(57)【要約】本発明は有機化学および天然物化学の分野に属する。本発明は、様々な天然物中または合成混合物中のジヒドロキシカロテノイドからのモノヒドロキシカロテノイドの精製、同時抽出、および分離のための効率的な方法に関する。同様に、当該方法は、天然物およびその含油樹脂中またはその合成混合物中のエステル化モノヒドロキシカロテノイドおよびジヒドロキシカロテノイドの同時抽出、鹸化、および分離に適用することもできる。したがって、(3R)-β-クリプトキサンチンおよび(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンなどのエステル化および非エステル化モノヒドロキシカロテノイドを、様々な植物中または合成混合物中で見られる(3R,3'R,6'R)-ルテインおよび(3R,3'R)-ゼアキサンチンなどの、対応するジヒドロキシカロテノイドから効率的に分離することができる。2016520084.tif 000004
2016520084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む、少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドエステルから少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルを少なくとも部分的に分離する方法：
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルを富化したアルコール溶液を得るために、アルコールを用いて少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルと少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドエステルとの混合物から少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルを連続的に抽出する工程。
【請求項２】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルを富化した残渣を得るために、前記アルコール溶液を濃縮する工程をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項３】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルを富化したアルコール溶液を得るために、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステル残渣がアルコールを用いたさらなる連続抽出に供される、請求項2記載の方法。
【請求項４】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルをさらに富化した残渣を得るために、前記アルコール溶液を濃縮する工程をさらに含む、請求項3記載の方法。
【請求項５】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドを得るために、前記少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルをさらに富化した残渣を鹸化に供する工程をさらに含む、請求項4記載の方法。
【請求項６】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルを富化した溶液の結晶化をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
前記結晶化が溶媒中で起き、該溶媒が炭化水素とアルコールとのまたはアセトンとアルコールとの混合物である、請求項6記載の方法。
【請求項８】
連続抽出がソックスレー抽出によって行われる、請求項1〜7のいずれか一項記載の方法。
【請求項９】
連続抽出が鹸化と同時に行われる、請求項1〜8のいずれか一項記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルと少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドエステルとの前記混合物がマリーゴールドの花弁に存在する、請求項1〜9のいずれか一項記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルと少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドエステルとの前記混合物がクコ(Chinese Lycium mill)に存在する、請求項1〜9のいずれか一項記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルが(3R)-β-クリプトキサンチンエステルである、請求項1〜11のいずれか一項記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルが(3R)-β-クリプトキサンチンエステルであり、少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドエステルが(3R,3'R)-ゼアキサンチンエステルである、請求項1〜12のいずれか一項記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルが(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンエステルであり、少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドエステルが(3R,3'R,6'R)-ルテインエステルである、請求項1〜11のいずれか一項記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドが(3R)-β-クリプトキサンチンである、請求項5記載の方法。
【請求項１６】
アルコールが、メタノール、エタノール、または2-プロパノールである、請求項1〜15のいずれか一項記載の方法。
【請求項１７】
エステルが、ミリスタート、パルミタート、アセタート、またはこれらの混合物である、請求項1〜16のいずれか一項記載の方法。
【請求項１８】
以下の工程を含む、少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドから少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドを少なくとも部分的に分離する方法：
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドを富化した炭化水素溶液を得るために、炭化水素を用いて少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドと少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドとの混合物から少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドを連続的に抽出する工程。
【請求項１９】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドを富化した残渣を得るために、前記炭化水素溶液を濃縮する工程をさらに含む、請求項18記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドを富化した炭化水素溶液を得るために、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイド残渣が炭化水素を用いたさらなる連続抽出に供される、請求項19記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドをさらに富化した残渣を得るために、前記炭化水素溶液を濃縮する工程をさらに含む、請求項20記載の方法。
【請求項２２】
連続抽出がソックスレー抽出により行われる、請求項18〜21のいずれか一項記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドが(3R)-β-クリプトキサンチンであり、少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドが(3R,3'R)-ゼアキサンチンである、請求項18〜22のいずれか一項記載の方法。
【請求項２４】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドが(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンであり、少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドが(3R,3'R,6'R)-ルテインである、請求項18〜22のいずれか一項記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドが(3R)-β-クリプトキサンチンである、請求項18〜22のいずれか一項記載の方法。
【請求項２６】
炭化水素がペンタンまたはヘキサンである、請求項18〜25のいずれか一項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は有機化学および天然物化学の分野に属する。本発明は、様々な天然物中または合成混合物中のジヒドロキシカロテノイドからのモノヒドロキシカロテノイドの精製、同時抽出、および分離のための効率的な方法に関する。同様に、当該方法は、天然物およびその含油樹脂中またはその合成混合物中のエステル化モノヒドロキシカロテノイドおよびジヒドロキシカロテノイドの同時抽出、鹸化、および分離に適用することもできる。したがって、(3R)-β-クリプトキサンチンおよび(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンなどのエステル化および非エステル化モノヒドロキシカロテノイドを、様々な植物中または合成混合物中で見られる(3R,3'R,6'R)-ルテインおよび(3R,3'R)-ゼアキサンチンなどの、対応するジヒドロキシカロテノイドから効率的に分離することができる。
【背景技術】
【０００２】
(3R)-β-クリプトキサンチン、(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン、(3R,3'R,6'R)-ルテイン、および(3R,3'R)-ゼアキサンチンは、ヒトの血清、母乳、主要臓器、および組織において見られる12種の主要な食事性カロテノイドに包含される。癌、加齢黄斑変性症、および心疾患などの慢性疾患の予防におけるカロテノイドの生物学的活性に鑑み、広範な精製カロテノイドを工業的に生産することは非常に重要である。植物および合成混合物からこれらのカロテノイドを抽出しかつ単離するための方法が多数報告されている。しかしながら、これらの方法のいずれによっても、精製されるカロテノイド生成物は様々な組成のモノおよびジヒドロキシカロテノイドの混合物からなる。したがって、これまで、植物または合成混合物からのこれらのカロテノイドの同時抽出、鹸化、分離、および精製を可能にする方法は報告されていない。ほとんどの場合、これらのカロテノイドは、ミリスチン酸およびパルミチン酸などの脂肪酸とのエステル化形態で植物および天然物中に存在する。モノヒドロキシカロテノイドである(3R)-β-クリプトキサンチンおよび(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンならびにジヒドロキシカロテノイドである(3R,3'R,6'R)-ルテインおよび(3R,3'R)-ゼアキサンチンの化学構造を図1に示す。これらのカロテノイドからの部分合成によって典型的に調製されるこれらのカロテノイドのモノおよびジアセタートの化学構造も図1に示す。
【０００３】
植物をまず抽出して含油樹脂を得、続いて鹸化して非エステル化形態のこれらのカロテノイドをもたらすという方法が、多数報告されている。次いで、非エステル化形態のこれらのカロテノイドは、栄養補給剤として使用するために結晶化および精製に供される。しかしながら、これらの精製カロテノイドは、様々な組成のモノおよびジヒドロキシカロテノイドからなる。例えば、主に(3R,3'R,6'R)-ルテインに富む植物は微量の(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンも有し、(3R,3'R)-ゼアキサンチンの多い植物は少量の(3R)-β-クリプトキサンチンを含む。
【０００４】
モノおよびジヒドロキシカロテノイドは、栄養学的な利点に関しては異なった生物学的活性を示すので、これらの個々のカロテノイドをそれぞれ分離することは非常に重要である。本発明は、ジヒドロキシカロテノイドからのモノヒドロキシカロテノイドの精製、同時抽出、および鹸化のための、ならびに分離のための効率的な方法を記載するものである。
【発明の概要】
【０００５】
いくつかの態様では、本発明は、少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドエステルから少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルを少なくとも部分的に分離する方法であって、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルを富化したアルコール溶液を得るために、アルコールを用いて少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルと少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドエステルとの混合物から少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルを連続的に抽出する工程を含む、方法を提供する。
【０００６】
いくつかの態様では、方法は、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルを富化した残渣を得るために、アルコール溶液を濃縮する工程をさらに含む。
【０００７】
いくつかの態様では、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルを富化したアルコール溶液を得るために、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステル残渣がアルコールを用いたさらなる連続抽出に供される。
【０００８】
いくつかの態様では、方法は、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルをさらに富化した残渣を得るために、アルコール溶液を濃縮する工程をさらに含む。
【０００９】
いくつかの態様では、方法は、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドを得るために、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルをさらに富化した残渣を鹸化に供する工程をさらに含む。
【００１０】
いくつかの態様では、方法は、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルを富化した溶液の結晶化をさらに含む。
【００１１】
いくつかの態様では、結晶化が溶媒中で起き、溶媒が炭化水素とアルコールとのまたはアセトンとアルコールとの混合物である。
【００１２】
いくつかの態様では、連続抽出がソックスレー抽出によって行われる。
【００１３】
いくつかの態様では、連続抽出が鹸化と同時に行われる。
【００１４】
いくつかの態様では、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルと少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドエステルとの混合物がマリーゴールドの花弁に存在する。
【００１５】
いくつかの態様では、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルと少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドエステルとの混合物がクコ(Chinese Lycium mill)に存在する。
【００１６】
いくつかの態様では、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルが(3R)-β-クリプトキサンチンエステルである。
【００１７】
いくつかの態様では、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルが(3R)-β-クリプトキサンチンエステルであり、少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドエステルが(3R,3'R)-ゼアキサンチンエステルである。
【００１８】
いくつかの態様では、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドエステルが(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンエステルであり、少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドエステルが(3R,3'R,6'R)-ルテインエステルである。
【００１９】
いくつかの態様では、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドが(3R)-β-クリプトキサンチンである。
【００２０】
いくつかの態様では、アルコールが、メタノール、エタノール、または2-プロパノールである。
【００２１】
いくつかの態様では、エステルが、ミリスタート、パルミタート、アセタート、またはこれらの混合物である。
【００２２】
いくつかの態様では、本発明は、少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドから少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドを少なくとも部分的に分離する方法であって、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドを富化した炭化水素溶液を得るために、炭化水素を用いて少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドと少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドとの混合物から少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドを連続的に抽出する工程を含む、方法を提供する。
【００２３】
いくつかの態様では、方法は、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドを富化した残渣を得るために、炭化水素溶液を濃縮する工程をさらに含む。
【００２４】
いくつかの態様では、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドを富化した炭化水素溶液を得るために、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイド残渣が炭化水素を用いたさらなる連続抽出に供される。
【００２５】
いくつかの態様では、方法は、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドをさらに富化した残渣を得るために、炭化水素溶液を濃縮する工程をさらに含む。
【００２６】
いくつかの態様では、連続抽出がソックスレー抽出により行われる。
【００２７】
いくつかの態様では、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドが(3R)-β-クリプトキサンチンであり、少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドが(3R,3'R)-ゼアキサンチンである。
【００２８】
いくつかの態様では、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドが(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンであり、少なくとも1種のジヒドロキシカロテノイドが(3R,3'R,6'R)-ルテインである。
【００２９】
いくつかの態様では、少なくとも1種のモノヒドロキシカロテノイドが(3R)-β-クリプトキサンチンである。
【００３０】
いくつかの態様では、炭化水素がペンタンまたはヘキサンである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
本明細書に組み入れられ明細書の一部を成す添付の図面は本発明の1つまたは複数の態様を示しており、明細書の記載と併せて発明の原理を説明しかつ当業者が発明を作成しかつ使用することを可能にする役割をさらに果たすものである。以下の図面は単なる例示であり、よって本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【図１】(A)ジヒドロキシカロテノイドである(3R,3'R,6'R)-ルテインジミリスタート(2)、(3R,3'R,6'R)-ルテインジパルミタート(3)、(3R,3'R,6'R)-ルテインジアセタート(4)、(3R,3'R)-ゼアキサンチン(5)、(3R,3'R)-ゼアキサンチンジミリスタート(6)、(3R,3'R)-ゼアキサンチンジパルミタート(7)、および(3R,3'R)-ゼアキサンチンジアセタート(8);ならびに(B)モノヒドロキシカロテノイドである(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン(9)、(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンミリスタート(10)、(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンパルミタート(11)、(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンアセタート(12)、(3R)-β-クリプトキサンチン(13)、(3R)-β-クリプトキサンチンミリスタート(14)、(3R)-β-クリプトキサンチンパルミタート(15)、および(3R)-β-クリプトキサンチンアセタート(16)の化学構造を提供する。
【図２】ソックスレー抽出によるモノおよびジヒドロキシカロテノイドエステルの分離とそれに続く鹸化の結果としてのα-クリプトキサンチン(9)またはβ-クリプトキサンチン(13)からのルテイン(1)またはゼアキサンチン(5)の完全な分離の概略図である。
【図３】エステル化カロテノイド(ルテイン、ゼアキサンチン、α-クリプトキサンチン、およびβ-クリプトキサンチン)の同時抽出および鹸化とそれに続くモノヒドロキシカロテノイド(α-クリプトキサンチン(9)またはβ-クリプトキサンチン(13))からのジヒドロキシカロテノイド(ルテイン(1)またはゼアキサンチン(5))の分離の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
発明の詳細な説明
本明細書において、「部分的に分離する」という用語は、所望の生成物から所望ではない生成物を少なくとも70%除去することを意味する。いくつかの態様では、部分的に分離するとは、所望の生成物から所望ではない生成物を少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも98%除去することを意味する。いくつかの態様では、部分的に分離された生成物は、純度が少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも98%である。いくつかの態様では、部分的に分離された生成物は純度が少なくとも98%である。
【００３３】
本明細書において、「１つの」および「その」という単数を表す用語は、記載および/または文脈からそうでないことが明らかである場合を除き、「少なくとも1種の」と同義であり置き換えることができる。
【００３４】
本明細書において、「含む」という用語は、包含する、構成される、および〜からなるという意味である。
【００３５】
本発明は、ジヒドロキシカロテノイドからのモノヒドロキシカロテノイドの分離のための方法を提供するものである。第一の手法によれば、植物または合成試料中のカロテノイドエステルが第一の工程においてソックスレー抽出によって同時に抽出されかつ鹸化される。これに続いて、これらのカロテノイドの分離を可能にする、二成分結晶化または二回目のソックスレー抽出が行われる。この手法を図2に示す。
【００３６】
図２に示す方法によりジヒドロキシカロテノイドはモノヒドロキシカロテノイドから良好に分離されるが、この手法では、ルテインおよびゼアキサンチンなどのジヒドロキシカロテノイドを互いから分離することはできないことに留意されたい。同様に、この方法をα-クリプトキサンチンおよびβ-クリプトキサンチンなどのモノヒドロキシカロテノイドの分離に適用することはできない。
【００３７】
この方法に基づいて、α-クリプトキサンチンまたはβ-クリプトキサンチンエステルなどのモノヒドロキシカロテノイドと比べた際にルテインまたはゼアキサンチンジエステルなどのジヒドロキシカロテノイド間では溶解性に違いがあることが見出された。したがって、これらのカロテノイドをエタノールまたはメタノールなどのアルコールを用いたソックスレー抽出に供すると、アルコール中での優れた溶解性によりカロテノイドモノエステルが抽出される一方で、カロテノイドジエステルは大部分が不溶なままである。したがって、この手法は、モノヒドロキシカロテノイドからジヒドロキシカロテノイドを分離するために適用することができる。したがって、アルコール(例えば、メタノールまたはエタノール)を用いたソックスレー抽出では、モノヒドロキシカロテノイドのエステル(10〜12、14〜16)を結果として取り出すことができる一方で、ジヒドロキシカロテノイドのエステル(2〜4、6〜8)は大部分がアルコールに不溶なままである。次いで、アルコールに不溶な画分が有機溶媒(例えば、ペンタン、ヘキサン、アセトン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、tert-ブチルメチルエーテル、またはテトラヒドロフラン)によって植物材料から抽出され、溶媒蒸発後にアルコール中で鹸化されて、ルテイン(1)またはゼアキサンチン(5)が主生成物としてかつα-クリプトキサンチン(9)またはβ-クリプトキサンチン(13)が副生成物として得られる。次いで、この混合物をさらに結晶化またはソックスレー抽出すると9または13から1または5をそれぞれ完全に分離できる。同様に、ソックスレー抽出によって取り出されたモノヒドロキシカロテノイドのエステル(10〜12、14〜16)は、少量のジヒドロキシカロテノイド2〜4および6〜8を伴う。これらのカロテノイドは、NaOHまたはKOHのアルコール溶液で鹸化され、続いて結晶化またはソックスレー抽出に供されて、α-クリプトキサンチン(9)またはβ-クリプトキサンチン(13)をもたらす。
【００３８】
いくつかの態様では、アルコールは、メタノール、エタノール、2-プロパノール、またはこれらの組合せである。
【００３９】
いくつかの態様では、有機溶媒は、ペンタン、ヘキサン、アセトン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、tert-ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、またはこれらの組合せである。
【００４０】
炭化水素溶媒(ペンタン、ヘキサン)およびアルコール(メタノール、エタノール)からのモノおよびジヒドロキシカロテノイドの混合物の二成分結晶化もこれらのカロテノイドを分離できる。モノヒドロキシカロテノイドは二成分溶媒中で可溶化される一方で、ジヒドロキシカロテノイドはごく僅かに可溶なままである。結果的に、90%近くのジヒドロキシカロテノイド(ルテインまたはゼアキサンチン)が結晶形態で分離され、モノヒドロキシカロテノイドは10%しか伴わない。反対に、結晶化からの濾液は、モノヒドロキシカロテノイド(α-クリプトキサンチンまたはβ-クリプトキサンチン)および少量のジヒドロキシカロテノイド(ルテインまたはゼアキサンチン)を含む。二成分結晶化は炭化水素溶媒とアセトンとのまたはアセトンとアルコールとの組合せを用いて行うこともでき、同じ結果が得られる。必要であれば、上記の二成分溶媒を使用した二回目の結晶化が行われ、モノおよびジヒドロキシカロテノイドの完全な分離が達成される。
【００４１】
いくつかの態様では、結晶化のための溶媒は、メタノール、エタノール、2-プロパノール、ペンタン、ヘキサン、アセトン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、tert-ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、またはこれらの組合せである。いくつかの態様では、結晶化のための溶媒は、ペンタンおよびアセトン、ヘキサンおよびアセトン、メタノールおよびアセトン、エタノールおよびアセトン、または2-ペンタノールおよびアセトンである。
【００４２】
代替法においては、モノおよびジヒドロキシカロテノイドのソックスレー抽出は、これらのカロテノイドを分離するために行うこともできる。上記のように、エステル化形態のルテインおよびゼアキサンチンはn-ヘキサンおよびn-ペンタンなどの炭化水素溶媒に良好に溶解するが、これらの非エステル化親化合物であるα-クリプトキサンチンまたはβ-クリプトキサンチンは溶解挙動が顕著に異なり不溶なままである。実際に、α-クリプトキサンチンまたはβ-クリプトキサンチンは、ルテインおよびゼアキサンチンと比べてn-ペンタンまたはn-ヘキサンにはるかに可溶である。
【００４３】
例えば、本発明は、n-ペンタンまたはn-ヘキサンを用いたルテインとα-クリプトキサンチンとの混合物のソックスレー抽出をこれらのカロテノイドを効果的に分離するために使用することができることを実証した。これは、α-クリプトキサンチンがルテインよりはるかに高い溶解性を示し、ソックスレー抽出によって混合物から取り出されるためである。同様に、ゼアキサンチンとβ-クリプトキサンチンとの混合物は、炭化水素溶媒におけるこれらの溶解性の違いにより、n-ペンタンまたはn-ヘキサンを用いたソックスレー抽出によって分離することができる。
【００４４】
本方法をさらに簡素化するため、ジヒドロキシカロテノイドからのモノヒドロキシカロテノイドの分離は、これらのカロテノイドを抽出しかつ同時に鹸化した後以降の段階で達成することができる。カロテノイドモノエステルおよびカロテノイドジエステルはn-ペンタンおよびヘキサンなどの炭化水素溶媒に可溶であるので、これらの溶媒とアルコールとの組合せを、植物または合成試料からこれらのカロテノイドを抽出するために使用することができる。したがって、図3に示すように、アルコールと炭化水素との二成分混合物は、固形NaOHまたはKOHの存在下でのカロテノイドエステルの抽出のために使用される。この同時の抽出および鹸化は、カロテノイドエステルの直接的な従来の抽出に適用できるものではない。これは、一旦植物材料が塩基性条件に曝露されると、多数の副生成物および不純物が発生し、鹸化を完了するためには相当な量の塩基が必要となると考えられるからである。多くの場合、高濃度の塩基によりカロテノイドの分解も生じる。しかしながら、同時のソックスレー抽出および鹸化では、植物材料は塩基と接触せず、鹸化は抽出されたカロテノイドエステルを用いて行われる。
【００４５】
n-ペンタンまたはn-ヘキサンなどの炭化水素とメタノール、エタノール、または2-プロパノールなどのアルコールとからなる溶媒のいくつかの組合せを本方法と共に使用することができる。これらの溶媒の様々な組合せは、様々な温度におけるソックスレー抽出によるカロテノイドエステルの同時抽出および鹸化を可能にする共沸混合物を生成する。本方法と共に使用することができるこれらの溶媒の組合せを表1に示す。
【００４６】
（表１）ソックスレー抽出による植物および合成試料からのカロテノイドエステルの同時抽出および鹸化において使用することができる、アルコールとの共沸混合物を形成するn-ペンタンおよびn-ヘキサンの様々な組合せ
2016520084.tif 000003
【００４７】
例えば、n-ペンタンおよびメタノール(1:1、v:v)は、30.8℃で沸騰する二成分共沸混合物を形成する。当該混合物の沸点では、91重量%のn-ペンタンに対して9重量%のメタノールが蒸留される。同様に、n-ヘキサンとメタノールとの混合物(1:1、v:v)は、50.6℃で沸騰する二成分共沸混合物を形成する。当該混合物の沸点では、72重量%のn-ヘキサンに対して28重量%のメタノールが蒸留される。あるいは、エタノールまたは2-プロパノールとのこれらの炭化水素の組合せを本方法で採用することができる。
【００４８】
いくつかの態様では、同時のソックスレー抽出および鹸化のための溶媒は、メタノール、エタノール、2-プロパノール、ペンタン、ヘキサン、ジエチルエーテル、tert-ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、またはこれらの組合せである。いくつかの態様では、同時のソックスレー抽出および鹸化のための溶媒は、ペンタンおよびメタノール、ペンタンおよびエタノール、ペンタンおよび2-プロパノール、ヘキサンおよびメタノール、ヘキサンおよびエタノール、またはヘキサンおよび2-プロパノールである。
【００４９】
したがって、本技術を用いた鹸化は同じ反応器中で同時に行うことができ、または一旦抽出を完了させ、固形NaOHを加えて鹸化を開始することができる。固形NaOHを使用することの利点は、高濃度のカロテノイドが塩基に曝露されると当該化合物の分解を生じ得るからである。添加したNaOHまたはKOHはアルコール(MeOHまたはEtOH)に徐々に溶解するので、鹸化は2〜3時間内で緩やかな条件下で行うことができる。鹸化の最後に、溶媒が除去され、鹸化されたカロテノイドが酢酸エチルなどの有機溶媒および水に分割される。有機相が取り出され蒸発乾固され、炭化水素(n-ペンタンまたはn-ヘキサン)およびアルコール(メタノール、エタノール、2-プロパノール)またはアセトンと上記アルコールとの組合せからの二成分結晶化に供され、上に記載のようにジヒドロキシカロテノイドからモノヒドロキシカロテノイドが分離される。
【００５０】
図3に示す本方法に対する代替法では、まず従来の抽出によって植物材料を抽出し、続いて鹸化して、モノおよびジヒドロキシカロテノイドの混合物を得る。次いで、この混合物を二成分結晶化またはソックスレー抽出に供して、上に記載のようにカロテノイドモノエステルをカロテノイドジエステルから分離することができる。
【００５１】
本明細書において記載した生成物および方法の下記の例は例示的であり非限定的である。当分野で通常遭遇しかつ本開示に鑑みて当業者には自明である様々な条件、配合、および他のパラメーターの適切な変更および適合は、本発明の趣旨および範囲に含まれる。
【実施例】
【００５２】
実験
モノおよびジヒドロキシカロテノイドの供給源
エステル化カロテノイドの2種類の主な植物源である、マリーゴールド(アフリカンマリーゴールド（Tagete erecta))の花弁および、中国製品を取り扱う地元のスーパーマーケットから購入したクコとして知られる中国の果物を採用した。マリーゴールドの花弁中のカロテノイドの組成は、ルテイン(1、96%)、ゼアキサンチン(5、3.5%)、およびα-クリプトキサンチン(9、0.5%)であった。クコは、主にゼアキサンチン(5、98.7%)およびβ-クリプトキサンチン(13、1.3%)を含んでいた。α-クリプトキサンチンアセタート(12)、β-クリプトキサンチンアセタート(16)、およびゼアキサンチン(5)は、公知の手順にしたがって部分合成または完全合成により調製した。市販のルテインは、Kemin Health(アイオワ州デモイン)から入手した。
【００５３】
実施例1
マリーゴールド(Tagete erecta)中のルテインジエステルからの(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンモノエステルの抽出および分離
マリーゴールド(Tagete erecta)の花弁は、典型的にはルテインジエステル2および3ならびにこれらの交差エステル(96%)と、ゼアキサンチンジエステル6および7ならびにこれらの交差エステル(3.5%)と、(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンエステル10および11(0.5%)とからなる。この実験の目的は、存在する10および11が非常に少量であっても、これらのモノヒドロキシカロテノイドエステルをジヒドロキシカロテノイド2、3、6、および7から分離することができることを実証することであった。
【００５４】
マリーゴールド花弁50gをソックスレー抽出器へ移し、メタノール(沸点=64.7℃)またはエタノール(沸点=78.4℃)を用いて抽出した。ルテインおよびゼアキサンチンのジエステルはアルコールにごく僅かに可溶である一方で、モノエステルはこれらの溶媒における溶解性が若干高い。したがって、これらのアルコールを用いた従来の抽出は、ごく少量のカロテノイドを抽出するために多量のアルコールを使用しなければならないと考えられるので経済的ではない。しかしながら、ソックスレー抽出では、溶媒は連続的にリサイクルされ、大容量の溶媒は必要ではない。さらに、それらの溶解性が異なるので、ジヒドロキシカロテノイド2、3、6、および7のジエステルはごく部分的に抽出された一方で、カロテノールモノヒドロキシカロテノイドエステル10および11の全てが数時間以内にメタノールまたはエタノール中へ抽出された。4時間後の抽出物の組成は、ルテインジエステル(10%)、ゼアキサンチンジエステル(0.5%)、および(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンモノエステル10および11(89.5%)であった。
【００５５】
減圧下での溶媒蒸発後、残渣を二回目のソックスレー抽出に供して、純度が98%の(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンモノエステル10および11を得た。次いで、これらのモノエステルを公知の方法にしたがって鹸化に供して、(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン(9)を得た。
【００５６】
実施例2
クコ中のゼアキサンチンジエステルからの(3R)-β-クリプトキサンチンモノエステルの抽出および分離
クコは、典型的にはゼアキサンチンジエステル6および7ならびにこれらの交差エステル(98.7%)と、(3R)-β-クリプトキサンチンエステル14および15(1.3%)とからなる。この実験の目的は、ゼアキサンチンジエステル6および7から14および15を同時に抽出しかつ分離することであった。ルテインジエステルからの(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンエステルの抽出および分離に適用したのと同じ溶解原理をゼアキサンチンジエステルからの(3R)-β-クリプトキサンチンエステルの分離にも適用した。
【００５７】
クコ50gをソックスレー抽出器へ移し、沸騰するメタノール(沸点=64.7℃)またはエタノール(沸点=78.4℃)を用いて抽出した。それらの溶解性が異なるので、ゼアキサンチン6および7のジエステルはごく部分的に抽出された一方、(3R)-β-クリプトキサンチンエステル14および15の全てが数時間以内にメタノールおよびエタノール中へ抽出された。4時間後の抽出物の組成は、ゼアキサンチンジエステル(12%)および(3R)-β-クリプトキサンチンエステル14および15(88%)であった。
【００５８】
減圧下での溶媒蒸発後、残渣を二回目のソックスレー抽出に供して、純度が98%の(3R)-β-クリプトキサンチンエステル14および15を得た。次いで、これらのモノエステルを公知の方法にしたがって鹸化に供して、(3R)-β-クリプトキサンチン(13)を得た。
【００５９】
実施例3
(3R)-β-クリプトキサンチンアセタートからの合成(3R,3'R)-ゼアキサンチンジアセタートの分離
上記のソックスレー抽出は、(3R,3'R)-ゼアキサンチンジアセタート(8)と(3R)-β-クリプトキサンチンアセタート(16)との合成混合物の分離にも成功裏に適用された。8と16との50％混合物100mgを、沸騰メタノールまたはエタノールを用いたソックスレー抽出器中で抽出した。3時間後の抽出物の組成は、16が80%であり、8が20%であった。メタノールまたはエタノールを用いたその後のソックスレー抽出では16が98%の純度で得られた。
【００６０】
実施例4
ソックスレー抽出による(3R,3'R)-ゼアキサンチンからの(3R)-β-クリプトキサンチンの分離
(3R)-β-クリプトキサンチン(13)と(3R,3'R)-ゼアキサンチン(5)との1:1混合物100mgをソックスレー抽出に供し、これらの非エステル化カロテノイドを沸騰ペンタン(沸点=36℃)またはヘキサン(沸点=69℃)を用いて抽出した。(3R,3'R)-ゼアキサンチンはこれらの炭化水素溶媒にごく僅かに可溶であった一方、(3R)-β-クリプトキサンチンは著しく高い溶解性を示した。4時間後、抽出物の組成は(3R)-β-クリプトキサンチン(13)(85%)および(3R,3'R)-ゼアキサンチン(5)(15%)であった。ペンタンまたはヘキサンを用いたその後のソックスレー抽出では、純度が98%の(3R)-β-クリプトキサンチン(13)が得られた。
【００６１】
実施例5
結晶化による(3R,3'R)-ゼアキサンチンからの(3R)-β-クリプトキサンチンの分離
(3R)-β-クリプトキサンチン(13)と(3R,3'R)-ゼアキサンチン(5)の1:1混合物100mgを、アセトンおよびヘキサンを用いて結晶化した。結晶性生成物は5を78%、13を22％含んでいた一方、結晶化からの濾液は13を75%、5を25％含んでいた。濾液を二回目の結晶化に供し、5を完全に除去できた。一回目の結晶化からの結晶性生成物をさらに結晶化して、13の混入が全くない(3R,3'R)-ゼアキサンチン(5)を得た。
【００６２】
実施例6
(3R,3'R,6'R)-ルテインからの(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンの分離
(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン(9)と(3R,3'R,6'R)-ルテイン(1)の1:1混合物100mgをペンタンまたはヘキサンを用いたソックスレー抽出に二回続けて供して、純度が98%の(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン(9)を得た。一方で、(3R,3'R,6'R)-ルテイン(1)は一回目の抽出の際にはこれらの炭化水素溶媒にごく部分的に抽出され、二回目のソックスレー抽出では結晶として残った。
【００６３】
実施例7
マリーゴールド花弁(Tagete erecta)からの(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンモノエステルおよびルテインジエステルの同時抽出および鹸化
マリーゴールド花弁50gをソックスレー抽出器へ移した。フラスコにペンタンとメタノール(100 mL)の1:1混合物を50mLおよび固形NaOHを3g投入した。花弁を30.8℃で抽出した。6時間後、花弁から色をさらに除去することができなかったので抽出が完了した。抽出物を酢酸エチルおよび水に分割し、水層を除去した後、有機層が塩基性でなくなるまで水洗した。溶媒を減圧下で蒸発させ、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により残渣がルテイン(1、96%)、ゼアキサンチン(5、3.5%)、およびα-クリプトキサンチン(9、0.5%)からなることが示された。この混合物をアセトンおよびエタノールを用いて結晶化して、9を0.1%しか含まない1と5の混合物(99%)が得られた。この結晶化からの濾液中のカロテノイドの組成は、α-クリプトキサンチン(9、89%)、ルテイン(1、10%)、およびゼアキサンチン(5、1%)であった。濾液を減圧下で蒸発させ、二回目の結晶化に供して、1および5をオレンジ色の結晶として取り出した。この二回目の結晶化からの濾液は、α-クリプトキサンチン(9)のみを含んでいた。一回目の結晶化からの結晶をさらに結晶化してルテイン(1、98%)とゼアキサンチン(5、2%)との混合物を得た。
【００６４】
これまで本発明を詳細に記載したが、広範かつ同等な条件、配合、およびその他のパラメーターの領域内で同様のことが本発明の範囲またはそのあらゆる態様に影響することなく実施できることが当業者によって理解されるであろう。本明細書において引用したすべての特許、特許出願、および出版物は、その全体において参照により本明細書に完全に組み入れられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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