使用綠色溶劑從唇形科草本植物中產生和分離水溶性和油溶性抗氧化矯味組分的簡單方法

2023-06-13 07:43:16 1

專利名稱：使用綠色溶劑從唇形科草本植物中產生和分離水溶性和油溶性抗氧化矯味組分的簡單方法
使用綠色溶劑從唇形科草本植物中產生和分離水溶性和油溶性抗氧化矯味組分的簡單方法
背景技術：
本發明涉及用於製備水溶性和油溶性抗氧化劑組分的方法，所述組分經使用醇和水以單次提取從唇形科(Labiatae)草本植物中一同提取出，繼以簡單但有效的純化步驟，該純化步驟使主要含迷迭香酸的水溶性抗氧化級分與主要含鼠尾草酸和鼠尾草酚的抗氧化級分分離，而無需繁瑣的酸/鹼分配(partitioning)步驟。用於保護食品不受氧化有害影響的物質常常加入食品並且稱為抗氧化劑或穩定齊 。這些物質可以天然或合成方式取得，但用戶一般更喜歡來自天然源的那些材料。迷迭香(Rosmarinus officinalis)自古代起就已用於烹飪應用並且對其抗氧化活性的報導可追溯到1950年代(Chipault等人，1956)。對乾燥迷迭香、迷迭香油樹脂、迷迭香提取物和迷迭香中的個別活性抗氧化分子(鼠尾草酸、鼠尾草酚、表迷迭香酚(epirosmanol)、異迷迭香酹、甲基_表迷迭香酹、迷迭香酹(rosmanol)、rosmanidiphenol、迷迭香酸、迷迭香醌(rosmariquinone) 和烏索酸)在各種食品系統中的效力有超過250個報導(Etter, 2004)。迷迭香中最豐富的個別抗氧化成分是水溶性的酚酸、迷迭香酸和可分散於油內的二萜類化合物、鼠尾草酸。由於迷迭香酸的高極性，其提取最常用的方法涉及優選在移除脂肪(也稱為除油或脫脂)、脫油(移除芳香物)或甚至用較小極性溶劑首先提取鼠尾草酸和類似極性的化合物之後，在用極性溶劑再提取以獲得水溶性級分中的迷迭香酸之前，使用水(根據美國專利N0.4，354，035)、或高極性溶劑混合物。另一方面，除了超臨界CO2提取之外(Chen等人，1992 ;Baskan等人，2007年，美國專利N0.5，256，700)，優選用極性小於水的有機溶劑例如甲醇、丙酮、石油醚和己烷，提取類似極性的鼠尾草酸、鼠尾草酚和其他迷迭香組分。本發明的目的為提供一種使用「綠色」(即環境友好)的單步驟提取來從唇形科植物中提取抗氧化矯味組分的方法，從而獲得迷迭香酸(水溶性)和鼠尾草酸(在高PH值下為水溶性，並且可分散於油內)的可接受產率。隨後，本發明的目的為解決將水溶性級分與鼠尾草酸級分分離的問題，無需繁瑣、昂貴和困難的稱重、分離和純化處理步驟。我們發現，唇形科草本植物可以用某些比率的乙醇/水混合物來提取以按可接受產率提供迷迭香酸和鼠尾草酸。將提取後溶液的溶劑部分蒸餾，達到在其中含鼠尾草酸級分可以意外地通過簡單過濾而與水溶性級分(主要含有迷迭香酸)分離的程度。蒸餾乙醇/水溶液以降低PH並將相關的乙醇濃度降低到約0%到35%的乙醇水平(並因此增加水濃度)，導致溶液中鼠尾草酸級分和水溶性級分的濃度同時逐漸提高。在提取過程的該點處，鼠尾草酸從溶液中沉澱，從而通過簡單過濾該溶液獲得鼠尾草酸級分。在過濾該鼠尾草酸沉澱物之後，包含迷迭香酸的水溶性級分留在該溶液中。因此，本發明的方法提供鼠尾草酸的容易的離析，該方法提供優於用於離析鼠尾草酸的常規技術的改善，所述常規技術可以涵蓋以下繁瑣步驟:添加酸/鹼以將鼠尾草酸轉移入和轉移出水相，或移除溶劑以完成提取物的乾燥並隨後用非極性溶劑再提取鼠尾草酸，或溶劑/溶劑分配，或將鼠尾草酸吸附到樹脂上然後選擇性地用合適溶劑提取它。發明概述本發明提供一種提取和分離來源於唇形科草本植物的水溶性和油溶性天然抗氧化矯味組分的方法，各組分基於它們的水或油溶解度可用於摻入特定食品、飲料、營養補充物和化妝品以便增強食品、飲料或化妝品的穩定性。當仔細閱讀不以任何方式限制的描述性實例時，本發明的其他目的、特徵和優點將變得明顯。因此，我們相信我們的發明所包含的可以尤其歸納為以下內容:一種從唇形科草本植物產生分別包含迷迭香酸和鼠尾草酸的水溶性和油溶性植物提取物級分的方法，其包含以下步驟:a)使所述唇形科草本植物與包含約50%_90%乙醇的溶劑接觸；b)過濾以獲得包含油溶性和水溶性植物提取物級分的溶液；c)在真空下從步 驟b)的所述溶液中移除50%_97%的所述溶劑，直至乙醇水平降至約0%-35%，並且pH同時降至約3-5 ；d)分離步驟c)中所得的固體和液體級分，並且任選地，進一步純化包含鼠尾草酸和鼠尾草酚的所述固體級分；和e)從所述液體級分中移除殘餘水和乙醇以提供包含迷迭香酸的第二固體級分，並且任選地，進一步純化所述第二固體級分，這種方法,其中所述唇形科草本植物為迷迭香(Rosmarinus officinalis),這種方法，其中迷迭香酸水溶性級分和/或鼠尾草酸級分通過本領域已知的方法進一步純化，這種方法，其中在步驟a)處添加脫色劑以移除不需要的顏色，這種方法，其中所述水溶性和油溶性植物提取物級分經受去味步驟以去除不需要的味道和/或芳香組分。本發明還涉及一種水溶性和/或油溶性植物提取物級分，所述水溶性和/或油溶性植物提取物級分還包含來源於可食用香料、水果和/或蔬菜的一種或多種抗氧化劑成分。本發明還涉及一種穩定化的食品、飲料、化妝品和/或營養補充物，其包含水溶性和/或油溶性植物提取物級分，和任選地自由基清除劑、金屬螯合劑、輔助抗氧化劑、猝滅齊 、和/或抗氧化劑再生劑類型的合成和/或天然抗氧化劑。


圖1移除溶劑的質量和pH之間的圖解相關性。發明詳述我們發現，可用於穩定食品、化妝品、飲料和營養補充物的抗氧化的天然矯味組分可以通過用乙醇/水的混合物提取唇形科草本植物如迷迭香(Rosmarinus officinalis)來製備，其中乙醇在水溶液中以約40%-90%乙醇的濃度存在，包括以75%-85%的濃度存在，或以80%的濃度存在(較少的乙醇產生較高的迷迭香酸和較低的鼠尾草酸，而較多的乙醇則潛在地產生較高的鼠尾草酸和較低的迷迭香酸)。提取介質中乙醇的濃度對被提取的其他成分的水平有主要影響，所述其他組分的水平又對抗氧化成分在從初始油水混合物中分離時的純度有影響。越高水平的乙醇將提取越高水平的生物質成分如烏索酸、樺木酸和石竹素。越高水平的水將提取越高水平的糖和其他水溶性成分。這些差異可以付諸實踐使用並且步驟可以併入整個方法，以在需要時，除了油和水溶性抗氧化成分之外，離析這些其他的生物質成分。例如，可以在溫度20°C -75°C>22°C _55°C下、或在溫度25°C _35°C下，使植物生物質接觸提取溶劑10分鐘至24小時，包括20分鐘至5小時，且包括30分鐘至3小時。提取後，蒸餾出50%-90%的含有粗提物的提取溶劑，例如，蒸餾出70%-95%的含有粗提物的提取溶劑，或蒸餾出90%的含有粗提物的提取溶劑。鼠尾草酸級分開始沉澱並且可以在pH自發地降低至低於5.5時被收集；當pH達到低於5.0的值，包括當pH值低於4.5時，其被收集。鼠尾草酸和鼠尾草酚級分被從含有水溶性級分(由迷迭香酸和來自粗提物的其他水溶性組分組成)的溶液中過濾和移除，並可被風乾、真空乾燥或加熱乾燥。或者，鼠尾草酸級分可以通過本領域已知的方法進一步純化，例如再結晶或研製，或轉移到食品級載體中，如丙二醇和/或卵磷脂和/或植物油和/或本領域承認的任何其他載體。通過噴霧乾燥、真空乾燥、風乾、或分配入有機溶劑(以便通過酸/鹼化學進一步純化)或直接分配入載體如丙二醇和/或甘油和/或本領域承認的任何其他食品級載體，從水溶液(濾液)中回收水溶性級分。本發明的要素有賴於發生在同一過程的以下因素的組合: 提取溶劑(乙醇/水)，其允許以可接受產率提取鼠尾草酸和迷迭香酸(通常，後者用水或高極性溶劑提取，並且前者用較低極性或非極性溶劑提取)。.從鼠尾草酸級分中分離水溶性級分的可行性的出乎意外的容易，這允許基於意在使用各級分的體系的極性，對各級分進行不同的應用。 鼠尾草酸級分的沉澱，在部分移除溶劑之後，由於粗提物濃度增加、乙醇水平下降與PH同時自發降低的結合，發生該沉澱。因此，不需要本領域通常採用的一系列繁瑣處
理步驟。
實施例實施例1.用20%乙醇水溶液從迷迭香中提取鼠尾草酸和迷迭香酸。溶劑(0.5L的20%乙醇和80%水)加入IOOg乾燥迷迭香葉，並且在環境溫度(室溫)下攪拌該混合物30分鐘。過濾該溶液並且分離和丟棄生物質。濾液在減壓下(在真空下)在60°C下經受溶劑移除，直至在溶劑中 20%粗提物的濃度下，pH降低值達到4.2並且溶液的質量同時降低90%。過濾該溶液，並且於60°C乾燥固體以產出鼠尾草酸純度為25%和鼠尾草酸產率為77%的固體。在減壓下在於70°C蒸發該濾液至乾燥，以產出迷迭香酸純度為9%和迷迭香酸產率為69%的固體。優選地在提取之前磨碎乾燥迷迭香葉。實施例2.pH自發下降導致容易從含有剩餘水溶性級分的溶液中離析鼠尾草酸級分。重複若干次實驗以便在減壓下於60-70°C移除溶劑期間，記錄提取溶液的pH下降。圖1示出移除溶劑的質量與酸性的逐漸自發提高增加之間的圖解相關性。最終，這種酸性的變化，與提取物濃度的增加和乙醇水平下降結合，使得可從留在溶液中的粗提物其餘部分中真空過濾出鼠尾草酸級分。實施例3.迷迭香酸水溶性級分和/或鼠尾草酸級分的純化
通過將實施例1的鼠尾草酸級分接下去再溶解在乙酸乙酯中並通過過濾重複地除去不溶物使其進一步純化。通過使用磷酸將pH降低至約1-2，並通過用乙酸乙酯提取來離析迷迭香酸，進一步純化實施例1的迷迭香酸級分。實施例4.使用脫色劑減少色彩。通過將其再溶解在脫色碳的6%溶液中，使實施例1的鼠尾草酸級分進一步脫色，然後過濾以移除所述脫色碳，並且移除過量溶劑以獲得葉綠素水平低於500ppm的乾燥鼠尾草酸級分。或者，可以2-20%水平將碳加入提取混合物，並且在生物質過濾步驟期間移除所述碳。實施例5.使抗氧化鼠尾草酸級分和/或水溶性迷迭香酸級分去味。通過將實施例1的抗氧化劑級分溶解於水中，並在減壓下於約75°C通過乾燥移除水，降低芳香和迷迭香味水平。實施例6.包含來源於可食用香料、水果和/或蔬菜的額外抗氧化劑成分的製劑。結合茶提取物來配製實施例1的抗氧化劑級分，以便在具有不同物理-化學性質的多個相(即水對油)的體系中提供抗氧化保護，其中具有不同物理-化學性質(即極性)和官能性(即自由基清除對金屬螯合)的抗氧化劑將最有益。實施例7.與其他天然和合成抗氧化劑組合。使用實施例1的抗氧化劑級分添加合成抗氧化劑(BHA/BHT,比率1:1)和天然抗氧化劑(生育酹)，配製意式香腸(Italian sausage),但是BHA/BHT (200ppm,基於脂肪含量計)和生育酚(300ppm，基於脂肪含量計)的劑量與USDA法定限制允許的一樣高。參考文獻Chipault J H, Mizuno G R, Hawkins J M&Lundberg W O (1956), The AntioxidantProperties of Natural Spices, Journal of Food Science,17，46-55.
Etter S C(2004)，Rosmarinus Officinalis as an Antioxidant, Journal ofHerbs,Spices&Medicinal Plants, 11，121-159.
Cologne B Cj Kottingenj K K (1982)，Process for Isolating Rosmarinic Acidfrom Plants, U.S.Patent4，354，035，Oct.12Aeschbach R，Philippossian (1993)，Carnosic Acid Obtention and Uses, U.S.Patent5，256，700，0ct2權利要求
1.一種從唇形科草本植物產生分別包含迷迭香酸和鼠尾草酸的水溶性和油溶性植物提取物級分的方法，其包含以下步驟: a.使所述唇形科草本植物與包含約50%-90%乙醇的溶劑接觸至少30分鐘； b.過濾以獲得包含油溶性和水溶性植物提取物級分的溶液； c.在真空下從步驟b)的所述溶液中移除50%-97%的所述溶劑，直至乙醇水平降至約0%-35%並且pH同時降至約3-5 ； d.分離步驟c)中所得的固體和液體級分，並且任選地，進一步純化包含鼠尾草酸和鼠尾草酚的所述固體級分；和 e.從所述液體級分中移除殘餘水和乙醇以提供包含迷迭香酸的第二固體級分，並且任選地，進一步純化所述第二固體級分。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述唇形科草本植物為迷迭香(Rosmarinusofficinalis)。
3.根據權利要求1所述的方法，其中迷迭香酸水溶性級分和/或鼠尾草酸級分通過本領域已知的方法進一步純化。
4.根據權利要求1所述的方法，其中在步驟a)處添加脫色劑以移除不需要的顏色。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述水溶性和油溶性植物提取物級分經受去味步驟以去除不需要的味道和/或芳香組分。
6.一種通過權利要求1所述的方法獲得的水溶性和/或油溶性植物提取物級分，還包含來源於可食用香料、水果和/或蔬菜的一種或多種抗氧化劑成分。
7.一種穩定化的食品、飲料、化妝品和/或營養補充物，其包含通過權利要求1所述的方法獲得的水溶性和/或油溶性植物提取物級分，以及任選地，自由基清除劑、金屬螯合齊U、輔助抗氧化劑、猝滅劑、和/或抗氧化劑再生劑類型的合成和/或天然抗氧化劑。
全文摘要
用於製備水溶性和油溶性抗氧化劑組分的方法，所述組分經使用醇和水溶劑以單次提取從唇形科(Labiatae)草本植物中一同提取出，繼以簡單但有效的純化步驟，該純化步驟使主要含迷迭香酸的水溶性抗氧化級分與主要含鼠尾草酸和鼠尾草酚的抗氧化級分分離，而無需繁瑣的酸/鹼分配步驟。
文檔編號B01D11/02GK103189116SQ201180051416
公開日2013年7月3日 申請日期2011年10月25日 優先權日2010年10月25日
發明者R·納哈斯, E·巴倫, G·S·雷豪特 申請人:卡拉馬祖控股股份有限公司