(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a) キサントフィルエステルを含有するオレオレジン、ケン化剤およびエタノールを含有する混合物を45〜85℃にて混合し、該混合物中にキサントフィル結晶を形成させる工程、
(b) 該混合物に熱水を加え、60〜90℃にて混合して均質な混合液とする工程、
(c) 該混合液からキサントフィル結晶を回収する工程、
を含むことを特徴とするキサントフィル結晶の製造方法。
【請求項２】
キサントフィルエステルがルテインエステルである請求項１記載の方法。
【請求項３】
キサントフィルエステルを含有するオレオレジンがマリーゴールドオレオレジンである請求項１記載の方法。
【請求項４】
ケン化剤が水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムである請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キサントフィルエステルを含有するオレオレジンからキサントフィル結晶を製造する方法に関する。キサントフィル結晶は、着色料、栄養補助食品等の原材料として有用である。
【０００２】
【従来の技術】
カロチノイドは、食品、飼料、医薬品、化粧品等の着色料として用いられている他、一重項酸素の消去、フリーラジカルの補足、免疫の増強等の作用を有する生理活性物質であるため栄養補助食品等に用いられる。
カロチノイドとしては、β−カロチン、α−カロチン、リコピン等、炭化水素のみからなるカロチンと、ルテイン、ゼアキサンチン、アスタキサンチン、カンタキサンチン等、炭化水素と酸素からなるキサントフィルとに大別することができる。
【０００３】
キサントフィルのうち、ルテインおよびゼアキサンチンはパイナップル様の黄色を呈し、ルテインは加齢性黄斑変性や白内障の発症を低減する効果のあることが報告されており、これらのキサントフィルは、着色料、栄養補助食品等の原材料として注目されつつある。
キサントフィル結晶の製造方法として、マリーゴールドオレオレジンをプロピレングリコール、水およびケン化剤と混合してケン化する方法が知られている（USP5,648,564）。しかし、この方法では、キサントフィル結晶の生成速度が遅く、かつ得られるキサントフィル結晶サイズが小さいため、キサントフィル結晶の分離、回収が難しく、また溶媒として用いるプロピレングリコールは沸点が高いため、蒸留等により回収処分することが難しい。
【０００４】
ルテイン結晶の製造方法として、ケン化されたマリーゴールドオレオレジンを用いてルテイン結晶を分離、精製して回収する方法が知られている（特開平８−９２２０５号公報）。しかし、この方法では、ルテイン結晶を形成させ、冷水とエタノールでルテイン結晶を洗浄した後、さらにヘキサン等の有機溶媒を用いてルテイン結晶を再結晶させるという煩雑な工程を必要とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、食品、飼料等に用いられるキサントフィル結晶を工業的に製造する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、(a) キサントフィルエステルを含有するオレオレジン、ケン化剤およびエタノールを含有する混合物を45〜85℃にて混合し、該混合物中にキサントフィル結晶を形成させる工程、(b) 該混合物に熱水を加え、60〜90℃にて混合して均質な混合液とする工程、
(c) 該混合液からキサントフィル結晶を回収する工程、
を含むことを特徴とするキサントフィル結晶の製造方法、ならびに該製造方法で得られるキサントフィル結晶および食用油脂を含有してなる製剤に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において、キサントフィルエステルを含有するオレオレジンは、キサントフィルエステルを含有する花、果実、葉、茎、根、樹皮等、植物体の一部または全部から、ヘキサン等の有機溶媒により抽出する方法等を用いて調製される、キサントフィルエステルを含有する固体または液体の抽出物をいう。キサントフィルエステルを含有するオレオレジンとしては、例えばルテインエステルを含有するオレオレジンがあげられる。ルテインエステルを含有するオレオレジンは、マリーゴールドの乾燥花弁からヘキサン等の有機溶媒によりルテインエステルを含有する成分を抽出した後、該抽出成分を含む溶液から有機溶媒を除去することにより、マリーゴールドオレオレジンとして取得することができる。マリーゴールドオレオレジンに含まれるルテイン、ゼアキサンチン等のキサントフィルは、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等、炭素数12〜18の脂肪酸とのモノエステル結合物またはジエステル結合物として存在する。
【０００８】
キサントフィルエステルを含有するオレオレジン（以下、単にオレオレジンともいう）、ケン化剤およびエタノールを含有する混合物を45〜85℃に加熱しながら混合することにより、該混合物中にキサントフィル結晶を形成させることができる。
以下に該工程を説明する。
オレオレジン、ケン化剤およびエタノールを含有する混合物は、オレオレジンをケン化してキサントフィル結晶を形成させるため、オレオレジン１００重量部に対して、ケン化剤を２〜１００重量部およびエタノールを３０〜１０００重量部含むように調製することが好ましい。
【０００９】
ケン化剤としては、エタノールを含む溶液中でオレオレジンをケン化できる化合物であればいずれを用いてもよいが、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムを用いることが好ましく、水酸化カリウムを用いることがさらに好ましい。
該混合物は、オレオレジンに、該オレオレジンをケン化させるのに充分量のケン化剤をエタノール溶液として加え、またはオレオレジンにエタノールを加えて攪拌しながら混合した後に該オレオレジンをケン化させるのに充分量のケン化剤を水溶液として加え、それぞれ混合することにより調製することができる。ケン化剤が水酸化カリウムの場合は、オレオレジン１００重量部に対して水酸化カリウムを1 〜20重量％含むエタノール溶液を20〜1000重量部加えるか、またはオレオレジン１００重量部に対してエタノールを30〜1000重量部加えて混合した後に10〜60重量％水酸化カリウム水溶液を3 〜1000重量部加えて、それぞれ混合することにより混合物を調製することができる。
【００１０】
該混合物中には、オレオレジンのケン化反応からキサントフィル結晶の回収までの工程を阻害せず、かつ食品製造において用いられるものであれば、例えば水など、いずれのものを含んでいてもよい。
該混合物を45〜85℃、好ましくは60〜80℃、さらに好ましくは65〜75℃にて混合すると、混合物中でのオレオレジンの分散がよく、オレオレジンのケン化反応を速やかに進行させることができ、かつ短時間に大きなキサントフィル結晶を形成させることができる。
【００１１】
混合物中にキサントフィル結晶が形成したことは、肉眼により混合物の色調、明度等の変化を観察するか、混合物から採取した試料を顕微鏡により結晶を観察することによって確認することができる。
なお、結晶が形成した後、混合物を該温度にて長時間反応させるか減圧条件下におくことによって、混合物中に含まれるエタノールを蒸発、除去させてもよい。混合物中に含まれるエタノールが30重量％以下、好ましくは20重量％以下になるまでエタノールを除去することにより、キサントフィル結晶の純度を高めることができる。
【００１２】
上記工程により調製される混合物中にはキサントフィル結晶の他、エタノール、ケン化により生成した脂肪酸に由来する石けん、アントシアニン、水溶性フラボノイド等の夾雑物が存在する。夾雑物を含有する該混合物に熱水を加え、60〜90℃で混合して均質な混合液とし、さらに該混合液からキサントフィル結晶を回収することにより、該混合物に含まれる夾雑物を分離し、キサントフィル結晶を回収することができる。
【００１３】
以下に該工程を説明する。
該混合物に、出発原料のオレオレジンに対して、重量として通常5 〜100 倍量、好ましくは5 〜40倍量の熱水を加えて60〜90℃、好ましくは75〜85℃とし、該温度を保持しながら攪拌、混合することにより、ケン化反応物の粘度を低下させ、かつケン化反応により生成した脂肪酸に由来する石けんを溶解させて、均質な混合液を調製する。なお、均質な混合液とは、全体としてほぼ均質に懸濁または分散した状態にある混合液をいう。該混合液を調製する際の温度が低いと、該混合液の粘度が高くなるためキサントフィル結晶の分離が妨げられること、石けんの水に対する溶解度が下がるためキサントフィル結晶に多量の石けんが夾雑物として残存すること等により、結晶のキサントフィル純度が下がるため好ましくない。また、キサントフィル結晶のｐＨを調整するために、均質な混合液を調製する際に、クエン酸、乳酸、酒石酸、酢酸等の有機酸、塩酸、硫酸等の無機酸等を加えてもよい。
【００１４】
均質な混合液を調製した後、減圧濾過、加圧ろ過、バスケット式遠心ろ過、遠心分離、連続遠心分離等の方法を用いることにより、該混合液からキサントフィル結晶を、水溶性のケン化剤、エタノール、石けん、アントシアニン、水溶性フラボノイド等から分離して、回収することができる。
回収されたキサントフィル結晶は、そのまま用いてもよいが、熱水による洗浄工程をさらに１回から数回繰り返して得られるものを用いてもよい。しかし、熱水による洗浄工程を繰返しすぎると、該結晶の歩留まりが低下するため好ましくない。
【００１５】
上記方法により得られたキサントフィル結晶は、そのまま用いてもよいが、通常は凍結真空乾燥、真空乾燥、低温常圧乾燥等により乾燥させ、5重量%以下の水分を含むキサントフィル結晶として用いることが好ましい。
本発明の方法により製造されるキサントフィル結晶としては、キサントフィルエステルを含有するオレオレジンとしてマリーゴールドオレオレジンを用いて製造されるキサントフィル結晶を例示することができる。マリーゴールドオレオレジンを用いた場合、キサントフィル純度が60〜90％であるキサントフィル結晶が通常得られる。なお、該結晶は、キサントフィルのうち、90〜99重量％がオールトランスルテイン、1 〜10重量％がオールトランスゼアキサンチン、シス型ルテイン等が痕跡量である組成を有する結晶として得られる。さらに、該結晶の歩留まりは、分離方法、洗浄回数等にも影響されるが、通常は60〜85％程度である。
【００１６】
本発明の方法により、比較的大きなキサントフィル結晶が製造される。本発明で得られる結晶は長方形状のものが多く、長辺の長さが100μｍ以上の結晶が多数存在し、200μmを超えるものも存在し、最大約250μm程度に達する結晶も認められる。また、本発明の方法により製造されるキサントフィル結晶中には、洗浄できなかった脂肪酸石けんや脂肪酸などの不純物をわずかに含むが、ヘキサン等の毒性のある有機溶媒を使用してないので、食品、飼料の原材料としては安全性の高いものである。
【００１７】
本発明の方法により製造されたキサントフィル結晶は、そのまま着色料、栄養補助剤等の原材料として使用できるが、該結晶と食用油脂を含有してなる製剤（以下、本発明の製剤という）の製造に使用することもできる。
本発明の製剤は、本発明の方法により製造されたキサントフィル結晶を食用油脂中に分散または懸濁することにより製造することができる。この際に、コロイドミル、ボールミル、ロールミル、ホモジナイザー等を用いて粉砕処理を行うと、該結晶が食用油脂中で均質に分散され、低粘度である製剤が製造できるため好ましい。本発明の製剤は、食品、飼料等に用いられるものであれば、例えばトコフェロール等の抗酸化剤等を添加剤として含んでいてもよい。本発明の製剤中のキサントフィル含有率は、1〜40重量％であることが好ましい。
【００１８】
食用油脂としては、大豆油、ナタネ油、コーン油、オリーブ油、ヤシ油、ピーナッツ油、サフラワー油、ヒマワリ油、米油等の植物油脂、牛脂、豚脂、魚油等の動植物油脂、炭素数6 〜12の中鎖飽和脂肪酸トリグリセリド（ＭＣＴ）等の加工食用油脂等を、単独または組み合わせて用いることができる。
本発明の製剤は、着色料、栄養補助食品等の原材料として用いられる。
以下に実施例を示す。
【実施例】
【００１９】
実施例1
マリーゴールドオレオレジン（キサントフィルを約10重量％含有、エクアドルINEXA 社製）100gに水酸化カリウムを10%(w/v)含むエタノール溶液を200ml 加えて、マグネチックスターラーにて攪拌しながら65〜70℃でケン化反応を行った。反応開始約２０分後、茶色の混合液中に明るいオレンジ色で光る部分が観察された。この時の混合液を顕微鏡で観察した結果、キサントフィル結晶が観察された。
【００２０】
反応の開始約３０分後、75〜80℃に昇温し、さらに約１時間反応させ、混合物中から大部分のエタノールを除去し、混合物を150g得た。反応終了時の結晶サイズは最大約250 μm であった。反応終了後、混合物に80℃の熱水を2000ml加え、75〜80℃に保持しながら混合し、充分に均質化した混合液を調製した。該混合液をブフナーロートにろ紙（TOYO No.5A、アドバンテック社製）をしいて、吸引ろ過した。ろ紙上に回収されたキサントフィル結晶に、80℃の熱水を2000ml注いで洗浄した後、該結晶を常圧下、40℃で一晩乾燥した。この結果、水分量は１重量％以下であるキサントフィル結晶が8.7g得られた。
該結晶を約50mgとり、これを試料として精秤した後ジオキサンを加えて100mlの溶液とした。得られた溶液1ml にエタノールを加えて100ml とした。この溶液の445nm における吸光度を測定し、ルテインのエタノール中での分子吸光係数E1%1cm=2550(波長445nm)より次式から結晶中のキサントフィル純度を算出した。
キサントフィル純度＝（OD445×100 ×100 ）／（2550×試料重量(g) ）
その結果、結晶中のキサントフィル純度は84.7%であった。また、この値からキサントフィルの歩留まりは73.7％と算出された。
また、キサントフィル結晶を高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）により分析した結果、結晶中のキサントフィルのうち、91.6重量％がオールトランスルテイン、6.6 重量％がオールトランスゼアキサンチン、1.8重量％がシス型のルテイン等であった。
【００２１】
なお、ＨＰＬＣ分析は以下の条件にて行った。
ＨＰＬＣ装置：SHIMADZU  LC-10A
流速：1ml/分
移動相：０〜６分はメタノールのみ、6 〜10分は2-プロパノール濃度を５％(v/v) になるまで上げる、10〜15分は2-プロパノール濃度を５％に維持、15〜25分は2-プロパノール濃度を25％まで上げる、25〜30分は2-プロパノール濃度を50％まで上げる、30〜40分は2-プロパノール濃度を75％、ヘキサン濃度を25％まで上げ、メタノール濃度を０％まで下げる、40〜50分は2-プロパノール濃度を75％、ヘキサン濃度を25％に維持する、50〜60分はメタノールのみ
カラム：YMC  PACK  C30逆相カラム（4.6 ×250mm 、粒径5 μm ）
カラム温度：28℃
検出器：SHIMADZU  SPD-10A （UV  DETECTOR）
検出波長：450nm
サンプル注入量：10μl
キサントフィルの標品：オールトランスルテイン（Sigma 社）、オールトランスゼアキサンチン（Apin Chemicals社製）
得られた結晶を中鎖飽和脂肪酸トリグリセリド（以下、ＭＣＴと略記する）26.4g と混合し、キサントフィル結晶ＭＣＴ懸濁液を35.1g 得た。該結晶懸濁液中のキサントフィル含有率は、試料をキサントフィル結晶を約50mgに代えて結晶懸濁液を約0.1gとする以外はキサントフィル純度と同様の方法を用いて算出した結果、20.2重量％であった。
【００２２】
実施例２
ケン化反応の開始３０分後、エタノールを除去する工程なしに、混合物に80℃の熱水を2000ml加える以外は実施例１と同様の方法を用いて、キサントフィル結晶を製造した。その結果、キサントフィル結晶が11.1g 得られた。キサントフィル純度および歩留まりを、実施例１と同様の方法を用いて算出した結果、それぞれ66.3％および73.4％であった。
【００２３】
実施例3
マリーゴールドオレオレジン（キサントフィルを約10重量％含有、エクアドルINEXA 社製）100gにエタノール100ml を加え、75℃でマグネチックスターラーにて撹拌し、混合、分散させた。混合物に55重量％水酸化カリウム水溶液を40g ゆっくりと添加した後に75℃に保持しながら30分間ケン化反応を行った。反応終了時の結晶サイズは最大約250 μm であった。反応終了後、混合物に80℃の熱水を2000ml加え、75〜80℃に保持しながら混合し、充分に均質化した混合液を調製した。該混合液を実施例１記載の方法により減圧ろ過した。ろ紙上に回収されたキサントフィル結晶に80℃の熱水を2000ml注いで洗浄した後、該結晶を常圧下、40℃で一晩乾燥した。この結果、キサントフィル結晶が8.9g得られた。キサントフィルの純度および歩留まりを、実施例１と同様の方法を用いて算出した結果、それぞれ84.1％および75.1％であった。
【００２４】
実施例４
マリーゴールドオレオレジン（キサントフィルを約10重量％含有、エクアドルINEXA 社製）50kgにエタノール50L を加えて、撹拌羽根（タイプIK；株式会社東芝製）を用いて1400rpm、75℃で攪拌して混合した。混合物に55％(w/v) 水酸化カリウム水溶液20kgをゆっくりと添加し、75℃に保持しながら攪拌してケン化反応を行った。反応開始約６分後、茶色の混合液中に明るいオレンジ色で光る部分が観察された。この時の混合液を顕微鏡で観察した結果、キサントフィル結晶が確認された。結晶の形成が確認された後、さらに30分間攪拌しながらケン化反応を行った。反応終了時の結晶サイズは最大約250 μm であった。反応終了後、混合物に80℃の熱水を1250L 加え、さらに加熱して80〜85℃に保持しながら混合し、さらに25％(w/v) 含むクエン酸水溶液を24kg加え、充分に均質化した混合液を調製した。該混合液中のキサントフィル結晶をシャープレス型超遠心機（Ｓ型超遠心分離機：株式会社喜商製）を用いて400L／時の処理速度で結晶を分離、回収した。回収した結晶ケーキ12.08kg を凍結真空乾燥機（DE4072型、日本真空技術株式会社製）を用いて凍結乾燥した。その結果、水分を0.5重量％含むキサントフィル結晶が4.30kg得られた。キサントフィルの純度および歩留まりを、実施例１と同様の方法を用いて算出した結果、それぞれ77.7％および歩留まりは66.8％であった。また、該結晶を実施例１と同様の方法を用いてＨＰＬＣにより分析した結果、結晶中のキサントフィルのうち、92.0重量％がオールトランスルテイン、5.6重量％がオールトランスゼアキサンチン、2.4重量％がシス型のルテイン等であった。
【００２５】
得られた結晶にＭＣＴを11.46kg 加えてよく混合した後、コロイドミル（スーパーマスコロイダー：増幸産業株式会社製）に通して結晶を粉砕し、キサントフィル結晶ＭＣＴ懸濁液を15.63kg 得た。該結晶懸濁液中のキサントフィル含有率は、実施例１と同様の方法を用いて算出した結果、21.0重量％であった。
【００２６】
比較例１
マリーゴールドオレオレジン（キサントフィルを約10重量％含有、エクアドルINEXA 社製）100gを65℃に加熱して充分に軟化させた後、これに60℃に加熱した10％(w/v) 水酸化カリウム水溶液2500g をゆっくりと添加した後に70℃に昇温し、撹拌しながらケン化反応を行った。反応開始１時間後、混合物中のキサントフィル量を実施例１と同様の方法を用いてＨＰＬＣにより分析したところ、ケン化率は６％であった。また、顕微鏡で観察した結果、オレオレジンの固まりしか確認されず、キサントフィル結晶の形成は確認できなかった。また、反応開始５時間後まで、混合物中にキサントフィル結晶の形成は全く確認できなかった。
【００２７】
比較例2
マリーゴールドオレオレジン（キサントフィルを約10重量％含有、エクアドルINEXA 社製）100gにプロピレングリコールを100g加えてマグネチックスターラーにて攪拌しながら、55℃で混合した。混合物に45％(w/v) 水酸化カリウム水溶液95g をゆっくりと添加した後に70℃に昇温し、撹拌しながら６時間ケン化反応を行った。反応開始３時間後に結晶が生成し始め、その後徐々に結晶が増加した。反応終了時の結晶サイズは最大で約50μmと小さいものであった。反応終了後、混合物に70〜80℃の熱水を2000ml加え、70〜80℃に保持しながら混合し、充分に均質化した混合液を調製した。該混合液を実施例１と同様の方法を用いて減圧ろ過した。ろ紙上に回収されたキサントフィル結晶に80℃の熱水を2000ml注いで洗浄した後、該結晶を常圧下、40℃で一晩乾燥した。この結果、キサントフィル結晶が9.9g得られた。キサントフィル純度および歩留まりを、実施例１と同様の方法を用いて算出した結果、それぞれ77.8% および77.3% であった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、食品、飼料等に用いられるキサントフィル結晶を工業的に製造する方法を提供することができる。