[发明专利]用于转化植物材料中的叶黄素的方法

说明书

发明领域

本发明涉及在植物的生物材料中在原位将非游离型叶黄素转化成游离叶黄素的方法。更具体地说，本方法涉及通过在植物材料中对酰基叶黄素转酯化而释放叶黄素的方法。

发明背景

类胡萝卜素是一组植物和果实中含有的红色和黄色色素。类胡萝卜素包括胡萝卜素和命名为叶黄素的羟化类胡萝卜素。叶黄素包括黄体素、玉米黄质、辣椒红素、辣椒红、虾青素和角黄素。

动物饲料工业和食品工业以及药物工业均已经表现出对叶黄素的极大关注。家禽工业受到添加叶黄素以增加蛋黄色的益处。药物公司已经发现叶黄素可用于某些肿瘤的治疗并作为抗氧化剂。食品工业已经发现消费者正在寻找天然出现的食品着色剂。胭脂树橙、藏花和辣椒粉是传统上用于食品着色的几种天然类胡萝卜素。在诸如绿色植物这样的可食用植物和诸如嫩茎花椰菜、绿豆和豌豆以及包子甘蓝、甘蓝、羽衣甘蓝、菠菜、猕猴桃和蜜露这样的果实中显著的红和黄着色以及叶黄素的天然发生已经产生了包括用于动物饲料的色素添加剂在内的许多用途。在某些植物中，叶黄素是游离的非酯化形式。然而，绿色植物的大量叶绿素使得难以浓缩和提取叶黄素。大量叶黄素还存在于诸如芒果、桃子、洋李、冬南瓜和橙子这样的着黄色的果实中。它们几乎不含叶绿素，而叶黄素通常与诸如肉豆蔻酸、月桂酸和棕榈酸这样的脂肪酸的酯化形式存在。令人遗憾的是，为了在饲料添加剂中被代谢掉，叶黄素酯必须转化成游离的叶黄素。然后游离的叶黄素可以被身体代谢掉。

各种植物材料含有叶黄素；所需的叶黄素推动对所用物质的选择。例如，众所周知使用万寿菊属(marigold)的花瓣，万寿菊(Tageteserecta)用于提取黄体素叶黄素。可以方便地栽培万寿菊属并已经将其用作家禽的色素来源。黄体素出现在万寿菊属中，以通常作为有色粒中二酯类的长脂肪酸酯类的形式与棕榈酸和肉豆蔻酸二酰化。

动物饲料工业已经采用了两种不同的手段为动物饲料提供叶黄素、特别是为家禽饲料提供黄体素。该工业已经使用了干燥的万寿菊属粉作为饲料添加剂，从而产生了几乎不可利用的酰化形式的黄体素。这种叶黄素的形式需要更多地消耗万寿菊属粉以便得到所需的色素。另一方面，该工业已经使用了从植物材料和形成的含油树脂中开始提取叶黄素的许多方法。该工业随后进一步加工含油树脂以便通过大量不同的方法将来自酰化形式的叶黄素转化成游离形式，所述的方法包括对加工的辣椒粉的某些含油树脂进行转酯化，不过对于黄体素来说，加工方法主要通过皂化。转化的含油树脂几乎不需动物消耗就可得到所需的叶黄素。然而，含油树脂的形成及其通过皂化的加工对饲料产品来说既耗时又要增加劳动力成本。

皂化是将脂肪酸通过用碱处理它而转化成皂的过程。皂化值是皂化1克酯所需的氢氧化钾的毫克数。在皂化后，这项工业通常使用溶剂使黄体素从含油树脂中结晶。这使得叶黄素更加纯净且使消耗黄体素的生物体可以得到它，不过，它已经使为饲料混合物提供叶黄素的加工过程增加了时间和劳动力。

下列专利中的某些记载了从含油树脂中回收各种诸如叶黄素这样的化合物的方法。美国专利5,602,286中描述了从玉米谷蛋白中回收叶黄素的方法。该专利描述的方法包括下列步骤：加入乙醇作为提取步骤；过滤；然后反萃取而形成粗品叶黄素；接着使用乙醇、KOH作为皂化步骤；洗涤并过滤；纯化成精制的叶黄素。

3件日本参考文献也表明了类似含油树脂提取方法的应用。1982年日本专利82,133,160记载了在水或醇混合物中使用用KOH、NaOH、CaCO₃处理且然后用诸如HCl、H₂SO₄、H₃PO₄、HOAc、乳酸和柑桔酸这样的酸处理的红辣椒粉含油树脂进行红辣椒色素的产生。用诸如MeOH、EtOH、PrOH和丙酮这样的有机溶剂提取出色素溶液。

专利82,180,663(1982)中记载了作为含油树脂提取的食品着色剂辣椒粉。将含油树脂与诸如KOH、NaOH、K₂CO₃、Na₂CO₃、和醇钠这样的碱金属化合物以及混合的一种或多种氢氧化物和碳酸盐或诸如Ca(OH)₂这样的碱土金属化合物共同加热。将沉淀物用有机溶剂提取并生成无色含油树脂色素。专利83,173,164中记载了在低于50℃的温度和有卤离子、硫酸盐、碳酸氢盐、碳酸盐、磷酸盐和脂族羧酸离子存在的情况下通过用碱处理辣椒粉、然后将其用有机溶剂处理且最终用丙酮提取来制备辣椒粉色素。