專利名稱：濃縮兒茶素溶液的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濃縮含水表?xiàng)攦翰杷貨](méi)食子酸酯(epigallocatechingallate，下文簡(jiǎn)稱為EGCG)溶液的方法。
本發(fā)明尤其涉及用選擇性納米過(guò)濾(nanofiltration)或反向滲透膜(下文簡(jiǎn)稱為膜)濃縮EGCG水溶液的方法。
US5879733描述了制備具有改善透明度和顏色的綠茶提取物的方法。這些提取物是通過(guò)用食品級(jí)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂以能有效除去提取物中存在的金屬陽(yáng)離子的量處理含水綠茶提取物而獲得的。然后將用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂處理的該提取物與納米過(guò)濾膜接觸，以除去具有較高分子量的物質(zhì)例如果膠、蛋白質(zhì)、葉綠素和氧化產(chǎn)物。US5879733中描述的納米過(guò)濾膜是由分子量截留為約700-約5000道爾頓的聚合物(相當(dāng)于孔徑為約17-約40埃)制成的。制備這些納米過(guò)濾膜使用了聚合物例如乙酸纖維素、聚砜、聚偏二氟乙烯。尤其公開(kāi)的是使用OSMO SP-12納米過(guò)濾膜(Osmonics,Inc.Minnetonka,Minn生產(chǎn))。制成納米過(guò)濾膜的該乙酸纖維素聚合物的分子量截留為1000道爾頓(相當(dāng)于孔徑為大約20埃)。通過(guò)使用該膜，分子比該膜的孔徑要小的茶葉兒茶素與水一起通過(guò)了該膜，而具有較高分子量的物質(zhì)被該膜截留。
US5879733沒(méi)有公開(kāi)任何適于濃縮EGCG水溶液的膜。因此，仍然需要找到具有高EGCG截留率、并能維持可接受的滲透流流速的膜。
本發(fā)明涉及濃縮含水表?xiàng)攦翰杷貨](méi)食子酸酯(EGCG)溶液的多步方法，所述方法可至少部分分批或連續(xù)進(jìn)行，并包括a)在約5巴-約100巴壓力下，將固體溶解含量為約0.03wt％-約10wt％的含水EGCG溶液加料到至少一個(gè)膜組件(membrane module)上，以提供滲透清除物(permeate purge)和滲余物(retentatereturn)，其中相對(duì)于在加料溶液中的濃度，EGCG在滲余物中的濃度增加了，并且該膜對(duì)EGCG的截留系數(shù)達(dá)到90％以上；b)收集所述滲透清除物；c)收集所述滲余物；d)任選將滲余物再循環(huán)返回到膜上；e)任選將步驟c)和/或d)的滲余物濃縮；f)任選將步驟b)的滲透清除物濃縮。
對(duì)于所用膜的要求如下對(duì)EGCG的截留系數(shù)達(dá)到90％以上，滲透流速在5升/平方米·小時(shí)以上，對(duì)任選加入的有機(jī)溶劑和存在的任何雜質(zhì)的截留系數(shù)低于50％。
通常在定義的溶劑-膜-系統(tǒng)中通過(guò)截留系數(shù)R和滲透流速Jv來(lái)表示膜的特征。
對(duì)于含水EGCG溶液的濃縮，截留系數(shù)R定義為R=100×(1-Cp/Ck)，其中Cp是EGCG在滲透物中的濃度，Ck是EGCG在滲余物中的濃度。
滲透流速是滲透壓的函數(shù)，它是由濃縮物中所有溶解的分子(例如EGCG和有機(jī)溶劑)引起的。
滲透流速Jv定義為Jv=A×(ΔP-Δ∏)，其中A是膜常數(shù)，其單位是升/平方米·小時(shí)巴，ΔP是壓力的跨膜差值，Δ∏是滲透壓的跨膜差值。
合適的膜的實(shí)例是DESAL-5膜，其可從OSMONICS/DESAL,Vista,California購(gòu)得。DESAL-5膜能容許在高達(dá)200倍范圍內(nèi)的EGCG濃度。
對(duì)于該膜，優(yōu)選的壓力范圍為約10巴-約100巴，更優(yōu)選為約20巴-約35巴。
可在選自約10℃-約60℃的任意適當(dāng)及所需溫度下實(shí)施本發(fā)明方法。
在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“含水EGCG溶液”是指EGCG在水與任選的有機(jī)溶劑的混合物中的溶液。溶劑或溶劑混合物優(yōu)選包含約70體積％-約100體積％、優(yōu)選約90體積％水，和約0體積％-約35體積％、優(yōu)選約10體積％有機(jī)溶劑。有機(jī)溶劑優(yōu)選為甲醇、乙醇、異丙醇或丙酮。EGCG在溶液中的初始濃度為約0.05wt％-約10wt％、優(yōu)選為約0.05wt％-約2wt％。
原料是綠茶提取物，其可依據(jù)本領(lǐng)域已知方法通過(guò)提取綠茶葉而制得。茶葉提取物粉末也可商購(gòu)獲得，例如從海音(音)生物制品公司，貴陽(yáng)，中國(guó)(Highyin Biological Products Co.,Guiyang,China)購(gòu)得。
EGCG是通過(guò)色譜法，例如在涉及EGCG制備方法的歐洲專利申請(qǐng)99116032.6中描述的方法從存在于提取物中的茶多酚中分離到的，所述方法包括下述步驟a)提供綠茶提取物；b)在約30℃-約80℃的溫度用大孔極性樹(shù)脂將該綠茶提取物進(jìn)行色譜法處理；c)在約30℃-約80℃的溫度、和約0.1巴-約50巴壓力下，用極性洗脫溶劑從該大孔極性樹(shù)脂上洗脫EGCG；d)任選濃縮步驟c)的洗脫液；e)任選通過(guò)將剩余兒茶素解吸來(lái)再生該大孔極性樹(shù)脂；和f)任選濃縮步驟e)解吸的兒茶素。
實(shí)施例1中描述了上述色譜法的可能實(shí)施方案。
下面將參照附

圖1更詳細(xì)地描述本發(fā)明方法，其中附圖1示出了單級(jí)膜納米過(guò)濾裝置。其中，Vo加料和/或濃縮溶液，Vp滲透清除物，Vr滲余物，①用于濃縮和/或加料溶液的貯存容器，②泵，③膜組件，④滲透清除物容器。
該裝置包括通過(guò)經(jīng)由高壓泵(2)的進(jìn)料導(dǎo)管與膜組件(3)相連的進(jìn)料溶液容器(1)。組件(3)包括含有過(guò)濾膜的螺旋卷型(spiral woundtype)或平板型(flat sheet type)組件。滲透清除物導(dǎo)管Vp與滲透物容器(4)相連。滲余物導(dǎo)管Vr用于將滲余物再循環(huán)返回到容器(1)中。螺旋卷型組件是優(yōu)選的。
在操作過(guò)程中，在約5-約100巴壓力下通過(guò)泵(2)使含有EGCG的進(jìn)料水溶液流過(guò)組件(3)。經(jīng)Vp流出的是含有水和任選的有機(jī)溶劑的滲透清除物。經(jīng)Vr流出的是含有未通過(guò)膜的EGCG的滲余物。
對(duì)于在附圖1中描述的方法，可在分批或多步工藝(還將滲透清除物濃縮)或連續(xù)工藝中在一個(gè)或多個(gè)循環(huán)中將滲余物再流過(guò)該膜。
下述實(shí)施例更詳細(xì)地解釋了本發(fā)明。
實(shí)施例1制備原料將色譜柱中填充入2.2kg AmberliteXAD-7樹(shù)脂。將購(gòu)自海音(音)生物制品公司，貴陽(yáng)，中國(guó)(Highyin Biological Products Co.,Guiyang,China)的50g綠茶提取物溶于50ml去離子水中，在60℃將所得溶液吸附到該色譜柱頂部，然后在60℃、氬氣氛下通過(guò)流速為0.1升/分鐘的洗脫劑進(jìn)行洗脫。該洗脫劑為水/異丙醇(體積比為9∶1)的混合物。在使用前，將該洗脫劑脫氣并保持在氬氣氛下。獲得了下述3個(gè)主要級(jí)分a)含有10.0g EGCG的10.3升溶液(0.97g EGCG/升)、b)含有5.2g EGCG的10.4升溶液(0.50g EGCG/升)、和c)含有1.3g EGCG的5.6升溶液(0.23g EGCG/升)。
EGCG的量是通過(guò)HPLC分析測(cè)定的。使用含有特定量EGCG的溶劑作為外標(biāo)以通過(guò)HPLC定量測(cè)定上述級(jí)分中EGCG的量。合并這些級(jí)分，獲得了含有0.63g EGCG/升水/異丙醇9/1的進(jìn)料溶液。
實(shí)施例2a在螺旋卷型膜組件中濃縮EGCG溶液在貯存容器(1)中裝入實(shí)施例1進(jìn)料溶液。進(jìn)料溶液的初始體積為6升。當(dāng)獲得2升滲透物時(shí)，將剩余進(jìn)料溶液以每批2升的量分批加到膜組件中。在室溫使溶液流過(guò)具有含DESAL 5 DL膜的螺旋卷型膜單元DESAL DL 2540 F的膜組件(死體積約為2升)。滲透流速最初為12.2升/平方米·小時(shí)，最后為6.8升/平方米·小時(shí)。將跨膜壓力恒定保持在31巴。膜表面積為2.5m2。使?jié)B余物返回容器(1)中。含有0.63g EGCG/升的26.3升進(jìn)料溶液被濃縮至2.06升。發(fā)現(xiàn)該濃縮物含有最少15.6g EGCG；最小收率為95％。通過(guò)HPLC在清除物中沒(méi)有檢測(cè)到任何EGCG(檢測(cè)的極限約為0.001mg/ml)。因此截留系數(shù)約為99.99。濃縮因子約為13。
實(shí)施例2b在平板型膜組件中濃縮EGCG溶液(任選)
由于實(shí)際原因，使用死體積大約為0.1升的平板型膜組件來(lái)進(jìn)一步濃縮實(shí)施例2a中得到濃縮物。
在貯存容器(1)中裝入實(shí)施例2a進(jìn)料溶液。進(jìn)料溶液的初始體積為0.6升。在氮?dú)饬飨逻B續(xù)加入剩余進(jìn)料溶液直至加入14.7g溶解的EGCG。在室溫使該溶液流過(guò)具有平板型膜單元DESAL DL 5的膜組件。滲透流速最初為16升/平方米·小時(shí)，最后為3.8升/平方米·小時(shí)。將跨膜壓力恒定保持在43巴。膜表面積為0.0028m2。使?jié)B余物返回容器(1)中并濃縮至終體積為126ml發(fā)現(xiàn)該濃縮物含有最少14.2g EGCG；最小收率為97％。通過(guò)HPLC在清除物中檢測(cè)到痕量EGCG(檢測(cè)的極限約為0.01mg/ml)。因此截留系數(shù)約為99.99。濃縮因子約為16。
實(shí)施例3如實(shí)施例2b所述，在室溫及35巴的壓力下，在平板型膜組件中濃縮含有0.98g EGCG/升水/異丙醇9/1(v/v)的進(jìn)料溶液。截留系數(shù)為99.8。
實(shí)施例4在室溫及35巴的壓力下，用下述市售膜在平板型膜組件中濃縮含有0.98g EGCG/升水/異丙醇9/1(v/v)的進(jìn)料溶液。NITTO膜購(gòu)自Nitto Denko,Japan。膜表面積為0.0028m2。下表表示的是包括實(shí)施例3結(jié)果在內(nèi)的結(jié)果。
上表清楚地表明，納米過(guò)濾膜DESAL 5 DL NF獲得了出乎意料的高EGCG截留，同時(shí)能使進(jìn)料溶液以可接受的流速被過(guò)濾。
權(quán)利要求
1．濃縮含水表?xiàng)攦翰杷貨](méi)食子酸酯(EGCG)溶液的方法，所述方法包括a)在約5巴-約100巴壓力下，將固體溶解含量為約0.03wt％-約10wt％的含水EGCG溶液加料到至少一個(gè)膜組件上，以提供滲透清除物和滲余物，其中相對(duì)于在加料溶液中的濃度，EGCG在滲余物中的濃度增加了，并且該膜對(duì)EGCG的截留系數(shù)達(dá)到90％以上；b)收集所述滲透清除物；c)收集所述滲余物；d)任選將滲余物再循環(huán)返回到膜上；e)任選將步驟c)和/或d)的滲余物濃縮；f)任選將步驟b)的滲透清除物濃縮。
2．權(quán)利要求1的方法，其中所述膜組件是含有膜的螺旋卷型膜單元，所述的膜對(duì)EGCG的截留系數(shù)不低于90％，滲透流速不低于5升/平方米·小時(shí)，對(duì)任選加入的有機(jī)溶劑和存在的任何雜質(zhì)的截留系數(shù)低于50％。
3．權(quán)利要求1或2的方法，其中膜的壓力為約10巴-約100巴。
4．權(quán)利要求1或2的方法，其中膜的壓力為約20巴-約35巴。
5．權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的方法，其中所述方法在約10℃-約60℃溫度下實(shí)施。
6．權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的方法，其中所述含水EGCG溶液是EGCG在水與任選的有機(jī)溶劑的混合物中的溶液。
7．權(quán)利要求6的方法，其中所述混合物包含約70體積％-約100體積％、優(yōu)選約90體積％水，和約0體積％-約35體積％、優(yōu)選約10體積％有機(jī)溶劑。
8．權(quán)利要求6或7的方法，其中所述有機(jī)溶劑是甲醇、乙醇、異丙醇或丙酮。
9．基本上如上文所述、尤其是參考實(shí)施例的濃縮含水表?xiàng)攦翰杷貨](méi)食子酸酯溶液的方法。
全文摘要
通過(guò)包含下述步聚的方法濃縮表?xiàng)攦翰杷貨](méi)食子酸鹽水溶液:在壓力下將EGCG水溶液投料到至少一個(gè)膜組件上,以提供滲透清除物和滲余物,其中EGCG在滲余物中的濃度增加了;收集所述滲透清除物和所述滲余物;任選將滲余物再循環(huán)返回到膜上;任選將滲余物和滲透清除物濃縮。
文檔編號(hào)C07D311/62GK1303853SQ0013296
公開(kāi)日2001年7月18日 申請(qǐng)日期2000年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月16日
發(fā)明者W·邦拉思, D·C·伯迪克, P·希爾格, A·圖姆 申請(qǐng)人:弗·哈夫曼-拉羅切有限公司