed of the compressed air by operating the valve 18. It becomes.
  • the pressure in the autoclave in the cooling step is preferably 100.5% or more and 300% or less of the saturated vapor pressure of the solution at that time.
  • the pressure in the autoclave may be 200% or less or 150% or less of the saturated vapor pressure of the solution at each time.
  • the rate of introduction of the compressed gas into the autoclave tank in the cooling step is preferably 5% / min or more of the volume of the autoclave, and there is no particular limitation on the upper limit, but the higher the rate of introduction of the compressed gas, the faster the cooling rate.
  • the introduction speed of the compressed gas can be appropriately selected according to the cooling rate and the amount of money.
  • the introduction rate of the compressed gas may be 50% / min or more of the tank volume, or 100% / min or more.
  • the introduction rate of the compressed gas may be 200% / min or less of the tank volume.
  • the introduction speed of the compressed gas By setting the introduction speed of the compressed gas to 200% / min or less of the tank volume, the wind speed in the tank becomes too high and the container containing the solution moves and falls, or the solution in the container is blown off by the wind. It is possible to prevent problems from occurring.
  • the introduction rate of the compressed gas may be 150% / min or less of the tank volume, or 120% / min or less.
  • the compressed gas may be introduced continuously or intermittently. Further, in order to adjust the pressure in the autoclave, the gas in the autoclave may be discharged. The gas in the autoclave may also be discharged continuously or intermittently. The introduction of the compressed gas and the discharge of the gas in the autoclave may be performed at the same time or may be performed separately in time. For example, the pressure in the autoclave may be maintained within a predetermined range by intermittently discharging the gas in the autoclave while continuously introducing the compressed gas. By flowing the compressed gas in the autoclave by such a method, the temperature of the solution can be efficiently lowered.
  • the pressure of the compressed gas to be introduced may be in the range of 100.5% or more and 300% or less of the saturated vapor pressure of the solution at the time of introducing the compressed gas.
  • the pressure in the autoclave can be easily adjusted within the range of 100.5% or more and 300% or less of the saturated vapor pressure of the solution, and the above-mentioned effect can be obtained.
  • the pressure of the compressed gas to be introduced may be 110% or more and 200% or less of the saturated vapor pressure of the solution at the time of introducing the compressed gas, or 120% or more and 150% or less. Good.
  • the type of compressed gas is not particularly limited, but since the chemical reaction of the solution may still continue immediately after the completion of the hydrothermal treatment step, it is preferable to use a gas suitable for the reaction.
  • the compressed gas may consist of at least one gas selected from the group consisting of air, nitrogen, oxygen and carbon dioxide. Generally, air can be used as the compressed gas, but it is preferable to use nitrogen or carbon dioxide when the solution is easily oxidized and the oxidation is to be prevented, and oxygen is used when the oxidation reaction or the like is to be maintained. Can also be used.
  • the cooling time can be further shortened by using the cooling water pipe, shower, cooler, etc. introduced in the tank at the time of cooling.
  • a lid may be arranged at the opening of the raw material container from the viewpoint of preventing impurities from being mixed in from the outside.
  • arranging the lid it is necessary to arrange the raw material container so as not to be sealed by providing a gap between the raw material container and the lid.
  • By arranging the lid for example, when cooling water or the like is ejected by a shower to cool the inside of the tank, it is possible to prevent the cooling water from being mixed into the raw material container.
  • the temperature of the solution in the autoclave after the cooling step is not particularly limited, but the solution in the autoclave may be cooled to the boiling point or lower under normal pressure of the solution. By cooling the solution to below its boiling point under normal pressure, it is possible to prevent the solution from suddenly boiling when it is taken out of the autoclave.
  • the pressure in the autoclave may be gradually reduced as the temperature of the solution decreases, or the solution may be cooled while maintaining a constant pressure, and then the pressure in the autoclave may be rapidly reduced. ..
  • the solution after the cooling step can be cooled to room temperature by natural cooling after being taken out from the autoclave. Thereby, a decomposition product of flavonoid glycoside (glycoside decomposition product) can be obtained.
  • the cooling method in the cooling step described above is not limited to the method for decomposing flavonoid glycosides, and can be widely applied as a cooling method for cooling a solution heated and pressurized in an autoclave.
  • the above cooling method is also applicable to general ether and ester hydrolysis reactions.
  • the method for producing flavonoids according to the present embodiment includes a decomposition step of decomposing flavonoid glycosides and an extraction step of extracting flavonoids from the decomposition products obtained in the decomposition step.
  • the decomposition step is a step of decomposing the flavonoid glycoside by the method for decomposing the flavonoid glycoside according to the present embodiment described above.
  • flavonoids are extracted from the decomposition products obtained in the decomposition process.
  • the decomposition products include sugars, flavonoid glycosides remaining without decomposition, water-soluble and sparingly soluble celluloses, and decomposition products thereof.
  • flavonoids are hydrophobic, whereas sugars, flavonoid glycosides, water-soluble celluloses and their decomposition products are hydrophilic. Therefore, flavonoids are contained in a high concentration in the components insoluble in the aqueous solution after the hydrothermal treatment, and the flavonoids can be concentrated by separating the aqueous solution and the insoluble matter after the hydrothermal treatment.
  • the water-insoluble component is further dissolved in a solvent that dissolves the flavonoid, for example, ethanol, ethyl acetate, hexane, toluene, etc., and a mixed solvent thereof, and the insoluble matter is removed by filtration or the like to further extract the flavonoid.
  • a solvent that dissolves the flavonoid for example, ethanol, ethyl acetate, hexane, toluene, etc.
  • a mixed solvent thereof for example, ethanol, ethyl acetate, hexane, toluene, etc.
  • the insoluble matter is removed by filtration or the like to further extract the flavonoid.
  • a high-concentration flavonoid can be obtained.
  • flavonoids can be efficiently produced in high yield.
  • the flavonoid produced by the production method of the present embodiment may be polymethoxyflavone, sudachitin and / or demethoxysudachitin.
  • the production method of the present embodiment is suitable for producing polymethoxyflavones, particularly sudachitin and demethoxysudachitin, and the yield thereof can be greatly improved.
  • the autoclave 100 shown in FIG. 1 includes one circulation fan 8, but an autoclave including a plurality of circulation fans may be used.
  • circulation fans when circulation fans are installed at a plurality of locations in the muffle furnace 3, the temperature in the muffle furnace 3 is likely to be uniform, and even when a plurality of raw material liquids are accommodated, the temperature of each raw material liquid is likely to be uniform. ..
  • the autoclave 100 shown in FIG. 1 includes a cooler 6 and a heater 5, but one or both of them may not be provided.
  • the flavonoid glycoside decomposition method and the solution cooling method in the autoclave may include a natural cooling step of naturally cooling the inside of the autoclave before the above-mentioned cooling step.
  • the natural cooling step for example, the cooling time can be shortened by naturally cooling to a range where a compressor having a compression capacity less than the saturated vapor pressure of the solution immediately after the treatment can be used, and then performing high-pressure cooling.
  • the natural cooling step may be performed for 10 minutes or more immediately after the completion of the hydrothermal treatment step (heating and pressurizing treatment in the autoclave), or may be performed for 10 to 60 minutes.
  • the natural cooling step may be carried out until the temperature of the solution becomes 95% or less of the temperature of the solution immediately after the hydrothermal treatment step (heating and pressurizing treatment in the autoclave) is completed, and until it reaches 70 to 95%. You may go.
  • Example 1 Sudachi peel extract powder (manufactured by Ikeda Yakuso Co., Ltd.), which has a sudachitin content of 1000 mass ppm and a sugar-derived sudachitin content of 9000 mass ppm, is dissolved / dispersed in ultrapure water so as to have a content of 5 mass%.
  • An aqueous dispersion was prepared. 15L stainless steel tank (manufactured by Nitto Metal Industry Co., Ltd., container depth: 27 cm) and 1L polytetrafluoroethylene (PTFE) bottle (manufactured by AS ONE Corporation, trade name: Big Boy wide mouth 1000 ml, container depth 20 cm) ), The predetermined amount shown in Table 1 was added.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Samples 1 to 3 shown in Table 1 were housed in a circulating hot air autoclave tank volume 2m 3 (KK Ashida Seisakusho), 1 hour, and glycoside decomposing sudachi peel extract aqueous dispersion at 180 ° C. ..
  • saturated steam at 180 ° C is supplied from the boiler into the tank (pressure vessel) of the autoclave, and the amount of steam supplied and the pressure valve so that the pressure in the tank becomes 1 MPa, which is the saturated steam pressure of water at 180 ° C. I went while adjusting.
  • the tank pressure of 1 MPa (tank temperature 180 ° C., solution temperature 180 ° C.) is cooled by natural cooling for 10 minutes, and when it reaches 0.73 MPa (tank temperature 165 ° C., solution temperature 165 ° C.).
  • compressed air with a pressure of 1 MPa was introduced into the tank by opening a valve.
  • the introduction rate of compressed air was 7.5% / min of the tank volume.
  • the gas in the tank is intermittently discharged while continuously introducing compressed air into the tank so that the pressure in the tank is maintained in the range of about 0.75 to 1 MPa.
  • the inside of the tank and the solution temperature were cooled to 100 ° C.
  • the time required for cooling was 1 hour.
  • the introduction of compressed air was stopped, the closed door of the autoclave was opened, samples 1 to 3 were taken out, and the solution in the container was naturally cooled to room temperature (25 ° C.).
  • the solution and solid content in each container are depressurized using a diaphragm pump using a hydrophilic PTFE membrane filter (Merck-Millipore, trade name: Omnipore 0.2 ⁇ m JG) with an opening of 0.2 ⁇ m. It was filtered.
  • the separated solution contains the decomposed sugars derived from glycosides, and the solids contain a high concentration of decomposed sudachitin. Therefore, the obtained solids are put into a 200 cc glass beaker. It was put in and dried in an oven at 120 ° C. for 5 hours to obtain a powdery glycoside decomposition product.
  • the glycoside decomposition product was dispersed in ethanol to prepare a 5% by mass dispersion, and treated at 60 ° C. for 1 hour under reflux to extract sudachitin in ethanol. Then, the dispersion is filtered under reduced pressure using a diaphragm pump using a hydrophilic PTFE membrane filter (Merck-Millipore, trade name: Omnipore 0.2 ⁇ m JG) with a mesh opening of 0.2 ⁇ m, and the sudachitin solution is dissolved.
  • Got The sudachitin solution was vacuum dried using a diaphragm pump under heating at 60 ° C. to obtain a powdered sudachitin concentrated powder.
  • the yield of sudachitin was determined from the mass of the sudachitin concentrated powder and the sudachitin concentration. The yield indicates the ratio of the mass of sudachitin contained in the obtained concentrated sudachitin powder to the total mass of sudachitin and glycoside-derived sudachitin in the sample before the decomposition treatment. The results are shown in Table 2.

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Abstract

フラボノイド配糖体を含む原料液をオートクレーブ内で水熱処理することで、フラボノイド配糖体をフラボノイドに分解する水熱処理工程と、原料液が水熱処理されて得られた溶液を冷却する冷却工程と、を有し、冷却工程において、圧縮気体をオートクレーブ内に導入することで、オートクレーブ内の圧力を溶液の飽和蒸気圧以上に維持しながら、溶液を冷却する、フラボノイド配糖体の分解方法。

Description

フラボノイド配糖体の分解方法、フラボノイドの製造方法、及び、オートクレーブ内での溶液の冷却方法
　本発明は、フラボノイド配糖体の分解方法、フラボノイドの製造方法、及び、オートクレーブ内での溶液の冷却方法に関する。
　フラボノイドは、天然に存在する有機化合物群であり、柑橘類及び豆類をはじめとして、様々な植物の花、葉、根、茎、果実、種子等に含まれている。フラボノイドは、種類によって特徴及び作用が異なるが、その多くが強い抗酸化作用を有している。例えば、柑橘類に含まれるフラボノイドであるポリメトキシフラボンは、抗酸化作用、発ガン抑制作用、抗菌作用、抗ウイルス作用、抗アレルギー作用、メラニン生成抑制作用、血糖値抑制作用等を有することが知られており、医薬品、健康食品、化粧品等の様々な用途への応用が期待されている。
　柑橘類からフラボノイドを製造する方法としては、例えば、柑橘類の果皮等からエタノール水溶液でフラボノイドを抽出し、抽出されたフラボノイドを溶液中から回収する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５－１４５８２４号公報
　しかしながら、従来のフラボノイドの製造方法では、フラボノイドの収率が低いという問題がある。そのため、フラボノイドの収率を向上できる製造方法の開発が求められている。
　例えば柑橘類の果皮には、フラボノイドの他に、それよりも多量のフラボノイド配糖体が含まれているが、これをフラボノイドとして回収できれば、フラボノイドの収率を向上させることが可能である。フラボノイド配糖体をフラボノイドに分解する方法としては、フラボノイド配糖体を塩酸等の酸と反応させる方法が挙げられる。しかしながら、この方法では、使用した酸が残存して製品中に混入するおそれがあると共に、酸とフラボノイドとの副反応生成物が生じる恐れがあるという問題がある。酸及び副生成物等の不純物を除去する方法としては、分解生成物中のフラボノイドを液体クロマトグラフィーにより分離・精製する方法が挙げられるが、高コストであり且つ生産効率が悪いという問題がある。そのため、酸を用いない新たなフラボノイド配糖体の分解方法が求められている。
　本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、酸を用いなくてもフラボノイド配糖体を効率的にフラボノイドに分解でき、フラボノイドの収率を向上できるフラボノイド配糖体の分解方法、及び、フラボノイドの製造方法を提供することを目的とする。
　また、上述した本発明のフラボノイド配糖体の分解方法、及び、フラボノイドの製造方法では、オートクレーブを使用する。ここで、オートクレーブは、例えば、化学工業では加圧・加熱反応、並びに、超臨界及び亜臨界溶液反応等の特殊な化学反応を行う目的で、医学及び生化学では病原体等を死滅させるための滅菌処理を行う目的で、工学では炭素繊維強化プラスチック等の複合材の成形、及び、人工スレート等のコンクリートの養生などの目的で、それぞれ使用されている。このようにオートクレーブは、様々な分野でそれぞれ目的に応じて使用されている。
　特に、近年、オートクレーブによる超臨界水溶液及び亜臨界水溶液等での化学反応が研究されており、その研究例としては、例えばダイオキシン等の有害化学物質の分解に関する研究が挙げられる（例えば、Materia Japan、第39巻、第4号（2000年）参照）
　しかしながら、オートクレーブを工業的に使用する際、その処理容積が大きくなるとオートクレーブ槽の熱容量が大きくなるため、オートクレーブ処理温度への昇温時間及び処理終了後のオートクレーブ処理対象物の槽からの取り出しのための冷却時間が非常に長時間になる問題がある。一般的にオートクレーブの冷却は、槽内の高圧蒸気を排気し、槽の熱伝導と槽内の溶液の沸騰によって行われるが、超臨界及び亜臨界溶液のオートクレーブ処理では、常圧における溶液の沸点を大きく超える温度で処理するため、処理後の冷却時に圧力を減圧した際、溶液が激しく沸騰して飛び散り、槽内を汚染すると共に収率が大幅に低下するという問題が生じる。この問題は、水蒸気の排気を行わず、槽内を溶液の飽和蒸気圧で維持することで沸騰を抑え、自然冷却することで対策可能であるが、冷却時間が槽内を減圧して冷却する場合の数十倍必要となるため、経済的に大きな問題がある。
　本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、オートクレーブを用いて処理された溶液を冷却する際に、収率の低下を抑制し且つ冷却時間を大幅に短縮できる、オートクレーブ内での溶液の冷却方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明は、フラボノイド配糖体を含む原料液をオートクレーブ内で水熱処理することで、上記フラボノイド配糖体をフラボノイドに分解する水熱処理工程と、上記原料液が水熱処理されて得られた溶液を冷却する冷却工程と、を有し、上記冷却工程において、圧縮気体を上記オートクレーブ内に導入することで、上記オートクレーブ内の圧力を上記溶液の飽和蒸気圧以上に維持しながら、上記溶液を冷却する、フラボノイド配糖体の分解方法を提供する。
　上記方法によれば、酸を用いることなく、水熱処理によりフラボノイド配糖体を効率的にフラボノイドに分解することができる。また、この方法を用いることで、フラボノイドを低コストで効率的に製造することが可能となる。
　また、本発明者らは、水熱処理によりフラボノイド配糖体を分解する方法において、水熱処理後の溶液の冷却及び減圧時に溶液が突沸して飛散する現象が生じることを見出した。この溶液の飛散が、フラボノイドの収率が低下する原因の一つとなっている。この問題を解決するために本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、圧縮気体をオートクレーブ内に導入し、オートクレーブ内の圧力を溶液の飽和蒸気圧以上に維持しながら冷却を行うことで、フラボノイドの収率を大きく向上できることを見出した。この方法で溶液の冷却を行うことで、溶液の突沸及び飛散を十分に抑制することができ、フラボノイドの収率を大きく向上させることができる。また、自然冷却する場合と比較して、冷却時間を大幅に短縮することができる。なお、本明細書において、溶液の飽和蒸気圧とは、その時々での溶液の飽和蒸気圧を意味する。冷却工程において、溶液の温度は時間の経過により徐々に低下するため、溶液の飽和蒸気圧も時間の経過により徐々に低下することとなる。
　上記冷却工程において、上記オートクレーブ内の圧力は、上記溶液の飽和蒸気圧の１００．５％以上３００％以下の範囲内に維持してもよい。オートクレーブ内の圧力を溶液の飽和蒸気圧の１００．５％以上とすることで、オートクレーブの槽内の圧力が不均一になった場合でも、溶液の突沸を十分に抑制することができる。また、オートクレーブ内の圧力を溶液の飽和蒸気圧の３００％以下とする場合、オートクレーブの槽の耐圧性能を必要以上に高める必要が生じないため、装置コストを抑えることができ、経済的である。
　上記冷却工程において、上記圧縮気体は、上記オートクレーブの槽容積の５％／分以上２００％／分以下の速度で連続的に又は断続的に上記オートクレーブ内に導入してもよい。オートクレーブの槽内は、自然冷却に加えて、導入した圧縮気体により冷却され、槽内が冷却されることで溶液も冷却されるため、圧縮気体の導入速度を槽容積の５％／分以上とすることで、自然冷却のみの場合と比較して、溶液の冷却速度を大幅に向上させることができる。また、圧縮気体の導入速度を槽容積の２００％／分以下とすることで、槽内の風速が大きくなり過ぎて溶液を入れた容器が動いて転倒したり、風により容器内の溶液が吹き飛ばされるといった問題が生じることを防ぐことができる。なお、圧縮気体の導入は、連続的に行ってもよく、断続的に行ってもよい。
　上記圧縮気体は、空気、窒素、酸素及び二酸化炭素からなる群より選択される少なくとも１種の気体からなるものであってもよい。オートクレーブ内において加熱及び加圧処理した直後の溶液は、化学反応が未だ継続している場合があるため、その反応に適した気体を使用することが好ましい。一般的には空気が使用できるが、溶液が酸化されやすく且つ酸化を防ぎたい場合には、窒素又は二酸化炭素を使用することが好ましく、酸化反応等を維持したい場合には、酸素を使用することもできる。
　導入する上記圧縮気体の圧力は、当該圧縮気体を導入する時点での上記溶液の飽和蒸気圧の１００．５％以上３００％以下の範囲内としてもよい。これにより、オートクレーブ内の圧力を溶液の飽和蒸気圧の１００．５％以上３００％以下の範囲内に調整し易く、それによる上述した効果を得ることができる。
　上記冷却工程により、上記オートクレーブ内における上記溶液は、当該溶液の常圧下での沸点以下まで冷却してもよい。溶液を、その常圧下での沸点以下まで冷却することで、オートクレーブから溶液を取り出す際に溶液が突沸することを防ぐことができる。
　上記水熱処理は、上記オートクレーブ内に外部から水蒸気を供給することで行われてもよい。水蒸気を外部から供給することで、オートクレーブ内を短時間で昇温昇圧することができ、水熱処理環境を容易に形成及び維持することができる。
　上記水熱処理工程において、上記オートクレーブ内の圧力が０．２～１．６ＭＰａであり、温度が１２０～２００℃であってもよい。上記圧力及び温度の範囲で水熱処理を行うことで、フラボノイド配糖体をより効率的にフラボノイドに分解することができ、フラボノイドの収率をより向上させることができる。
　上記分解方法において、上記フラボノイド配糖体はスダチチン配糖体及び／又はデメトキシスダチチン配糖体を含んでいてもよい。上記分解方法によれば、スダチチン配糖体及びデメトキシスダチチン配糖体を特に効率的に分解することができる。
　本発明はまた、上記本発明の分解方法によりフラボノイド配糖体を分解する分解工程と、上記分解工程で得られた分解生成物からフラボノイドを抽出する抽出工程と、を含む、フラボノイドの製造方法を提供する。かかる製造方法によれば、フラボノイドを高い収率で、低コスト且つ効率的に製造することができる。
　本発明はまた、オートクレーブ内で加熱及び加圧された溶液を冷却する方法であって、圧縮気体を上記オートクレーブ内に導入することで、上記オートクレーブ内の圧力を上記溶液の飽和蒸気圧以上に維持しながら、上記溶液を冷却する冷却工程を有する、オートクレーブ内での溶液の冷却方法を提供する。
　上記方法によれば、オートクレーブ内で加熱及び加圧された溶液を冷却する際に、溶液が突沸して飛散することがないため、収率の低下を抑制することができると共に、冷却時間を大幅に短縮することができる。これは、圧縮気体をオートクレーブ内に導入し、オートクレーブ内の圧力を溶液の飽和蒸気圧以上に維持しながら冷却を行うためである。圧縮気体の導入により、オートクレーブ内の圧力の維持と短時間での冷却を同時に実現することができる。
　本発明によれば、オートクレーブを用いることで、酸を用いなくてもフラボノイド配糖体を効率的にフラボノイドに分解でき、フラボノイドの収率を向上できるフラボノイド配糖体の分解方法、及び、フラボノイドの製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、オートクレーブを用いて処理された溶液を冷却する際に、収率の低下を抑制し且つ冷却時間を大幅に短縮できる、オートクレーブ内での溶液の冷却方法を提供することができる。
本実施形態のフラボノイド配糖体の分解方法及びオートクレーブ内での溶液の冷却方法に用いるオートクレーブの一例を示す模式断面図である。
　以下、場合により図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
　本明細書において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値と任意に組み合わせることができる。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。「Ａ又はＢ」とは、Ａ及びＢのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
（フラボノイド配糖体の分解方法及びオートクレーブ内での溶液の冷却方法）
　本実施形態に係るフラボノイド配糖体の分解方法は、フラボノイド配糖体を含む原料液をオートクレーブ内で水熱処理することで、上記フラボノイド配糖体をフラボノイドに分解する水熱処理工程と、上記原料液が水熱処理されて得られた溶液を冷却する冷却工程と、を有し、上記冷却工程において、圧縮気体を上記オートクレーブ内に導入することで、上記オートクレーブ内の圧力を上記溶液の飽和蒸気圧以上に維持しながら、上記溶液を冷却する方法である。
　フラボノイド配糖体は、フラボノイドと糖とがグリコシド結合により結合した構造を有する親水性の化合物である。フラボノイド配糖体の元となるフラボノイドは、フェニルクロマン骨格を基本構造とする芳香族化合物であり、フラボン類、フラボノール類、フラバノン類、フラバノノール類、イソフラボン類、アントシアニン類、フラバノール類、カルコン類、オーロン類等が挙げられる。これらの中でも、フラボノイドは、フラボン類であるポリメトキシフラボンであってもよい。
　ポリメトキシフラボンとしては、スダチチン、デメトキシスダチチン、ノビレチン、タンゲレチン、ペンタメトキシフラボン、テトラメトキシフラボン、ヘプタメトキシフラボン等が挙げられる。これらの中でも、ポリメトキシフラボンは、スダチチン、又は、デメトキシスダチチンであってもよい。
　フラボノイド配糖体の元となる糖としては特に限定されず、上述したフラボノイドとグリコシド結合により結合して配糖体を形成することができる公知の糖が挙げられる。
　水熱処理に供する原料液は、フラボノイド配糖体を含む原料を水に溶解又は分散させたものである。なお、原料は、フラボノイド配糖体以外の他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、フラボノイド、水溶性食物繊維、難溶性食物繊維、糖類等が挙げられる。また、原料液は水以外の溶媒を含んでいてもよい。水以外の溶媒としては、アルコールが挙げられる。
　原料におけるフラボノイド配糖体の含有量は、原料の固形分全量を基準として、０．１質量％以上であることが好ましく、０．２５～３０質量％であることがより好ましく、０．５～５質量％であることが更に好ましい。原料がフラボノイドを更に含む場合、フラボノイド配糖体の含有量は、フラボノイドの含有量１質量部に対して、０．２５質量部以上であることが好ましく、０．５～１００質量部であることがより好ましく、５～５０質量部であることが更に好ましい。
　原料液中の原料の濃度は、原料液全量を基準として、１～３０質量％であることが好ましく、３～２０質量％であることがより好ましく、５～１０質量％であることが更に好ましい。原料の濃度が１質量％以上であると、分解生成物の収量が増えるため、一度の分解処理で得られるフラボノイドの量が増加する傾向があり、３０質量％以下であると、フラボノイド配糖体の分解をより確実に且つ効率的に行うことができる傾向がある。
　原料として具体的には、植物及び海草の花、葉、根、茎、果実、種子等を用いることができる。特に果皮はポリメトキシフラボン、及びそれらの配糖体を多く含有するため、柑橘果実の搾汁残渣を好適に用いることができる。また、原料は、柑橘類から得られた乾燥粉末であってもよく、柑橘類の果皮から得られた乾燥粉末であってもよい。柑橘類としては、スダチ、温州みかん、ポンカン、シークワサー等が挙げられる。柑橘類は、スダチチン及びデメトキシスダチチン等のポリメトキシフラボン、及びそれらの配糖体を多く含有するスダチであってもよい。
　水熱処理は、原料液をオートクレーブ内に封入し、密閉したまま１００℃を超える温度で加熱することで行うことができる。上記原料液がオートクレーブ内で加熱されることで、オートクレーブ内が加熱及び加圧環境となり、水熱処理（水熱合成）が行われる。水熱処理は、原料液を撹拌しながら行ってもよい。また、水熱処理は、オートクレーブ内に外部から水蒸気を供給して行ってもよい。例えば高温高圧の飽和水蒸気をオートクレーブ内に供給することで、オートクレーブ内が加熱及び加圧環境となり、水熱処理（水熱合成）が行われる。オートクレーブとしては特に限定されず、縦型又は横型のいずれであってもよい。縦型オートクレーブを用いる場合、その槽内に原料液を直接充填してもよく、原料液を原料容器に入れて台の上に載置してもよい。原料液を原料容器に入れる場合、原料液とは別に、オートクレーブの槽内に水を入れてもよい。一方、横型オートクレーブを用いる場合は、例えば以下の方法で水熱処理を行うことができる。
　図１は、上記分解方法で用いるオートクレーブ（水平循環型オートクレーブ）の一例を示す模式断面図である。図１に示すオートクレーブ１００では、一端に密閉可能な扉（密閉扉）１を備えた円筒状の圧力容器（槽）２内に、両端が開放された円筒状のマッフル炉３が配置されており、圧力容器２の内壁とマッフル炉３の外壁との間に風路４が形成されている。また、マッフル炉３の一端は、クーラー６、ヒーター５及び風路９を介して循環ファン８に接続されている。循環ファン８は、圧力容器２の密閉扉１とは反対側の端部の外部に配置されたモーター７の回転軸に取り付けられている。
　マッフル炉３の内部には、可動台１２が配置されており、当該可動台１２上に、原料液１０が充填された原料容器１１が載置される。圧力容器２には、水蒸気を供給するためのボイラー１３がバルブ１４を備えた配管を介して接続されている。また、圧力容器２には、内部の圧力を調整するために圧力計１５及び圧力弁１６を備えた配管が接続されている。
　原料容器１１としては、水熱処理時の温度及び圧力に耐えられると共に、原料液１０への不純物の混入が少ないものであれば特に限定されず、例えば、ステンレス、チタン及びその合金等の金属、ガラス、又は、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂などからなるタンク状、ボトル状、カップ状、トレイ状、又は、ドラム状等の容器を用いることができる。また、原料容器１１は、少なくとも容器内表面を、ホーロー、ポリテトラフルオロエチレン等の耐熱性、耐圧性のある化学的に安定な材料でコーティングしてもよい。
　水熱処理工程において、ボイラー１３から圧力容器２内に供給された水蒸気は、図１中の矢印に沿ってオートクレーブ１００内を循環する。すなわち、水蒸気は、循環ファン８により風路４に送り出されて密閉扉１に向かった後、マッフル炉３内に流入し、原料容器１１の周囲を流れ、クーラー６、ヒーター５及び風路９を通って循環ファン８に吸引され、再び風路４に送り出される。水蒸気の供給量は、オートクレーブ１００内が所定の温度及び圧力となるように、バルブ１４の操作により調整される。なお、オートクレーブ１００内の温度は、ヒーター５及びクーラー６により調整可能してもよい。また、オートクレーブ１００内の圧力は、圧力弁１６の開閉により調整してもよい。上記操作により、オートクレーブ１００内が加熱及び加圧環境となり、水熱処理（水熱合成）が行われる。
　水熱処理の反応条件は特に限定されないが、例えば、１１０～３００℃で０．５～２０時間とすることができる。反応温度は、１２０～２００℃であることが好ましく、１２０～１９０℃であることがより好ましく、１４０～１８５℃であることが更に好ましい。反応温度が１１０℃以上であると、水熱反応がより良好に発生しやすい傾向があり、３００℃以下であると、原料及びフラボノイドの炭化が進行しにくく、収率がより向上する傾向がある。反応時間は、０．５～２０時間であることが好ましく、１～１０時間であることがより好ましい。反応時間が０．５時間以上であると、反応がより進みやすくなる傾向があり、２０時間以下であると、反応の進行とコストとのバランスがとりやすくなる傾向がある。
　水熱処理時のオートクレーブ内の圧力は、上記反応温度に対応する飽和蒸気圧又はそれ以上であればよいが、装置の耐圧性の観点から、使用する最大温度における飽和蒸気圧の３倍以下であってもよく、２倍以下であってもよい。ボイラーからオートクレーブ内に水蒸気を供給する場合、上述した反応温度の飽和水蒸気を供給することが好ましい。水熱処理時のオートクレーブ内の圧力は、例えば、０．２～１．６ＭＰａとすることができる。
　上記条件で水熱処理を行うことで、フラボノイド配糖体をフラボノイドに（より具体的にはフラボノイドと糖に）、効率的に分解することができる。
　次に、上述した方法で水熱処理工程を行った後、原料液が水熱処理されて得られた溶液を冷却する冷却工程を行う。冷却工程では、圧縮気体をオートクレーブ内に導入することで、オートクレーブ内の圧力を、その時々での溶液の飽和蒸気圧以上に維持しながら、溶液を冷却する。より具体的には、図１に示すように、コンプレッサー１７からオートクレーブ１００の圧力容器２内（槽内）に圧縮気体を導入する。導入された圧縮空気は、図１中の矢印に沿ってオートクレーブ１００内を循環する。また、オートクレーブ１００内の圧力は、コンプレッサー１７による圧縮空気の圧力の調整、及び、バルブ１８の操作による圧縮空気の導入速度の調整により、その時々での溶液の飽和蒸気圧以上に維持されることとなる。
　冷却工程におけるオートクレーブ内の圧力は、溶液のその時々での飽和蒸気圧の１００．５％以上、３００％以下とすることが好ましい。オートクレーブ内の圧力を溶液の飽和蒸気圧の１００．５％以上とすることで、オートクレーブの槽内の圧力が不均一になった場合でも、溶液の突沸を十分に抑制することができる。また、オートクレーブ内の圧力を溶液の飽和蒸気圧の３００％以下とする場合、オートクレーブの槽の耐圧性能を必要以上に高める必要が生じないため、装置コストを抑えることができ、経済的である。同様の観点から、オートクレーブ内の圧力は、その時々での溶液の飽和蒸気圧の２００％以下であってもよく、１５０％以下であってもよい。
　冷却工程における圧縮気体のオートクレーブ槽内への導入速度は、オートクレーブの槽容積の５％／分以上であることが好ましく、上限については特に制約はないが、圧縮気体の導入速度が高いほど冷却速度は速くなるのに対して、供給能力の高いコンプレッサーが必要となり装置価格が高額となるため、冷却速度と金額によって圧縮気体の導入速度を適宜選定できる。圧縮気体の導入速度を槽容積の５％／分以上とすることで、自然冷却のみの場合と比較して、溶液の冷却速度を大幅に向上させることができる。同様の観点から、圧縮気体の導入速度は、槽容積の５０％／分以上であってもよく、１００％／分以上であってもよい。また、圧縮気体の導入速度は、槽容積の２００％／分以下であってもよい。圧縮気体の導入速度を槽容積の２００％／分以下とすることで、槽内の風速が大きくなり過ぎて溶液を入れた容器が動いて転倒したり、風により容器内の溶液が吹き飛ばされるといった問題が生じることを防ぐことができる。同様の観点から、圧縮気体の導入速度は、槽容積の１５０％／分以下であってもよく、１２０％／分以下であってもよい。
　圧縮気体の導入は、連続的に行ってもよく、断続的に行ってもよい。また、オートクレーブ内の圧力を調整するために、オートクレーブ内の気体の排出を行ってもよい。オートクレーブ内の気体の排出も、連続的に行ってもよく、断続的に行ってもよい。圧縮気体の導入と、オートクレーブ内の気体の排出とは、同時に行ってもよく、時間的に分けて行ってもよい。例えば、圧縮気体の導入を連続的に行いながら、オートクレーブ内の気体の排出を断続的に行い、オートクレーブ内の圧力を所定の範囲内に維持してもよい。このような方法によりオートクレーブ内で圧縮気体をフローさせることで、溶液の温度を効率的に低下させることができる。
　導入する圧縮気体の圧力は、当該圧縮気体を導入する時点での溶液の飽和蒸気圧の１００．５％以上３００％以下の範囲内としてもよい。これにより、オートクレーブ内の圧力を溶液の飽和蒸気圧の１００．５％以上３００％以下の範囲内に調整し易く、それによる上述した効果を得ることができる。同様の観点から、導入する圧縮気体の圧力は、当該圧縮気体を導入する時点での溶液の飽和蒸気圧の１１０％以上２００％以下であってもよく、１２０％以上１５０％以下であってもよい。
　圧縮気体の種類は特に限定されないが、水熱処理工程の終了直後は溶液の化学反応が未だ継続している場合があるため、その反応に適した気体を使用することが好ましい。圧縮気体は、空気、窒素、酸素及び二酸化炭素からなる群より選択される少なくとも１種の気体からなるものであってもよい。圧縮気体としては、一般的には空気が使用できるが、溶液が酸化されやすく且つ酸化を防ぎたい場合には、窒素又は二酸化炭素を使用することが好ましく、酸化反応等を維持したい場合には酸素を使用することもできる。
　また、冷却時に槽内に導入した冷却水配管、シャワー、クーラー等を併用することで、冷却時間を更に短縮することができる。また、原料容器の開口部には、外部からの不純物の混入を防ぐ観点から、蓋体を配置してもよい。蓋体を配置する場合には、原料容器と蓋体との間に隙間を設けること等により、原料容器を密閉しないように配置する必要がある。蓋体を配置することで、例えば、シャワーにより冷却水等を噴出させて槽内を冷却する場合に、原料容器内に冷却水が混入することを防ぐことができる。
　上記冷却工程後のオートクレーブ内における溶液の温度は特に限定されないが、オートクレーブ内における溶液は、当該溶液の常圧下での沸点以下まで冷却してもよい。溶液を、その常圧下での沸点以下まで冷却することで、オートクレーブから溶液を取り出す際に溶液が突沸することを防ぐことができる。
　冷却工程においては、溶液の温度の低下に合わせてオートクレーブ内の圧力を徐々に低下させてもよいし、一定の圧力を維持したまま溶液を冷却した後、オートクレーブ内を急速に減圧してもよい。
　冷却工程後の溶液は、オートクレーブから取り出した後、自然冷却により常温まで冷却することができる。これにより、フラボノイド配糖体の分解生成物（配糖体分解物）を得ることができる。
　上述した冷却工程における冷却方法は、フラボノイド配糖体の分解方法に限らず、オートクレーブ内で加熱及び加圧された溶液を冷却するための冷却方法として、広く適用することができる。例えば、上記冷却方法は、一般的なエーテルやエステル加水分解反応にも適応可能である。
（フラボノイドの製造方法）
　本実施形態に係るフラボノイドの製造方法は、フラボノイド配糖体を分解する分解工程と、分解工程で得られた分解生成物からフラボノイドを抽出する抽出工程と、を含む。分解工程は、上述した本実施形態に係るフラボノイド配糖体の分解方法によりフラボノイド配糖体を分解する工程である。
　抽出工程では、分解工程で得られた分解生成物からフラボノイドを抽出する。分解生成物には、フラボノイドの他に、糖、分解させずに残ったフラボノイド配糖体、水溶性及び難溶性セルロース並びにその分解物等が含まれている。ここで、フラボノイドは疎水性であるのに対し、糖、フラボノイド配糖体、水溶性セルロース及びその分解物は親水性である。そのため、水熱処理後の水溶液に不溶な成分にはフラボノイドが高濃度で含まれており、水熱処理後に水溶液と不溶分とを分離することで、フラボノイドを濃縮することができる。また、更に水不溶分を、フラボノイドを溶解する溶媒、例えばエタノール、酢酸エチル、ヘキサン、トルエン等、及び、それらの混合溶媒に溶解し、不溶物をろ過等により除去することで、フラボノイドを更に抽出・精製することができる。その後、ろ液を乾燥させることにより、高濃度フラボノイドを得ることができる。
　上記方法により、フラボノイドを高い収率で効率的に製造することができる。本実施形態の製造方法で製造されるフラボノイドは、ポリメトキシフラボンであってもよく、スダチチン及び／又はデメトキシスダチチンであってもよい。本実施形態の製造方法は、ポリメトキシフラボン、特にスダチチン及びデメトキシスダチチンの製造に好適であり、その収率を大きく向上させることができる。
　以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図１に示したオートクレーブ１００は、一つの循環ファン８を備えるものであるが、複数の循環ファンを備えるオートクレーブを用いてもよい。例えばマッフル炉３内の複数箇所に循環ファンを設置した場合、マッフル炉３内の温度を均一にしやすく、複数の原料液を収容した場合であっても、各原料液の温度が均一になりやすい。また、図１に示したオートクレーブ１００は、クーラー６及びヒーター５を備えているが、それらの一方又は両方を備えていなくてもよい。
　また、本実施形態に係るフラボノイド配糖体の分解方法及びオートクレーブ内での溶液の冷却方法は、上述した冷却工程の前に、オートクレーブ内を自然冷却する自然冷却工程を有していてもよい。自然冷却工程を有する場合、例えば、処理直後の溶液の飽和蒸気圧に満たない圧縮能力のコンプレッサーを利用できる範囲まで自然冷却し、その後高圧冷却を行うことで、冷却時間を短縮することができる。自然冷却工程は、水熱処理工程（オートクレーブ内における加熱及び加圧処理）を終了した直後から１０分間以上行ってもよく、１０～６０分間行ってもよい。自然冷却工程は、溶液の温度が、水熱処理工程（オートクレーブ内における加熱及び加圧処理）を終了した直後の溶液の温度の９５％以下となるまで行ってもよく、７０～９５％となるまで行ってもよい。
　以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
　スダチチン含有量１０００質量ｐｐｍ、配糖体由来スダチチン含有量９０００質量ｐｐｍであるスダチ果皮エキス粉（池田薬草株式会社製）を超純水に５質量％となるように溶解／分散させ、スダチ果皮エキス水分散液を作製した。この水分散液を１５Ｌステンレスタンク（日東金属工業株式会社製、容器深さ：２７ｃｍ）及び１Ｌポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ボトル（アズワン株式会社製、商品名：ビッグボーイ広口１０００ｍｌ、容器深さ２０ｃｍ）に表１に示す所定量投入した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示したサンプル１～３を、槽容積２ｍ３の熱風循環式オートクレーブ（株式会社芦田製作所製）に収容し、１８０℃で１時間、スダチ果皮エキス水分散液を配糖体分解処理した。分解処理は、ボイラーからオートクレーブの槽（圧力容器）内に１８０℃の飽和水蒸気を供給し、槽内圧力が１８０℃の水の飽和水蒸気圧である１ＭＰａになるように水蒸気の供給量及び圧力弁を調整しながら行った。
　分解処理後、槽内圧力１ＭＰａ（槽内温度１８０℃、溶液温度１８０℃）を自然冷却にて１０分冷却し、０．７３ＭＰａ（槽内温度１６５℃、溶液温度１６５℃）になった時点で、装置に装着したコンプレッサーを用いて、圧力１ＭＰａの圧縮空気を槽内にバルブを開いて導入した。圧縮空気の導入速度は、槽容積の７．５％／分とした。圧縮空気の導入を開始した後、槽内圧力が１ＭＰａを超えた時点で、排気弁を開いて槽内の気体を排出し、槽内圧力が０．７５ＭＰａ付近になった時点で排気弁を閉じた。上記手順により、槽内圧力が約０．７５～１ＭＰａの範囲内に維持されるように、圧縮空気を槽内に連続的に導入しながら槽内の気体の排出を断続的に行うことで、槽内及び溶液温度を１００℃まで冷却した。冷却に要した時間は１時間であった。冷却後、圧縮空気の導入を止め、オートクレーブの密閉扉を開けてサンプル１～３を取り出し、容器内の溶液を常温（２５℃）まで自然冷却した。
　次に、各容器内の溶液及び固形分を目開き０．２μｍの親水化ＰＴＦＥ製メンブレンフィルター（メルク－ミリポア社製、商品名：Ｏｍｎｉｐｏｒｅ　０．２μｍ　ＪＧ）を用いて、ダイアフラムポンプを用いて減圧濾過した。分離された溶液には分解された配糖体由来の糖が溶解しており、固形物には分解したスダチチンが高濃度で含まれているため、得られた固形物を２００ｃｃのガラス製ビーカに入れて、オーブンで１２０℃にて５時間乾燥して、粉末状の配糖体分解物を得た。次いで配糖体分解物をエタノールに分散させて５質量％分散液になるよう調整し、還流下６０℃で１時間処理して、エタノールにスダチチンを抽出した。その後、分散液を、目開き０．２μｍの親水化ＰＴＦＥ製メンブレンフィルター（メルク－ミリポア社製、商品名：Ｏｍｎｉｐｏｒｅ　０．２μｍ　ＪＧ）を用いて、ダイアフラムポンプを用いて減圧濾過し、スダチチン溶解液を得た。スダチチン溶解液を６０℃加温下でダイアフラムポンプを用いて真空乾燥し、粉末状のスダチチン濃縮粉末を得た。
（比較例１）
　分解処理後、自然冷却等を行うことなく、直ちに圧力弁を全開にして減圧を行ったこと以外は実施例１と同様にして配糖体分解物及びスダチチン濃縮粉末を得た。減圧速度は１８０ｋＰａ／分であった。
＜評価方法＞
（スダチチン濃縮粉末のスダチチン濃度測定）
　各実施例及び比較例で得られたスダチチン濃縮粉末のスダチチン濃度は、以下の方法で測定した。まず、スダチチン濃縮粉末０．１ｇを希釈倍率５００となるようにエタノールに溶解／分散させ、孔径０．１μｍのＰＴＦＥフィルターでろ過して、エタノール溶液を得た。このエタノール溶液について、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）により成分分析を行った。標準物質に市販のスダチチン標準精製試料を用いて検量線を作成し、それを用いてスダチチン濃縮粉末のスダチチン濃度を概算した。ＨＰＬＣ装置には、日立ハイテク製「クロムマスター」を用いた。結果を表２に示す。
（スダチチンの収率の算出）
　スダチチン濃縮粉末の質量及びスダチチン濃度から、スダチチンの収率を求めた。収率は、分解処理前のサンプル中のスダチチン及び配糖体由来スダチチンの質量の合計に対する、得られたスダチチン濃縮粉末に含まれるスダチチンの質量の割合を示す。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　分解処理後、自然冷却等を行うことなく、直ちに圧力弁を全開にして減圧した比較例１では、全てのサンプルでスダチチンの収率が５０質量％未満と低いものであった。また、減圧時に容器からサンプルが飛散していることが確認された。これに対し、実施例１では、比較例１と比較して、容器からのサンプルの飛散がほとんどなく、収率が大きく向上したことが確認された。
　１…密閉扉、２…圧力容器、３…マッフル炉、４…風路、５…ヒーター、６…クーラー、７…モーター、８…循環ファン、９…風路、１０…原料液、１１…原料容器、１２…可動台、１３…ボイラー、１４…バルブ、１５…圧力計、１６…圧力弁、１７…コンプレッサー、１８…バルブ。

Claims (16)

  1. 　フラボノイド配糖体を含む原料液をオートクレーブ内で水熱処理することで、前記フラボノイド配糖体をフラボノイドに分解する水熱処理工程と、
    　前記原料液が水熱処理されて得られた溶液を冷却する冷却工程と、を有し、
    　前記冷却工程において、圧縮気体を前記オートクレーブ内に導入することで、前記オートクレーブ内の圧力を前記溶液の飽和蒸気圧以上に維持しながら、前記溶液を冷却する、フラボノイド配糖体の分解方法。
  2. 　前記冷却工程において、前記オートクレーブ内の圧力を、前記溶液の飽和蒸気圧の１００．５％以上３００％以下の範囲内に維持する、請求項１に記載の分解方法。
  3. 　前記冷却工程において、前記圧縮気体を、前記オートクレーブの槽容積の５％／分以上２００％／分以下の速度で連続的に又は断続的に前記オートクレーブ内に導入する、請求項１又は２に記載の分解方法。
  4. 　前記圧縮気体が、空気、窒素、酸素及び二酸化炭素からなる群より選択される少なくとも１種の気体からなる、請求項１～３のいずれか一項に記載の分解方法。
  5. 　導入する前記圧縮気体の圧力を、当該圧縮気体を導入する時点での前記溶液の飽和蒸気圧の１００．５％以上３００％以下の範囲内とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の分解方法。
  6. 　前記冷却工程により、前記オートクレーブ内における前記溶液を、当該溶液の常圧下での沸点以下まで冷却する、請求項１～５のいずれか一項に記載の分解方法。
  7. 　前記水熱処理は、前記オートクレーブ内に外部から水蒸気を供給することで行われる、請求項１～６のいずれか一項に記載の分解方法。
  8. 　前記水熱処理工程において、前記オートクレーブ内の圧力が０．２～１．６ＭＰａであり、温度が１２０～２００℃である、請求項１～７のいずれか一項に記載の分解方法。
  9. 　前記フラボノイド配糖体がスダチチン配糖体及び／又はデメトキシスダチチン配糖体を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の分解方法。
  10. 　請求項１～９のいずれか一項に記載の分解方法によりフラボノイド配糖体を分解する分解工程と、
    　前記分解工程で得られた分解生成物からフラボノイドを抽出する抽出工程と、
    を含む、フラボノイドの製造方法。
  11. 　オートクレーブ内で加熱及び加圧された溶液を冷却する方法であって、
    　圧縮気体を前記オートクレーブ内に導入することで、前記オートクレーブ内の圧力を前記溶液の飽和蒸気圧以上に維持しながら、前記溶液を冷却する冷却工程を有する、オートクレーブ内での溶液の冷却方法。
  12. 　前記冷却工程において、前記オートクレーブ内の圧力を、前記溶液の飽和蒸気圧の１００．５％以上３００％以下の範囲内に維持する、請求項１１に記載の冷却方法。
  13. 　前記冷却工程において、前記圧縮気体を、前記オートクレーブの槽容積の５％／分以上２００％／分以下の速度で連続的に又は断続的に前記オートクレーブ内に導入する、請求項１１又は１２に記載の冷却方法。
  14. 　前記圧縮気体が、空気、窒素、酸素及び二酸化炭素からなる群より選択される少なくとも１種の気体からなる、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の冷却方法。
  15. 　導入する前記圧縮気体の圧力を、当該圧縮気体を導入する時点での前記溶液の飽和蒸気圧の１００．５％以上３００％以下の範囲内とする、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の冷却方法。
  16. 　前記冷却工程により、前記オートクレーブ内における前記溶液を、当該溶液の常圧下での沸点以下まで冷却する、請求項１１～１５のいずれか一項に記載の冷却方法。
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