(57)【要約】農業用原料からのサポニンの抽出および濃縮をするためのプロセス。農業用原料は、供給原料からサポニンを抽出する効率を高めるために、同供給原料の表面積を増加させることを目的とした第１の調製工程を受けることができる。サポニン抽出工程は、調製された供給原料からサポニンを抽出し、サポニンを溶液中に拡散させることができる。ｐＨ調節されたクロスフローろ過工程を使用して、サポニンを濃縮サポニン溶液に濃縮することができる。懸濁したサポニン固体を回転し濃縮するために、１つ以上のｐＨ調整された遠心分離工程を使用することができる。サポニン固体は乾燥工程を経て過剰の水分が除去され、容易に包装し輸送することができる精製サポニン生成物が生成される。
2018523651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
農業用原料からサポニンを抽出するためのプロセスであって、前記プロセスは、
前記農業用原料からサポニン抽出を行うために、同農業用原料を準備する工程と、
前記農業用原料からサポニンを抽出する工程と、
サポニンの液体形態から不溶性の懸濁した固体を除去するために抽出液体を浄化する工程と、
清澄なろ液と濃縮されたサポニン溶液を生成するために前記サポニンの液体形態をろ過する工程と、
濃縮されたサポニン溶液から懸濁したサポニン固体を分離する工程と、
懸濁したサポニン固体を乾燥させて精製したサポニン生成物を形成する工程と、を含むプロセス。
【請求項２】
農業用原料を準備する工程は、
農業用原料の表面積を増大させる工程を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
表面積を増大させる工程は、すりつぶし、スライス化、浸漬、粉砕およびそれらの組み合わせから本質的に構成される群より選択される、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
抽出する工程は、サポニンを液体形態に拡散させることによって実施される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
農業用原料からサポニンを抽出する工程は、
前記農業用原料に水を導入して、サポニンを水に拡散させて溶液を形成する工程を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
農業用原料からサポニンを抽出する工程は、
溶液を加熱する工程をさらに含む、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
農業用原料からサポニンを抽出する工程は、
溶液を浄化させて、同溶液から任意の懸濁した固体を除去する工程をさらに含む、請求項５に記載のプロセス。
【請求項８】
農業用原料からサポニンを抽出する工程は、
液体形態のｐＨを調整する工程を含む、請求項４に記載のプロセス。
【請求項９】
ｐＨを調整する工程は、
前記液体形態のｐＨが約７〜約１２のｐＨ範囲内になるように苛性ｐＨの添加によって実施される、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１０】
溶液をろ過する工程は、
清澄なろ液を濃縮されたサポニン溶液から分離するために、精密ろ過膜を用いて溶液をろ過する工程を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】
抽出する工程において使用するために清澄なろ液をリサイクルする工程をさらに含む、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
溶液内のサポニンレベルと比較して、濃縮されたサポニン溶液内のサポニンレベルを２〜１０倍濃縮させる工程を含む、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１３】
濃縮されたサポニン溶液から懸濁した固体を分離する工程は、
サポニンリッチな遠心分離液から懸濁した固体を遠心分離する工程を含む、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１４】
抽出する工程において使用するために固体をリサイクルする工程をさらに含む、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１５】
遠心分離液から懸濁したサポニン固体を遠心分離する工程は、
濃縮したサポニン溶液のｐＨが約２〜約７のｐＨ範囲内となるように酸を添加させることによって濃縮したサポニン溶液のｐＨを調整する工程をさらに含む、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１６】
酸性のサポニンリッチな遠心分離液から懸濁したサポニン固体を遠心分離する工程は、
凝集したサポニン固体を除去するために、濃縮したサポニン溶液を遠心分離する工程をさらに含む、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１７】
第２の遠心分離したサポニンリッチな濃縮物固体を乾燥する工程は、
乾燥したサポニンの最終生成物を生成するために種々の乾燥技術を使用する工程をさらに含む、請求項１６に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、農産物からサポニンを抽出するためのプロセスに関する。より詳細には、本発明は、膜および／または他の分離システムを用いてサポニンを抽出および濃縮するためのプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
サポニンは、図１に化学的に示されているように、例えば、サトウダイコン、大豆、ピーナッツ、様々の豆類、オート麦、アスパラガス、ホウレンソウ、アルファルファおよび様々の樹種を含む広範囲の植物に見出される配糖体化合物のファミリーである。サポニンは、一般に植物の貴重な部分として考慮されていない植物の部分、例えば皮、葉および根において、高濃度で見出され得る。サポニンは、例えば石鹸および発泡剤を含む様々な用途および製品に使用される。場合によっては、他の農産物、例えば炭酸飲料と共に使用するためのテンサイ糖中の残留サポニンの存在は、凝集特性のために望ましくない相互作用につながる可能性がある。
【０００３】
より最近では、サポニンは種々の健康特性について、および栄養補助食品として研究され始めている。例えば、サポニンは、抗癌およびコレステロール低下の効果を有し得、大豆およびニンニクと関係がある健康効果に寄与することが示唆されている。これらの確実な健康効果のために、サポニンの商業的抽出を可能にするプロセスを開発することが有利であろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に従うプロセスは、サポニン含有農産物からのサポニンの抽出および濃縮を可能にする。より具体的には、本発明のプロセスは、農業副産物からのサポニンの抽出および濃縮を提供する。１つの代表的な実施形態では、本発明のプロセスは、伝統的なサトウダイコン（ｓｕｇａｒｂｅｅｔ）製品、精製白糖の製造に悪影響を及ぼすことなく、サトウダイコンの葉、根および皮からサポニンを抽出することに関する。本発明に従うプロセスは、例えば、大豆、ピーナッツ、様々の豆類、オート麦、アスパラガス、ホウレンソウ、アルファルファおよび種々の樹種を含む他の農産物からサポニンを抽出するために利用することができる。
【０００５】
本発明の１つの態様では、サポニン抽出効率の向上のために表面積を増加させることを目的とした第１の調製工程を農業用原料に施すことができる。代表的な調製技術には、例えば、すりつぶし、スライス化、浸漬、粉砕およびこれらの組み合わせが含まれ得る。本発明はサポニン抽出工程をさらに含むことができ、それにより、サポニンは、調製された供給原料から抽出され、液体溶媒中に拡散される。サポニン抽出工程は、抽出効率を高めるためにｐＨ調整および加熱を含むことができる。ろ過プロセスは、ろ過工程が約７．０〜約１２．０の範囲内のｐＨで操作されるように、ろ過前の浄化および苛性ｐＨ（ｃａｕｓｔｉｃ  ｐＨ）の調整から始められ、懸濁した固体が除去される。本発明は、濃縮サポニン流をろ液流から分離するろ過工程をさらに含むことができる。ろ液流をプロセスに戻して、サポニン全体の回収率を高め、水の必要量を減らすことができる。本発明はさらに、懸濁したサポニン固体を回転除去（ｓｐｉｎ  ｏｕｔ）して濃縮する１つまたは複数の遠心分離工程を含むことができる。１つまたは複数の遠心分離工程からの任意の遠心分離液（ｃｅｎｔｒａｔｅ）も、サポニン回収率を高め、水の必要量を減らすために、プロセスにてリサイクルさせてもよい。１つまたは複数の遠心分離工程は、サポニン流のｐＨを約２．０〜約７．０の範囲に低減させるための酸性化工程を含むことができる。本発明は、遠心分離されたサポニン流から過剰の水を除去するための乾燥工程をさらに含むことができ、容易に包装して輸送することができる乾燥サポニン生成物が得られる。
【０００６】
本発明の様々な代表的な実施形態の上記概要は、本発明の例示された各実施形態またはすべての実施を説明することを意図するものではない。むしろ、実施形態は、当業者が本発明の原理および実施を評価し理解することができるように選択され、記載されている。以下の詳細な説明における図面は、これらの実施形態をより具体的に例示する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】代表的なサポニンの化学構造を示す。
【図２】本発明の一実施形態に従う農産物からのサポニンの抽出のプロセスフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、添付図面に関連して本発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明を考慮すると完全に理解することができる。
本発明は、様々な改変および代替形態が可能であるが、それらの詳細は、例として図面に示されており、詳細に記載されている。しかしながら、記載された特定の実施形態に本発明を限定する意図はないことを理解されたい。反対に、添付の特許請求の範囲によって定義されるものとして本発明の精神および範囲内に入るすべての改変、等価物、および代替物を包含することが意図されている。
【０００９】
農業副産物からサポニンを抽出するのに使用するためのサポニン抽出プロセス（１００）の一実施形態が図２に一般的に示されている。サポニン抽出プロセス（１００）は、例えば、サトウダイコンの葉、皮、および根を含む副産物または廃棄物のような種々の農業用原料（１０４）とともに利用され得る。あるいは、農業副産物（１０４）は、例えば、大豆、ピーナッツ、様々の豆類、オート麦、アスパラガス、ホウレンソウ、アルファルファおよび種々の樹種などの農産物由来であってもよい。
【００１０】
第１の調製工程（１０２）では、農業用原料（１０４）をサポニン抽出用に調製する。一般に、サポニン抽出効率を高めるために利用可能な表面積を増加させるべく農業用原料（１０４）を処理する。調製工程（１０２）は、一般に、物理的処理工程、例えば、すりつぶし（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、細断、スライス化、浸漬（ｍａｃｅｒａｔｉｎｇ）、粉砕、およびそれらの組み合わせ、を含む。調製工程（１０２）の後、実質的に表面積の量が増加した状態である調製された供給原料（１０６）は、さらなる処理ができる状態となる。
【００１１】
サポニン抽出工程（１０８）において、調製された供給原料（１０６）を水（１１１）が導入された攪拌タンク（１１０）に導入し、得られた溶液を３０℃〜２５０℃の温度範囲に加熱し、約２分〜約６００分間煮沸させる。加熱する前に、溶液が約３〜約９の調整されたｐＨを有するように酸または塩基を添加することによってｐＨを調節する。溶液の煮沸中に、サポニンを調製した供給原料（１０６）から抽出し、サポニン溶液（１１２）に導入する。
【００１２】
サポニン溶液（１１２）は次に浄化工程（１１６）において浄化器（ｃｌａｒｉｆｉｅｒ）（１１４）に送られる。浄化器（１１４）内では、サポニン溶液（１１２）から懸濁粒子が除去され、浄化サポニン溶液（１１７）および懸濁固体溶液（１１９）が形成される。
【００１３】
次に、浄化サポニン溶液（１１７）は、ｐＨ調整工程（１２０）において、ｐＨ調整タンク（１１８）に導入される。ｐＨ調整タンク（１１８）内で、浄化サポニン溶液が約７〜約１２のｐＨを有するまで塩基（１２１）、例えば水酸化ナトリウムが加えられ、ｐＨ調節サポニン溶液（１２２）が形成される。
【００１４】
ｐＨ調整サポニン溶液（１２２）は、ろ過工程（１２５）においてろ過システム（１２４）に送られる。ろ過システム（１２４）は、好ましくは、サポニン濃縮物（１２６）およびろ過された透過物（１２８）を生成するための膜ベースのクロスフローろ過システムを含む。ろ過システム（１２４）は、約０．０５ミクロン（０．０５μｍ）〜約０．２ミクロン（０．２μｍ）より大きい粒状物質を除去するようなサイズの孔を有する精密ろ過膜を利用する精密ろ過システムを含むことができる。代表的な精密ろ過膜は、例えばＰＴＦＥ（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））のような材料で製造することができ、Ｎｅｗ  Ｌｏｇｉｃ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ社（カリフォルニア州エメリービル所在）のような会社から市販されている。一般に、ｐＨ調整サポニン溶液（１２２）内のサポニンは、分子量によって測定されたとき大きすぎるので孔を通過することはできず、それにより、水が孔を通過してろ過された透過物（１２８）を形成するときにサポニンはサポニン濃縮物（１２６）中に濃縮される。ろ過された透過物（１２８）はその後、同ろ過された透過物（１２８）をサポニン抽出工程（１０８）に戻してリサイクルさせることによって、サポニン抽出工程（１００）に戻して再利用されてもよい。好ましくは、ろ過システム（１２４）は、ｐＨ調節サポニン溶液の体積（１２２）の５０％〜８０％またはそれ以上を占めるろ過された透過物の体積（１２８）を生成する。ろ過システム（１２４）の回収レベルに応じて、サポニン濃縮物（１２６）内のサポニンの濃度は、ｐＨ調整サポニン溶液（１２２）内のサポニン濃度と比較して約２〜１０倍に増加させることができる。
【００１５】
サポニン濃縮物（１２６）は、第１の遠心分離工程（１３２）において遠心分離機（１３０）に送られる。一般に、遠心分離機（１３０）は、サポニン濃縮物（１２６）から懸濁固体を回転させて（ｂｅ  ｓｐｕｎ）、第１の遠心分離濃縮サポニン遠心分離液（ｃｅｎｔｒａｔｅ）（１３４）と第１の懸濁固体流（１３６）とを形成する。第１の懸濁固体流（１３６）内の懸濁固体はサポニンを含有し得、それにより第１の懸濁固体流（１３６）をサポニン抽出プロセス（１００）でリサイクルし、戻し、そして再利用してサポニンの全体的な回収を増大させることができる。
【００１６】
次に、第１の遠心分離サポニン遠心分離液（１３４）を酸調整タンク（１３８）に導入し、同タンク（１３８）では、酸（１４０）（例えばＨＣｌ）を第１の遠心分離サポニン遠心分離液（１３４）に約２〜約７のｐＨとなるまで加え、低減されたｐＨのサポニン遠心分離溶液（１４２）を形成する。
【００１７】
低減されたｐＨのサポニン遠心分離液（１４２）は、その後、第２の遠心分離工程（１４６）において第２の遠心分離機（１４４）に送られる。一般に、第２の遠心分離機（１４４）は、凝集したサポニンリッチな固体を低減されたｐＨのサポニン遠心分離液（１４２）から回転させて、第２の遠心分離サポニンリッチな濃縮物（１４８）および第２のサポニンリーンな（ｓａｐｏｎｉｎ  ｌｅａｎ）遠心分離液流（１５０）を形成する。第２の遠心分離液流（１５０）内の遠心分離液は、サポニンを含有し得、それにより第２の遠心分離液流（１５０）をサポニン抽出プロセス（１００）においてリサイクルし、戻し、再利用してサポニンの全体的な回収を増大させることができる。
【００１８】
最後に、第２の遠心分離したサポニンリッチな濃縮物（１４８）を乾燥工程（１５４）で空気乾燥機（１５２）に送る。一般に、第２の遠心分離サポニン濃縮物（１４８）内の残留水は除去されて乾燥した精製サポニン生成物（１５６）を形成する。乾燥した精製サポニン生成物（１５６）は、サポニンサプリメントとして、または他のサポニンリッチな製品の成分として、包装および使用ができる状態となる。
【００１９】
特定の例が本明細書に図示され説明されているが、当業者であれば、同じ目的を達成するために計算された任意の構成を、示された特定の実施例と置き換えることができることを理解するであろう。この出願は、本主題の適応または変形を包含することを意図している。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその法的な均等物によって定義されることが意図される。
【図１】
2018523651.tif 000003
【図２】
2018523651.tif 000004
【国際調査報告】
2018523651.tif 000005