ポリフェノールの抽出方法とその装置
【課題】サツマイモの茎葉部からポリフェノール、特にトリカフェオイルキナ酸を効率良く抽出する。
【解決手段】サツマイモ茎葉Ａに対し、最も適する溶媒４を取り出して２ＭＰａの高圧状態に加圧し、沸点以上の温度、即ち１６０℃で加熱し、抽出装置本体２に装入されているサツマイモ茎葉Ａに接触させて反応させ、ポリフェノール７を抽出する。抽出されたポリフェノール７は、背圧弁９で一定圧を保持した状態で冷却装置８で冷却された後、回収装置１０に回収される。溶媒４は水とエタノールの混合溶媒で７０％エタノール液である。７０％エタノールで、かつ１６０℃の条件で抽出されるポリフェノール７の累積収量の多いのは、トリカフェオイルキナ酸である。
【解決手段】サツマイモ茎葉Ａに対し、最も適する溶媒４を取り出して２ＭＰａの高圧状態に加圧し、沸点以上の温度、即ち１６０℃で加熱し、抽出装置本体２に装入されているサツマイモ茎葉Ａに接触させて反応させ、ポリフェノール７を抽出する。抽出されたポリフェノール７は、背圧弁９で一定圧を保持した状態で冷却装置８で冷却された後、回収装置１０に回収される。溶媒４は水とエタノールの混合溶媒で７０％エタノール液である。７０％エタノールで、かつ１６０℃の条件で抽出されるポリフェノール７の累積収量の多いのは、トリカフェオイルキナ酸である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サツマイモ茎葉の中から食品や医薬品に有用なポリフェノールを抽出するポリフェノールの抽出方法とその装置に関する。更に詳しくは、サツマイモの茎葉に溶媒として水とエタノールの混合液を接触させ、ポリフェノールを効率良く抽出するポリフェノールの抽出方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物には、生理活性機能を有する多種の有用成分が多く含まれている。これらは天然化合物として、例えば、サツマイモ（以下、甘藷ともいう。）には、特に茎葉に抗酸化活性等の機能を有するポリフェノールが多量に含まれていることが最近の研究で明らかになっている。身体の老化や発ガン性物質の原因である活性酸素を抑え、ポリフェノールのうちでもトリカフェオイルキナ酸は抗ＨＩＶ（エイズウイルス）活性を有することが明らかになっている。
【０００３】
品種により異なるがサツマイモの葉部には、乾燥物１００ｇあたり４．５ｇ以上の総ポリフェノールを含んでいる。このサツマイモ葉からは、クロロゲン酸、３種のジカフェオイルキナ酸、及びトリカフェオイルキナ酸、のカフェ酸誘導体とカフェ酸が得られることが報告されている。
ポリフェノールは一般的に細菌、ウィルス等への抵抗力があり、血圧上昇抑制作用、血糖上昇抑制作用、血中コレステロール低下作用もあり、高血圧、糖尿病、肥満、動脈硬化等に有効な物質として注目されている。これら物質の抽出については、従来から種々提案されている。抽出物質は、一般的には原料に水、湯、又はアルコール水溶液を用いて抽出がなされ、更に抽出したものを濃縮して精製される。
【０００４】
ポリフェノール類の抽出技術としては、特許文献１，２にその抽出技術の例が示されている。特許文献１にアスコルビン酸を添加する方法、又特許文献２には、水又はアルコールの抽出溶媒に植物を所定時間浸漬する方法が示されている。更に特許文献３には、サツマイモ葉からポリフェノールを分解しカフェ酸を生成する技術が示されている。
【特許文献１】特開２００２−９７１８７号公報
【特許文献２】特開平７−１９６６４５号公報
【特許文献３】特開２００４−３５０６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、植物原料の中からポリフェノールを抽出する従来の抽出法は、開放状態の釜あるいは鍋で煎じる方法（即ち、１００℃以下）、あるいはオートクレーブのような耐圧性容器内で回分的に抽出する方法がとられている（例えば、日本国特許第３２１２２７８号）。それに対し、本発明の抽出方法は、これらの従来の抽出方法とは異なるものである。
【０００６】
これらのポリフェノールは溶媒によってその抽出量は異なってくる。従って理想的には、そのサツマイモ茎葉に含まれているポリフェノールを全て効率的に短時間で抽出することができればよい。現状は対象のサツマイモ茎葉に対し最適と思われる溶媒のみを接触させて試験的に抽出を行ってはいるが効率的とはいえない。
【０００７】
前述したようにサツマイモ茎葉には種々の有用な物質が多く含まれている。従って、一連の抽出過程で同時に同一サツマイモ茎葉に含まれている種々のポリフェノールをなるべく多くしかも短時間で抽出できれば抽出効率が飛躍的に向上することになる。前述の特許文献には、サツマイモ葉等を有効活用しようとするもので、抽出されたカフェ酸の誘導体を主成分とするポリフェノールに麹菌、又はその抽出液を作用させてカフェ酸を製造する技術が提案されているが、抽出そのものの技術ではない。又、トリカフェオイルキナ酸については明記されていない。
【０００８】
従って、サツマイモ茎葉には、前述のようにポリフェノール、特に抗ＨＩＶ活性に有効なトリカフェオイルキナ酸のように有用な成分が含まれていることは知られているが、これを有効に抽出する技術は確立されていない。従来は、常圧下で、抽出溶媒の沸点以下の温度で行われるいわゆる回分式の抽出方法である。従って、能率の良い抽出方法とはいえないものであった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点を解決するために開発されたもので、次の目的を達成する。
本発明の目的は、サツマイモ茎葉中のポリフェノールを抽出するため高温高圧の抽出条件で最適な溶媒を使用し、短時間で多量の抽出が行える効率の良い抽出を可能としたポリフェノールの抽出技術とその装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、本発明は、前記目的を達成するために次の手段をとる。
【００１１】
本発明１のポリフェノールの抽出方法は、甘藷の茎葉部からポリフェノールを抽出する方法であって、予め準備された溶媒を取り出す溶媒供給工程と、前記取り出された溶媒を飽和蒸気圧以上に高圧にする加圧工程と、前記取り出された溶媒を加熱する加熱工程と、前記高圧及び加熱された溶媒を前記茎葉部に供給する供給工程と、前記供給された溶媒を一定量の前記茎葉部に所定圧と所定温度を維持して所定時間接触させて反応させ前記ポリフェノールを抽出する抽出工程と、前記抽出工程で抽出された前記ポリフェノールを冷却させる冷却工程と、冷却された前記ポリフェノールを一定の圧力以上に保持して回収する回収工程とからなる。
【００１２】
本発明２のポリフェノールの抽出方法は、本発明１のポリフェノールの抽出方法において、前記ポリフェノールは、トリカフェオイルキナ酸を含むものであることを特徴とする。
【００１３】
本発明３のポリフェノールの抽出方法は、本発明１のポリフェノールの抽出方法において、前記溶媒は、水、又は水及びエタノールの混合溶媒であることを特徴とする。
【００１４】
本発明４のポリフェノールの抽出方法は、本発明３のポリフェノールの抽出方法において、前記溶媒は、水及びエタノールの混合液であり、前記加熱工程は、前記溶媒の温度を１６０±１０℃にする工程であり、前記高圧工程は、前記溶媒の圧力を前記所定温度の前記エタノールの飽和蒸気圧以上にすることを特徴とする。
【００１５】
本発明５のポリフェノールの抽出方法は、本発明４のポリフェノールの抽出方法において、前記水とエタノールの混合溶媒中の前記エタノールの混合割合は、７０±１０％であることを特徴とする。ただし、ポリフェノールは、７０±１０％以外の領域でも抽出可能であるが、７０％の前後の１０％が抽出効率が良い。特に、約７０％が最も効率的に抽出できる。
【００１６】
本発明６のポリフェノールの抽出方法は、本発明１ないし５のポリフェノールの抽出方法において、前記溶媒を前記茎葉部に接触させ前記ポリフェノールを抽出する時間は、前記溶媒を所定の温度に昇温し抽出が完了するまでの時間であることを特徴とする。ただし、昇温時間が早いとき、即ち、温度勾配が大きい場合、昇温完了後も暫く抽出操作を行う必要がある。
【００１７】
本発明７のポリフェノールの抽出装置は、甘藷の茎葉部からポリフェノールを抽出するポリフェノールの装置であって、溶媒を収納する溶媒収納装置と、前記溶媒収納装置から取り出された溶媒を高圧にして前記茎葉部に供給する供給装置と、前記溶媒収納装置から取り出された溶媒を加熱して前記茎葉部に供給する加熱装置と、前記加圧、加熱された前記溶媒を前記茎葉部に所定時間接触させて反応させ、ポリフェノールを抽出する抽出装置本体と、前記抽出装置本体に設けられ、前記溶媒及び前記茎葉部を加熱維持させるリアクタ加熱装置と、前記抽出されたポリフェノールを冷却させる冷却装置と、前記冷却されたポリフェノールを一定圧力以上に保持して前記抽出装置に留める背圧装置と、前記抽出されたポリフェノールを回収する回収装置とからなる。
ただし、本発明のポリフェノールの抽出は、この抽出装置に限定されず、耐圧容器内に原料を詰めて、オイルバス内に耐圧容器を浸漬して前述した抽出条件を整えるものである。即ち、高温高圧回分式とも言える方法であってもよい。必要な圧力は、耐圧容器内に窒素ガスを、例えば２Ｍｐａの圧力で封入することにより必要な内圧を確保する方法である。
【００１８】
本発明８のポリフェノールの抽出装置は、本発明７のポリフェノールの抽出装置において、前記圧力装置による前記高圧の圧力はエタノールの飽和蒸気圧以上であり、前記加熱装置による加熱温度は１６０±１０℃であり、前記溶媒は７０±１０％のエタノールを含む水とエタノールの混合溶媒であることを特徴とする。
【００１９】
本発明は以上の手段で構成されており、更に具体的に詳述すると、例えばパーコレータ式の耐圧容器を用い、この容器に仕込んだサツマイモ茎葉中のポリフェノール抽出に最適な抽出溶媒を高圧ポンプで２．０ＭＰａの高圧にして通液する手法により、最適には１６０℃が好ましい溶媒の沸点以上の温度帯で収率良くポリフェノールを抽出できるようにしている。溶媒も水のみでなく有機溶媒、ｐＨやイオン強度を抽出最適条件に調整した溶媒、特に、７０％エタノールを含む水とエタノールの混合液を使用することで、目的の抽出物質の収率を向上できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のポリフェノールの抽出方法は、品種を問わずサツマイモの茎葉から、予め準備された最適の溶媒、即ち水とエタノールの混合された溶媒を高圧にし、加熱してサツマイモの茎葉に供給できるようにした。この結果、サツマイモ茎葉から最適な条件で、短時間で多量のポリフェノール、特にトリカフェオイルキナ酸が効率よく抽出できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の具体的な態様を実施の形態として説明する。本実施の形態は、主に食品や医薬品に使用される有用物質を抽出するものであり、特にサツマイモ茎葉（以下「原料」という）に適用し、この原料から生理活性機能を有する有用な機能性物質、即ちポリフェノールを最適に準備された溶媒を使用して抽出する技術である。原料は、サツマイモの茎、葉を主としている。
【００２２】
トリカフェオイルキナ酸はポリフェノールの一種である。このポリフェノールは、同一分子内に複数のフェノール性水酸基をもつ植物化合物の総称で、ほとんどの植物に含まれている。光合成による色素や苦味のある成分であり、その構造はＯＨ基が２つ以上付いているもので、抗酸化能力にすぐれ血圧上昇抑止効果、血糖値上昇抑止効果、血液をサラサラにする効果等のある物質である。
【００２３】
カフェ酸誘導体はその代表的な物質であるが、その中のトリカフェオイルキナ酸も有効な物質の１つとして、前述したように抗ＨＩＶ活性を有しており、サツマイモの茎葉に多く含まれている。このポリフェノールは他に特にチョコレートやココアにも多く含まれていることから医薬品関係以外に健康食品に対しても注目されている物質である。
【００２４】
次に本実施の形態による有用物質の抽出技術を図と表に基づき説明する。図１は、本実施の形態のポリフェノールの抽出装置１の概要図で、模式的に示した図である。本発明構成の中心をなす抽出装置本体２は、反応器である。抽出装置本体２の内部は空間が区画されており、この空間には細片あるいは細粉化したサツマイモ茎葉Ａが装入されていて、本発明の場合は、サツマイモの茎あるいは葉を対象にしている。抽出装置本体２はこれらの原料を装入していて、これを加熱加圧した溶媒に接触させポリフェノールを抽出する。
【００２５】
本実施の形態に関する抽出技術の構成は、抽出装置本体２以外に予め溶媒を収納している溶媒タンク３と、この溶媒タンク３内の溶媒４を取り出し高圧にして送り出す高圧ポンプ５と、送り出された溶媒４を加熱する加熱装置（熱交換器）６と、この加熱装置６で加熱された溶媒４が供給される前記の抽出装置本体２と、この抽出装置本体２で抽出されたポリフェノール７を冷却するための冷却装置８と、抽出されたポリフェノール７を高圧状態に維持する背圧弁９と、この背圧弁９を介して排出されるポリフェノール７を回収する回収装置１０等から構成されている。
【００２６】
抽出装置本体２は、その内部に細片化されたサツマイモ茎葉Ａを収納する円筒型のステンレス製のものであり、その両端に多孔質フィルタ２ｂが配置された構造である。この外周にこの抽出装置本体２を加熱維持するために電熱ヒータであるリアクタ加熱装置２ａが設けられている。次に、このポリフェノール７を抽出する技術を、図に従って詳細に説明する。前述したとおり、抽出装置本体２には溶媒４が供給されるが、この溶媒４には通常は水が使用される。本実施の形態の場合は、水（蒸留水）以外に食品に有用で無害な溶媒、即ち、エタノールと水の混合液を対象にしている。溶媒４としては、この水とエタノールの混合液を使用し、最適な割合で混合された液を溶媒４として予め専用の溶媒タンク３に収納しておく。
【００２７】
この溶媒４は、予め複数の溶媒タンク３を用意したものであってもよい。図示はしていないが、抽出原料に最適な複数の溶媒タンク３を予め個別に準備し、これを切り替え装置で切り替えて選択し、選択された最適な溶媒を使用する方法である。この準備される個別の溶媒の設置数に制限はない。この溶媒４は、水以外に例えば、有機溶媒、アルコールやその混合溶液、又、緩衝液やｐＨを調整した溶液、塩類を溶解した溶液等の使用も可能であり、使用される用途に無害のものであるものが好ましい。
【００２８】
この溶媒タンク３から取り出された溶媒４は高圧ポンプ５により高圧にして加熱装置６に送り出される。高圧ポンプ５において溶媒４は、飽和蒸気圧以上に加圧される。この圧力は、本実施例の場合２ＭＰａで好結果を得ている。この理由は、１６０℃のエタノールの飽和蒸気圧は１．２９６Ｍｐａであり、１７０℃のエタノールの飽和蒸気圧は１．６４８Ｍｐａであるので、これらの温度の飽和蒸気圧をわずかに上回る圧力として、２ＭＰａに設定したものである。水とエタノール７０％の混合溶媒では、サツマイモの茎葉からのポリフェノール７の抽出温度は、１６０±１０℃がほぼ効率的であるとの知見が得られた。従って、このときのエタノールの最大の温度である１７０℃で液相を維持し、しかも不必要な高圧によるエネルギコストを上昇させることによるロスを考慮すると、本実施の形態では約２Ｍｐａ程度が最適と判断される。
【００２９】
溶媒４はこのように高圧化されて加熱装置６に導かれ加熱される。この加熱装置６は、加熱用蛇管で構成されており、加熱されたシリコンオイル槽あるいは塩浴等の溶液中に加熱用蛇管が浸されている。溶媒４はこの加熱用蛇管を通過するときの熱交換により加熱されるようになっている。しかし、この加熱装置６はこの構成に限定されるものではない。この溶媒４の加熱温度は、原料によって異なるが、本実施の形態のサツマイモの茎葉を原料とする水とエタノールの混合溶媒による抽出の場合は、後述するように１６０±１０℃の温度でポリフェノールの抽出に好結果を得ている。
【００３０】
この溶媒４の温度は、ポリフェノール７を抽出するのに最も適する温度であるが、この加熱温度は、原料の種類によって異なるので、原料に最適な条件になるように設定される。このように加圧、加熱するのは、サツマイモ茎葉Ａからポリフェノール７抽出の収率を向上させるためである。この溶媒４は、抽出装置本体２に供給されるに際しては図示していないが熱電対等の温度センサーにより温度管理がなされる。
この温度管理により、リアクタ加熱装置２ａによって溶媒４を原料に合わせ種々の温度に設定することができ、又、常に一定の温度に保持することもできる。このようにして、抽出温度をコントロールすることができる。下限は溶媒の凝固点以上であるが、装置全体の耐圧性を上げると、高温側は臨界点以上の温度でも設定可能である。この条件の範囲にある溶媒４を抽出装置本体２にパイプを介して供給し、抽出装置本体２内に装入されている原料Ａと接触させポリフェノール７の抽出を行う。抽出装置本体２は、ポリフェノール７を抽出するためのものである。抽出装置本体２は図では簡略的に示しているが、端的にいうと、ステンレス製で内部が空洞の円筒体である。
【００３１】
この抽出装置本体２の両端部には、ステンレス製の多孔質フィルタ２ｂが着脱自在に固定されている。この多孔質フィルタ２ｂは、２〜１００μｍの範囲の貫通した多数の孔が形成されたものである。この多孔質フィルタ２ｂの材質は、ステンレスであるが、ステンレスに限らず互いに連通する気孔を多数形成された多孔質セラミックなどでもよい。多孔質セラミックの最適な気孔のサイズは、主に破砕原料の粒径等によって決まるが、最も適した孔が形成されるようにセラミックスの粒径を選択して製造するとよい。又、この抽出装置本体２の上下端には、溶媒４を供給する供給口と抽出された有用物質の排出口が設けられている。この抽出装置本体２に装入されている原料はサツマイモの茎や葉であり、細切片あるいは粉末状にされたもので、抽出し易い形態にされたものである。
【００３２】
この原料中のポリフェノールは多孔質フィルタ２ｂから流出するが、原料は多孔質フィルタ２ｂ内に保持されているので、抽出装置本体２から流出することはない。抽出装置本体２の外周には、リアクタ加熱装置２ａが組み込まれ、加圧加熱された溶媒を一定の温度で加熱保持している。このリアクタ加熱装置２ａは、本実施の形態では抽出装置本体２を外部から加熱する電気ヒータであるが、熱媒体油で加熱するための熱交換器を用いたものでもよい。この抽出装置本体２における有効な抽出時間は５〜６０分の範囲である。この時間の範囲は抽出を可能とする最も適する温度での範囲であるが、実際には原料の種類、抽出の条件等により最適な時間を特定し設定する。
【００３３】
抽出装置本体２から抽出されたポリフェノール７は、溶液又は懸濁液として、冷却装置８に送り込まれ、ポリフェノール７は大気圧下での溶媒の沸騰温度以下まで冷却される（本実施の形態では、室温である）。この冷却は、ポリフェノール７の熱分解や熱変性を抑え、流出する溶媒の沸騰を防止するためのものである。冷却されたポリフェノール７は、最終的に背圧弁９により一定の圧力を維持するようになっていて、この背圧弁９を介して外部に排出され回収タンク１０に回収される。
【００３４】
この背圧弁９は、溶媒４を高圧状態にして供給する工程、即ち高圧ポンプ５以降の工程で冷却終了時までの間を、処理温度に於ける溶媒４の飽和蒸気圧以上の圧力に保圧させ、高圧ポンプ５、加熱装置６、抽出装置本体２、及び冷却装置８の間を液相に保つためのものである。圧力を保持することで、溶媒４の沸点以上の温度領域での抽出操作が可能となる。又、この抽出装置１には、これら一連の流れの中で温度コントローラ、圧力コントローラ等を電気的に制御するためのコントロール装置やスイッチ類が付随して設けられている。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明がこれに限定されないことはいうまでもない。本実施の形態例は、サツマイモのポリフェノールの抽出を中心に説明したが、他への適用は可能である。次に本実施の形態に基づく実施例を説明する。
【実施例１】
【００３６】
以下、具体的な実験例を実施例として説明する。この実施例の目的は、高温高圧での溶媒による抽出法を適用し、サツマイモ茎葉部からトリカフェオイルキナ酸を効率的に抽出する条件の確認を行うものである。従来の沸点以下で、常圧の回分式による抽出法と比較した。
（試料）
サツマイモ茎葉に相当する試料は、独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機構より入手した通風乾燥後の甘藷（品種名：こがねせんがん（黄金千貫））葉部（含水率９．０％）を用いた。
（抽出法）
図１に示す抽出装置を適用して抽出を行った。反応器（抽出装置本体）の溶媒流入部と流出部に孔径２０μｍの焼結フィルターをセットし、この中にサツマイモ茎葉を仕込む形になっている。熱交換器にはシリコンオイルを満たしたオイルバスを用い、この中に抽出溶媒が流れる蛇管を浸す形とした。図示していないが、高圧ポンプ５と熱交換器６、冷却装置８と背圧弁９の間にそれぞれ圧力計を設置して内部の圧力を測定した。又、反応器２の上部と下部に熱伝対温度計を挿入することにより抽出装置本体２内の温度をモニターした。抽出装置本体２は内容積２０ｍＬで３５ＭＰａまでの圧力条件で使用できる。
【００３７】
本装置の抽出装置本体２内に３ｍｍ角にカットした甘藷葉部約０．５ｇ（ｗｅｔ ｂａｓｅ ｇ）を仕込み、抽出装置本体２をマントルヒーターで覆った。通液条件は、２．０ＭＰａ、３．０ｍＬ／ｍｉｎとし、通液開始後から昇温を開始した。本実施例では、昇温後の目的温度を１００℃、１２０℃、１６０℃とし、昇温中と昇温後１０分間隔で抽出液を回収し、以後の分析に供した。図２に抽出温度の変化とサンプリングしたフラクションを模式的に示した。尚、各温度において、室温から目的温度に到達するまでの所用時間は２０分であった。回分抽出においては、三角フラスコ内での抽出を行なった。即ち、３００ｍＬ用三角フラスコに３ｍｍ角にカットした試料０．５ｇ（ｗｅｔ ｂａｓｅ ｇ）と溶媒１００ｍＬを入れ、７５℃で１時間の振盪抽出を行った。都合３時間、３００ｍＬの溶媒による抽出を行い、以後の分析に供した。
（分析）
抽出物中のポリフェノール類は、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）にて定量した。
【００３８】
分析条件は以下のとおりである。
カラム：ＹＭＣ−Ｐａｃｋ ＯＤＳ−ＡＭ
溶離液：０．２％ギ酸（Ａ液）、９９．７％ＭｅＯＨ（Ｂ液）
Ａ：Ｂ＝９８．２→５５：４５→０：１００
流 速：３．０ｍＬ／ｍｉｎ
サンプルループ ：２０μＬ
クラジェントポンプ：ＪＡＳＣＯＰＵ―２０８９
カラムヒーター ：ＳｕｇａｉＵ―６２０ＴｙｐｅＶＰ５０
カラム温度：４０℃
検出器 ：ＨＩＴＡＣＨＩ Ｌ−４０００ＵＶ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ（３２６ｎｍ）
抽出物質中のポリフェノール量は、標準物質のリテンションタイムとピーク面積をもとに固定・定量した。
（結果）
図３に、流通式リアクタ（抽出装置本体）を用いて抽出された固形分収率を仕込量（乾物）基準％で示した。９９％エタノールの１００℃、１２０℃を除き、各溶媒（蒸留水、７０％エタノール、９９％エタノール）とも、全ての抽出温度条件において昇温過程で最も抽出量が多く、目的温度到達後の抽出量はそれほど多くなかった。従って、目的温度到達後の維持時間は、殆ど必要がないものと判断される。又、表１に示したように、この時の（４０分まで）累積収率は７０％エタノールを用いた場合で抽出量が多く、１６０℃・７０％エタノールでの累積収率が最高であった。次に蒸留水での値が大きく、９９％エタノールの場合での値が最も少なかった。
【００３９】
図４は、比較のため従来例（回分式）の抽出を行ったもので、回分式（７５℃）で１時間×３回の抽出を行ったときの抽出挙動を示している。回分式においても初めの１時間（１回目）の抽出時に大部分の可溶性成分が溶出し、２回目、３回目の抽出操作における抽出量は低下した。又、流通式に比べ抽出時間を要している。回分式における累積抽出物量は、表１に示すように、流通式の１００℃における抽出量に近く、１２０℃、１６０℃の温度条件での抽出量に比べ少ないことがわかる。図３及び図４は、甘藷葉から抽出された抽出物の総量、即ち、ポリフェノール以外のものを含んだ可溶物量を仕込み乾燥基準での％表示である。１６０℃条件で、可溶物収率の向上がみられる。
【００４０】
続いて、抽出物中のポリフェノール類を定量した結果を図５（流通式）及び図６（回分式）に示した。ＨＰＬＣで定量可能であった４種のポリフェノール（３，５−ｄｉＣＱＡ ４，５−ｄｉＣＱＡ、３，４−ｄｉＣＱＡ、３，４，５−ｔｒｉＣＱＡ）の収量を乾燥葉１ｇあたりのｍｇ数で示した。図５に示すように、甘藷葉に含まれるポリフェノール類は昇温過程で大半が抽出され、抽出量は水３０％と７０％エタノールの混合溶媒（以下、７０％エタノールともいう。）を用いたとき最も収量が大きいことがわかる。
【００４１】
図５及び図６に示すデータは、可溶化物に含まれるポリフェノールのうち定量可能であった４種（３，５−ｄｉＣＱＡ ４，５−ｄｉＣＱＡ、３，４−ｄｉＣＱＡ、３，４，５−ｔｒｉＣＱＡ）の収量を仕込み乾燥葉１ｇあたりで比較したものである。ポリフェノール類は７０％エタノールの溶媒条件で最も抽出効率が高いことが明らかになった。
【００４２】
図７には、乾燥葉１ｇあたりのキナ酸類累積収量（ｍｇ）と抽出条件の関係を示した。いずれの抽出条件においても蒸留水３０％とエタノール７０％の混合溶媒（以下、７０％エタノールともいう。）を抽出溶媒としたときに最も抽出量が多く、含有率も高いことがわかる。以上図３〜図７の結果を表２にまとめた。いずれの温度条件においても７０％エタノールを抽出溶媒としたときに最も抽出量が多く、含有率も高い結果となった。
【００４３】
前述したように、甘藷葉からのポリフェノール抽出物のうち、特に重要なものは３，４，５−ｔｒｉＣＱＡ（３，４，５−トリカフェオイルキナ酸）である。図８に各種抽出条件と抽出物中の３，４，５−ｔｒｉＣＱＡ量の関係を示した。図に示したように、抽出目的物質である３，４，５−ｔｒｉＣＱＡ量は７０％エタノール・１６０℃条件下で特異的に多く抽出されることが分かる。図９は、抽出温度と各種キナ酸類の抽出量の関係を示す図である。即ち、「ＣＡ」は、カフェ酸（別名 コーヒー酸）、「ＣｈＡ」は、クロロゲン酸、「４，５−ｄｉＣＱＡ」は、４，５−ジ-カフェオイルキナ酸、「３，５−ｄｉＣＱＡ」は、３，５−ジ-カフェオイルキナ酸、「３，４−ｄｉＣＱＡ」は、３，４−ジ-カフェオイルキナ酸、「３，４，５−ｔｒｉＣＱＡ」は、３，４，５−トリ-カフェオイルキナ酸である。何れの温度領域でも３，５−ジ-カフェオイルキナ酸の収量が大きいことが伺える。
【００４４】
その抽出量は７０％エタノールを用いた７５℃回分式の抽出量に比べ約５倍に向上し、本法の有用性が示された。図８は目的物質である３，４，５−トリカフェオイルキナ酸の収量を示すものである。前述のように７０％エタノール・１６０℃条件下では従来法の５倍の収量が得られる結果となった。又、抽出時間も従来に比し大幅に短縮された結果となった。
【００４５】
【表１】
【表２】
【実施例２】
【００４６】
実施例１で明らかにした至適抽出溶媒条件（蒸留水３０％とエタノール７０％）におけるキナ酸類の各種温度条件下での抽出挙動を精査することとし、流通式反応器を用いて、８０℃、１２０℃、１４０℃、１６０℃、１８０℃における抽出を行い、キナ酸類の抽出量と温度条件の関係を調べることとした。
（試料）
実施例１と同じである。
（抽出法）
基本的に実施例１と同じである。反応器内に３ｍｍ角にカットした甘藷葉部約０．５ｇ（ｗｅｔ ｂａｓｅ ｇ）を仕込み、２．０ＭＰａ、３．０ｍＬ／ｍｉｎの要件で７０％エタノールを通液した。通液開始後から昇温を開始し、目的温度（８０℃、１２０℃、１４０℃、１６０℃、１８０℃）まで昇温後、更に４０分間の通液を行い抽出液を回収した。抽出液は凍結乾燥後、乾燥物中に含まれるキナ酸類をＨＰＬＣにて分析した。
（分析）
実施例１で示したキナ酸類に加え、カフェ酸、クロロゲン酸についても分析を行った。
（結果）
図９に抽出成分と抽出温度の関係を示した。図のように、７０％エタノールを用いた抽出では、１６０℃条件下で最も高い収量が得られた。１８０℃における収率低下は、耐熱性を調べた実験結果から熱分解によることも判明している。目的物質であるトリカフェオイルキナ酸も、１６０℃条件で最も収率が高い結果となった。以上の結果から、甘藷葉中のカフェオイルキナ酸、特にトリカフェオイルキナ酸の最適抽出条件は１６０℃と限定された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、ポリフェノールを抽出するための抽出装置を示す模式図である。
【図２】図２は、各温度条件での昇温パターンとサンプリングフラクションを示すデータ図である。
【図３】図３は、流通式リアクタでの抽出物総量を示すデータ図である。
【図４】図４は、７５℃の回分式抽出による抽出物総量を示すデータ図である。
【図５】図５は、流通式で抽出されたポリフェノール量（乾燥葉１ｇあたり）を示すデータ図である。
【図６】図６は、回分式で抽出されたポリフェノール量（乾燥葉１ｇあたり）を示すデータ図である。
【図７】図７は、各種抽出条件でのカフェオイルキナ酸類の累積収量を示すデータ図である。
【図８】図８は、各種抽出条件でのトリカフェオイルキナ酸類の累積収量を示すデータ図である。
【図９】図９は、抽出温度と各種キナ酸類の抽出量の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…抽出装置
２…抽出装置本体
３…溶媒タンク
４…溶媒
５…高圧ポンプ
６…加熱装置
７…ポリフェノール
８…冷却装置
９…背圧弁
１０…回収装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サツマイモ茎葉の中から食品や医薬品に有用なポリフェノールを抽出するポリフェノールの抽出方法とその装置に関する。更に詳しくは、サツマイモの茎葉に溶媒として水とエタノールの混合液を接触させ、ポリフェノールを効率良く抽出するポリフェノールの抽出方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物には、生理活性機能を有する多種の有用成分が多く含まれている。これらは天然化合物として、例えば、サツマイモ（以下、甘藷ともいう。）には、特に茎葉に抗酸化活性等の機能を有するポリフェノールが多量に含まれていることが最近の研究で明らかになっている。身体の老化や発ガン性物質の原因である活性酸素を抑え、ポリフェノールのうちでもトリカフェオイルキナ酸は抗ＨＩＶ（エイズウイルス）活性を有することが明らかになっている。
【０００３】
品種により異なるがサツマイモの葉部には、乾燥物１００ｇあたり４．５ｇ以上の総ポリフェノールを含んでいる。このサツマイモ葉からは、クロロゲン酸、３種のジカフェオイルキナ酸、及びトリカフェオイルキナ酸、のカフェ酸誘導体とカフェ酸が得られることが報告されている。
ポリフェノールは一般的に細菌、ウィルス等への抵抗力があり、血圧上昇抑制作用、血糖上昇抑制作用、血中コレステロール低下作用もあり、高血圧、糖尿病、肥満、動脈硬化等に有効な物質として注目されている。これら物質の抽出については、従来から種々提案されている。抽出物質は、一般的には原料に水、湯、又はアルコール水溶液を用いて抽出がなされ、更に抽出したものを濃縮して精製される。
【０００４】
ポリフェノール類の抽出技術としては、特許文献１，２にその抽出技術の例が示されている。特許文献１にアスコルビン酸を添加する方法、又特許文献２には、水又はアルコールの抽出溶媒に植物を所定時間浸漬する方法が示されている。更に特許文献３には、サツマイモ葉からポリフェノールを分解しカフェ酸を生成する技術が示されている。
【特許文献１】特開２００２−９７１８７号公報
【特許文献２】特開平７−１９６６４５号公報
【特許文献３】特開２００４−３５０６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、植物原料の中からポリフェノールを抽出する従来の抽出法は、開放状態の釜あるいは鍋で煎じる方法（即ち、１００℃以下）、あるいはオートクレーブのような耐圧性容器内で回分的に抽出する方法がとられている（例えば、日本国特許第３２１２２７８号）。それに対し、本発明の抽出方法は、これらの従来の抽出方法とは異なるものである。
【０００６】
これらのポリフェノールは溶媒によってその抽出量は異なってくる。従って理想的には、そのサツマイモ茎葉に含まれているポリフェノールを全て効率的に短時間で抽出することができればよい。現状は対象のサツマイモ茎葉に対し最適と思われる溶媒のみを接触させて試験的に抽出を行ってはいるが効率的とはいえない。
【０００７】
前述したようにサツマイモ茎葉には種々の有用な物質が多く含まれている。従って、一連の抽出過程で同時に同一サツマイモ茎葉に含まれている種々のポリフェノールをなるべく多くしかも短時間で抽出できれば抽出効率が飛躍的に向上することになる。前述の特許文献には、サツマイモ葉等を有効活用しようとするもので、抽出されたカフェ酸の誘導体を主成分とするポリフェノールに麹菌、又はその抽出液を作用させてカフェ酸を製造する技術が提案されているが、抽出そのものの技術ではない。又、トリカフェオイルキナ酸については明記されていない。
【０００８】
従って、サツマイモ茎葉には、前述のようにポリフェノール、特に抗ＨＩＶ活性に有効なトリカフェオイルキナ酸のように有用な成分が含まれていることは知られているが、これを有効に抽出する技術は確立されていない。従来は、常圧下で、抽出溶媒の沸点以下の温度で行われるいわゆる回分式の抽出方法である。従って、能率の良い抽出方法とはいえないものであった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点を解決するために開発されたもので、次の目的を達成する。
本発明の目的は、サツマイモ茎葉中のポリフェノールを抽出するため高温高圧の抽出条件で最適な溶媒を使用し、短時間で多量の抽出が行える効率の良い抽出を可能としたポリフェノールの抽出技術とその装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、本発明は、前記目的を達成するために次の手段をとる。
【００１１】
本発明１のポリフェノールの抽出方法は、甘藷の茎葉部からポリフェノールを抽出する方法であって、予め準備された溶媒を取り出す溶媒供給工程と、前記取り出された溶媒を飽和蒸気圧以上に高圧にする加圧工程と、前記取り出された溶媒を加熱する加熱工程と、前記高圧及び加熱された溶媒を前記茎葉部に供給する供給工程と、前記供給された溶媒を一定量の前記茎葉部に所定圧と所定温度を維持して所定時間接触させて反応させ前記ポリフェノールを抽出する抽出工程と、前記抽出工程で抽出された前記ポリフェノールを冷却させる冷却工程と、冷却された前記ポリフェノールを一定の圧力以上に保持して回収する回収工程とからなる。
【００１２】
本発明２のポリフェノールの抽出方法は、本発明１のポリフェノールの抽出方法において、前記ポリフェノールは、トリカフェオイルキナ酸を含むものであることを特徴とする。
【００１３】
本発明３のポリフェノールの抽出方法は、本発明１のポリフェノールの抽出方法において、前記溶媒は、水、又は水及びエタノールの混合溶媒であることを特徴とする。
【００１４】
本発明４のポリフェノールの抽出方法は、本発明３のポリフェノールの抽出方法において、前記溶媒は、水及びエタノールの混合液であり、前記加熱工程は、前記溶媒の温度を１６０±１０℃にする工程であり、前記高圧工程は、前記溶媒の圧力を前記所定温度の前記エタノールの飽和蒸気圧以上にすることを特徴とする。
【００１５】
本発明５のポリフェノールの抽出方法は、本発明４のポリフェノールの抽出方法において、前記水とエタノールの混合溶媒中の前記エタノールの混合割合は、７０±１０％であることを特徴とする。ただし、ポリフェノールは、７０±１０％以外の領域でも抽出可能であるが、７０％の前後の１０％が抽出効率が良い。特に、約７０％が最も効率的に抽出できる。
【００１６】
本発明６のポリフェノールの抽出方法は、本発明１ないし５のポリフェノールの抽出方法において、前記溶媒を前記茎葉部に接触させ前記ポリフェノールを抽出する時間は、前記溶媒を所定の温度に昇温し抽出が完了するまでの時間であることを特徴とする。ただし、昇温時間が早いとき、即ち、温度勾配が大きい場合、昇温完了後も暫く抽出操作を行う必要がある。
【００１７】
本発明７のポリフェノールの抽出装置は、甘藷の茎葉部からポリフェノールを抽出するポリフェノールの装置であって、溶媒を収納する溶媒収納装置と、前記溶媒収納装置から取り出された溶媒を高圧にして前記茎葉部に供給する供給装置と、前記溶媒収納装置から取り出された溶媒を加熱して前記茎葉部に供給する加熱装置と、前記加圧、加熱された前記溶媒を前記茎葉部に所定時間接触させて反応させ、ポリフェノールを抽出する抽出装置本体と、前記抽出装置本体に設けられ、前記溶媒及び前記茎葉部を加熱維持させるリアクタ加熱装置と、前記抽出されたポリフェノールを冷却させる冷却装置と、前記冷却されたポリフェノールを一定圧力以上に保持して前記抽出装置に留める背圧装置と、前記抽出されたポリフェノールを回収する回収装置とからなる。
ただし、本発明のポリフェノールの抽出は、この抽出装置に限定されず、耐圧容器内に原料を詰めて、オイルバス内に耐圧容器を浸漬して前述した抽出条件を整えるものである。即ち、高温高圧回分式とも言える方法であってもよい。必要な圧力は、耐圧容器内に窒素ガスを、例えば２Ｍｐａの圧力で封入することにより必要な内圧を確保する方法である。
【００１８】
本発明８のポリフェノールの抽出装置は、本発明７のポリフェノールの抽出装置において、前記圧力装置による前記高圧の圧力はエタノールの飽和蒸気圧以上であり、前記加熱装置による加熱温度は１６０±１０℃であり、前記溶媒は７０±１０％のエタノールを含む水とエタノールの混合溶媒であることを特徴とする。
【００１９】
本発明は以上の手段で構成されており、更に具体的に詳述すると、例えばパーコレータ式の耐圧容器を用い、この容器に仕込んだサツマイモ茎葉中のポリフェノール抽出に最適な抽出溶媒を高圧ポンプで２．０ＭＰａの高圧にして通液する手法により、最適には１６０℃が好ましい溶媒の沸点以上の温度帯で収率良くポリフェノールを抽出できるようにしている。溶媒も水のみでなく有機溶媒、ｐＨやイオン強度を抽出最適条件に調整した溶媒、特に、７０％エタノールを含む水とエタノールの混合液を使用することで、目的の抽出物質の収率を向上できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のポリフェノールの抽出方法は、品種を問わずサツマイモの茎葉から、予め準備された最適の溶媒、即ち水とエタノールの混合された溶媒を高圧にし、加熱してサツマイモの茎葉に供給できるようにした。この結果、サツマイモ茎葉から最適な条件で、短時間で多量のポリフェノール、特にトリカフェオイルキナ酸が効率よく抽出できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の具体的な態様を実施の形態として説明する。本実施の形態は、主に食品や医薬品に使用される有用物質を抽出するものであり、特にサツマイモ茎葉（以下「原料」という）に適用し、この原料から生理活性機能を有する有用な機能性物質、即ちポリフェノールを最適に準備された溶媒を使用して抽出する技術である。原料は、サツマイモの茎、葉を主としている。
【００２２】
トリカフェオイルキナ酸はポリフェノールの一種である。このポリフェノールは、同一分子内に複数のフェノール性水酸基をもつ植物化合物の総称で、ほとんどの植物に含まれている。光合成による色素や苦味のある成分であり、その構造はＯＨ基が２つ以上付いているもので、抗酸化能力にすぐれ血圧上昇抑止効果、血糖値上昇抑止効果、血液をサラサラにする効果等のある物質である。
【００２３】
カフェ酸誘導体はその代表的な物質であるが、その中のトリカフェオイルキナ酸も有効な物質の１つとして、前述したように抗ＨＩＶ活性を有しており、サツマイモの茎葉に多く含まれている。このポリフェノールは他に特にチョコレートやココアにも多く含まれていることから医薬品関係以外に健康食品に対しても注目されている物質である。
【００２４】
次に本実施の形態による有用物質の抽出技術を図と表に基づき説明する。図１は、本実施の形態のポリフェノールの抽出装置１の概要図で、模式的に示した図である。本発明構成の中心をなす抽出装置本体２は、反応器である。抽出装置本体２の内部は空間が区画されており、この空間には細片あるいは細粉化したサツマイモ茎葉Ａが装入されていて、本発明の場合は、サツマイモの茎あるいは葉を対象にしている。抽出装置本体２はこれらの原料を装入していて、これを加熱加圧した溶媒に接触させポリフェノールを抽出する。
【００２５】
本実施の形態に関する抽出技術の構成は、抽出装置本体２以外に予め溶媒を収納している溶媒タンク３と、この溶媒タンク３内の溶媒４を取り出し高圧にして送り出す高圧ポンプ５と、送り出された溶媒４を加熱する加熱装置（熱交換器）６と、この加熱装置６で加熱された溶媒４が供給される前記の抽出装置本体２と、この抽出装置本体２で抽出されたポリフェノール７を冷却するための冷却装置８と、抽出されたポリフェノール７を高圧状態に維持する背圧弁９と、この背圧弁９を介して排出されるポリフェノール７を回収する回収装置１０等から構成されている。
【００２６】
抽出装置本体２は、その内部に細片化されたサツマイモ茎葉Ａを収納する円筒型のステンレス製のものであり、その両端に多孔質フィルタ２ｂが配置された構造である。この外周にこの抽出装置本体２を加熱維持するために電熱ヒータであるリアクタ加熱装置２ａが設けられている。次に、このポリフェノール７を抽出する技術を、図に従って詳細に説明する。前述したとおり、抽出装置本体２には溶媒４が供給されるが、この溶媒４には通常は水が使用される。本実施の形態の場合は、水（蒸留水）以外に食品に有用で無害な溶媒、即ち、エタノールと水の混合液を対象にしている。溶媒４としては、この水とエタノールの混合液を使用し、最適な割合で混合された液を溶媒４として予め専用の溶媒タンク３に収納しておく。
【００２７】
この溶媒４は、予め複数の溶媒タンク３を用意したものであってもよい。図示はしていないが、抽出原料に最適な複数の溶媒タンク３を予め個別に準備し、これを切り替え装置で切り替えて選択し、選択された最適な溶媒を使用する方法である。この準備される個別の溶媒の設置数に制限はない。この溶媒４は、水以外に例えば、有機溶媒、アルコールやその混合溶液、又、緩衝液やｐＨを調整した溶液、塩類を溶解した溶液等の使用も可能であり、使用される用途に無害のものであるものが好ましい。
【００２８】
この溶媒タンク３から取り出された溶媒４は高圧ポンプ５により高圧にして加熱装置６に送り出される。高圧ポンプ５において溶媒４は、飽和蒸気圧以上に加圧される。この圧力は、本実施例の場合２ＭＰａで好結果を得ている。この理由は、１６０℃のエタノールの飽和蒸気圧は１．２９６Ｍｐａであり、１７０℃のエタノールの飽和蒸気圧は１．６４８Ｍｐａであるので、これらの温度の飽和蒸気圧をわずかに上回る圧力として、２ＭＰａに設定したものである。水とエタノール７０％の混合溶媒では、サツマイモの茎葉からのポリフェノール７の抽出温度は、１６０±１０℃がほぼ効率的であるとの知見が得られた。従って、このときのエタノールの最大の温度である１７０℃で液相を維持し、しかも不必要な高圧によるエネルギコストを上昇させることによるロスを考慮すると、本実施の形態では約２Ｍｐａ程度が最適と判断される。
【００２９】
溶媒４はこのように高圧化されて加熱装置６に導かれ加熱される。この加熱装置６は、加熱用蛇管で構成されており、加熱されたシリコンオイル槽あるいは塩浴等の溶液中に加熱用蛇管が浸されている。溶媒４はこの加熱用蛇管を通過するときの熱交換により加熱されるようになっている。しかし、この加熱装置６はこの構成に限定されるものではない。この溶媒４の加熱温度は、原料によって異なるが、本実施の形態のサツマイモの茎葉を原料とする水とエタノールの混合溶媒による抽出の場合は、後述するように１６０±１０℃の温度でポリフェノールの抽出に好結果を得ている。
【００３０】
この溶媒４の温度は、ポリフェノール７を抽出するのに最も適する温度であるが、この加熱温度は、原料の種類によって異なるので、原料に最適な条件になるように設定される。このように加圧、加熱するのは、サツマイモ茎葉Ａからポリフェノール７抽出の収率を向上させるためである。この溶媒４は、抽出装置本体２に供給されるに際しては図示していないが熱電対等の温度センサーにより温度管理がなされる。
この温度管理により、リアクタ加熱装置２ａによって溶媒４を原料に合わせ種々の温度に設定することができ、又、常に一定の温度に保持することもできる。このようにして、抽出温度をコントロールすることができる。下限は溶媒の凝固点以上であるが、装置全体の耐圧性を上げると、高温側は臨界点以上の温度でも設定可能である。この条件の範囲にある溶媒４を抽出装置本体２にパイプを介して供給し、抽出装置本体２内に装入されている原料Ａと接触させポリフェノール７の抽出を行う。抽出装置本体２は、ポリフェノール７を抽出するためのものである。抽出装置本体２は図では簡略的に示しているが、端的にいうと、ステンレス製で内部が空洞の円筒体である。
【００３１】
この抽出装置本体２の両端部には、ステンレス製の多孔質フィルタ２ｂが着脱自在に固定されている。この多孔質フィルタ２ｂは、２〜１００μｍの範囲の貫通した多数の孔が形成されたものである。この多孔質フィルタ２ｂの材質は、ステンレスであるが、ステンレスに限らず互いに連通する気孔を多数形成された多孔質セラミックなどでもよい。多孔質セラミックの最適な気孔のサイズは、主に破砕原料の粒径等によって決まるが、最も適した孔が形成されるようにセラミックスの粒径を選択して製造するとよい。又、この抽出装置本体２の上下端には、溶媒４を供給する供給口と抽出された有用物質の排出口が設けられている。この抽出装置本体２に装入されている原料はサツマイモの茎や葉であり、細切片あるいは粉末状にされたもので、抽出し易い形態にされたものである。
【００３２】
この原料中のポリフェノールは多孔質フィルタ２ｂから流出するが、原料は多孔質フィルタ２ｂ内に保持されているので、抽出装置本体２から流出することはない。抽出装置本体２の外周には、リアクタ加熱装置２ａが組み込まれ、加圧加熱された溶媒を一定の温度で加熱保持している。このリアクタ加熱装置２ａは、本実施の形態では抽出装置本体２を外部から加熱する電気ヒータであるが、熱媒体油で加熱するための熱交換器を用いたものでもよい。この抽出装置本体２における有効な抽出時間は５〜６０分の範囲である。この時間の範囲は抽出を可能とする最も適する温度での範囲であるが、実際には原料の種類、抽出の条件等により最適な時間を特定し設定する。
【００３３】
抽出装置本体２から抽出されたポリフェノール７は、溶液又は懸濁液として、冷却装置８に送り込まれ、ポリフェノール７は大気圧下での溶媒の沸騰温度以下まで冷却される（本実施の形態では、室温である）。この冷却は、ポリフェノール７の熱分解や熱変性を抑え、流出する溶媒の沸騰を防止するためのものである。冷却されたポリフェノール７は、最終的に背圧弁９により一定の圧力を維持するようになっていて、この背圧弁９を介して外部に排出され回収タンク１０に回収される。
【００３４】
この背圧弁９は、溶媒４を高圧状態にして供給する工程、即ち高圧ポンプ５以降の工程で冷却終了時までの間を、処理温度に於ける溶媒４の飽和蒸気圧以上の圧力に保圧させ、高圧ポンプ５、加熱装置６、抽出装置本体２、及び冷却装置８の間を液相に保つためのものである。圧力を保持することで、溶媒４の沸点以上の温度領域での抽出操作が可能となる。又、この抽出装置１には、これら一連の流れの中で温度コントローラ、圧力コントローラ等を電気的に制御するためのコントロール装置やスイッチ類が付随して設けられている。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明がこれに限定されないことはいうまでもない。本実施の形態例は、サツマイモのポリフェノールの抽出を中心に説明したが、他への適用は可能である。次に本実施の形態に基づく実施例を説明する。
【実施例１】
【００３６】
以下、具体的な実験例を実施例として説明する。この実施例の目的は、高温高圧での溶媒による抽出法を適用し、サツマイモ茎葉部からトリカフェオイルキナ酸を効率的に抽出する条件の確認を行うものである。従来の沸点以下で、常圧の回分式による抽出法と比較した。
（試料）
サツマイモ茎葉に相当する試料は、独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機構より入手した通風乾燥後の甘藷（品種名：こがねせんがん（黄金千貫））葉部（含水率９．０％）を用いた。
（抽出法）
図１に示す抽出装置を適用して抽出を行った。反応器（抽出装置本体）の溶媒流入部と流出部に孔径２０μｍの焼結フィルターをセットし、この中にサツマイモ茎葉を仕込む形になっている。熱交換器にはシリコンオイルを満たしたオイルバスを用い、この中に抽出溶媒が流れる蛇管を浸す形とした。図示していないが、高圧ポンプ５と熱交換器６、冷却装置８と背圧弁９の間にそれぞれ圧力計を設置して内部の圧力を測定した。又、反応器２の上部と下部に熱伝対温度計を挿入することにより抽出装置本体２内の温度をモニターした。抽出装置本体２は内容積２０ｍＬで３５ＭＰａまでの圧力条件で使用できる。
【００３７】
本装置の抽出装置本体２内に３ｍｍ角にカットした甘藷葉部約０．５ｇ（ｗｅｔ ｂａｓｅ ｇ）を仕込み、抽出装置本体２をマントルヒーターで覆った。通液条件は、２．０ＭＰａ、３．０ｍＬ／ｍｉｎとし、通液開始後から昇温を開始した。本実施例では、昇温後の目的温度を１００℃、１２０℃、１６０℃とし、昇温中と昇温後１０分間隔で抽出液を回収し、以後の分析に供した。図２に抽出温度の変化とサンプリングしたフラクションを模式的に示した。尚、各温度において、室温から目的温度に到達するまでの所用時間は２０分であった。回分抽出においては、三角フラスコ内での抽出を行なった。即ち、３００ｍＬ用三角フラスコに３ｍｍ角にカットした試料０．５ｇ（ｗｅｔ ｂａｓｅ ｇ）と溶媒１００ｍＬを入れ、７５℃で１時間の振盪抽出を行った。都合３時間、３００ｍＬの溶媒による抽出を行い、以後の分析に供した。
（分析）
抽出物中のポリフェノール類は、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）にて定量した。
【００３８】
分析条件は以下のとおりである。
カラム：ＹＭＣ−Ｐａｃｋ ＯＤＳ−ＡＭ
溶離液：０．２％ギ酸（Ａ液）、９９．７％ＭｅＯＨ（Ｂ液）
Ａ：Ｂ＝９８．２→５５：４５→０：１００
流 速：３．０ｍＬ／ｍｉｎ
サンプルループ ：２０μＬ
クラジェントポンプ：ＪＡＳＣＯＰＵ―２０８９
カラムヒーター ：ＳｕｇａｉＵ―６２０ＴｙｐｅＶＰ５０
カラム温度：４０℃
検出器 ：ＨＩＴＡＣＨＩ Ｌ−４０００ＵＶ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ（３２６ｎｍ）
抽出物質中のポリフェノール量は、標準物質のリテンションタイムとピーク面積をもとに固定・定量した。
（結果）
図３に、流通式リアクタ（抽出装置本体）を用いて抽出された固形分収率を仕込量（乾物）基準％で示した。９９％エタノールの１００℃、１２０℃を除き、各溶媒（蒸留水、７０％エタノール、９９％エタノール）とも、全ての抽出温度条件において昇温過程で最も抽出量が多く、目的温度到達後の抽出量はそれほど多くなかった。従って、目的温度到達後の維持時間は、殆ど必要がないものと判断される。又、表１に示したように、この時の（４０分まで）累積収率は７０％エタノールを用いた場合で抽出量が多く、１６０℃・７０％エタノールでの累積収率が最高であった。次に蒸留水での値が大きく、９９％エタノールの場合での値が最も少なかった。
【００３９】
図４は、比較のため従来例（回分式）の抽出を行ったもので、回分式（７５℃）で１時間×３回の抽出を行ったときの抽出挙動を示している。回分式においても初めの１時間（１回目）の抽出時に大部分の可溶性成分が溶出し、２回目、３回目の抽出操作における抽出量は低下した。又、流通式に比べ抽出時間を要している。回分式における累積抽出物量は、表１に示すように、流通式の１００℃における抽出量に近く、１２０℃、１６０℃の温度条件での抽出量に比べ少ないことがわかる。図３及び図４は、甘藷葉から抽出された抽出物の総量、即ち、ポリフェノール以外のものを含んだ可溶物量を仕込み乾燥基準での％表示である。１６０℃条件で、可溶物収率の向上がみられる。
【００４０】
続いて、抽出物中のポリフェノール類を定量した結果を図５（流通式）及び図６（回分式）に示した。ＨＰＬＣで定量可能であった４種のポリフェノール（３，５−ｄｉＣＱＡ ４，５−ｄｉＣＱＡ、３，４−ｄｉＣＱＡ、３，４，５−ｔｒｉＣＱＡ）の収量を乾燥葉１ｇあたりのｍｇ数で示した。図５に示すように、甘藷葉に含まれるポリフェノール類は昇温過程で大半が抽出され、抽出量は水３０％と７０％エタノールの混合溶媒（以下、７０％エタノールともいう。）を用いたとき最も収量が大きいことがわかる。
【００４１】
図５及び図６に示すデータは、可溶化物に含まれるポリフェノールのうち定量可能であった４種（３，５−ｄｉＣＱＡ ４，５−ｄｉＣＱＡ、３，４−ｄｉＣＱＡ、３，４，５−ｔｒｉＣＱＡ）の収量を仕込み乾燥葉１ｇあたりで比較したものである。ポリフェノール類は７０％エタノールの溶媒条件で最も抽出効率が高いことが明らかになった。
【００４２】
図７には、乾燥葉１ｇあたりのキナ酸類累積収量（ｍｇ）と抽出条件の関係を示した。いずれの抽出条件においても蒸留水３０％とエタノール７０％の混合溶媒（以下、７０％エタノールともいう。）を抽出溶媒としたときに最も抽出量が多く、含有率も高いことがわかる。以上図３〜図７の結果を表２にまとめた。いずれの温度条件においても７０％エタノールを抽出溶媒としたときに最も抽出量が多く、含有率も高い結果となった。
【００４３】
前述したように、甘藷葉からのポリフェノール抽出物のうち、特に重要なものは３，４，５−ｔｒｉＣＱＡ（３，４，５−トリカフェオイルキナ酸）である。図８に各種抽出条件と抽出物中の３，４，５−ｔｒｉＣＱＡ量の関係を示した。図に示したように、抽出目的物質である３，４，５−ｔｒｉＣＱＡ量は７０％エタノール・１６０℃条件下で特異的に多く抽出されることが分かる。図９は、抽出温度と各種キナ酸類の抽出量の関係を示す図である。即ち、「ＣＡ」は、カフェ酸（別名 コーヒー酸）、「ＣｈＡ」は、クロロゲン酸、「４，５−ｄｉＣＱＡ」は、４，５−ジ-カフェオイルキナ酸、「３，５−ｄｉＣＱＡ」は、３，５−ジ-カフェオイルキナ酸、「３，４−ｄｉＣＱＡ」は、３，４−ジ-カフェオイルキナ酸、「３，４，５−ｔｒｉＣＱＡ」は、３，４，５−トリ-カフェオイルキナ酸である。何れの温度領域でも３，５−ジ-カフェオイルキナ酸の収量が大きいことが伺える。
【００４４】
その抽出量は７０％エタノールを用いた７５℃回分式の抽出量に比べ約５倍に向上し、本法の有用性が示された。図８は目的物質である３，４，５−トリカフェオイルキナ酸の収量を示すものである。前述のように７０％エタノール・１６０℃条件下では従来法の５倍の収量が得られる結果となった。又、抽出時間も従来に比し大幅に短縮された結果となった。
【００４５】
【表１】
【表２】
【実施例２】
【００４６】
実施例１で明らかにした至適抽出溶媒条件（蒸留水３０％とエタノール７０％）におけるキナ酸類の各種温度条件下での抽出挙動を精査することとし、流通式反応器を用いて、８０℃、１２０℃、１４０℃、１６０℃、１８０℃における抽出を行い、キナ酸類の抽出量と温度条件の関係を調べることとした。
（試料）
実施例１と同じである。
（抽出法）
基本的に実施例１と同じである。反応器内に３ｍｍ角にカットした甘藷葉部約０．５ｇ（ｗｅｔ ｂａｓｅ ｇ）を仕込み、２．０ＭＰａ、３．０ｍＬ／ｍｉｎの要件で７０％エタノールを通液した。通液開始後から昇温を開始し、目的温度（８０℃、１２０℃、１４０℃、１６０℃、１８０℃）まで昇温後、更に４０分間の通液を行い抽出液を回収した。抽出液は凍結乾燥後、乾燥物中に含まれるキナ酸類をＨＰＬＣにて分析した。
（分析）
実施例１で示したキナ酸類に加え、カフェ酸、クロロゲン酸についても分析を行った。
（結果）
図９に抽出成分と抽出温度の関係を示した。図のように、７０％エタノールを用いた抽出では、１６０℃条件下で最も高い収量が得られた。１８０℃における収率低下は、耐熱性を調べた実験結果から熱分解によることも判明している。目的物質であるトリカフェオイルキナ酸も、１６０℃条件で最も収率が高い結果となった。以上の結果から、甘藷葉中のカフェオイルキナ酸、特にトリカフェオイルキナ酸の最適抽出条件は１６０℃と限定された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、ポリフェノールを抽出するための抽出装置を示す模式図である。
【図２】図２は、各温度条件での昇温パターンとサンプリングフラクションを示すデータ図である。
【図３】図３は、流通式リアクタでの抽出物総量を示すデータ図である。
【図４】図４は、７５℃の回分式抽出による抽出物総量を示すデータ図である。
【図５】図５は、流通式で抽出されたポリフェノール量（乾燥葉１ｇあたり）を示すデータ図である。
【図６】図６は、回分式で抽出されたポリフェノール量（乾燥葉１ｇあたり）を示すデータ図である。
【図７】図７は、各種抽出条件でのカフェオイルキナ酸類の累積収量を示すデータ図である。
【図８】図８は、各種抽出条件でのトリカフェオイルキナ酸類の累積収量を示すデータ図である。
【図９】図９は、抽出温度と各種キナ酸類の抽出量の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…抽出装置
２…抽出装置本体
３…溶媒タンク
４…溶媒
５…高圧ポンプ
６…加熱装置
７…ポリフェノール
８…冷却装置
９…背圧弁
１０…回収装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
甘藷の茎葉部からポリフェノールを抽出する方法であって、
予め準備された溶媒を取り出す溶媒供給工程と、
前記取り出された溶媒を飽和蒸気圧以上に高圧にする加圧工程と、
前記取り出された溶媒を加熱する加熱工程と、
前記高圧及び加熱された溶媒を前記茎葉部に供給する供給工程と、
前記供給された溶媒を一定量の前記茎葉部に所定圧と所定温度を維持して所定時間接触させて反応させ前記ポリフェノールを抽出する抽出工程と、
前記抽出工程で抽出された前記ポリフェノールを冷却させる冷却工程と、
冷却された前記ポリフェノールを一定の圧力以上に保持して回収する回収工程と
からなるポリフェノールの抽出方法。
【請求項２】
請求項１に記載のポリフェノールの抽出方法において、
前記ポリフェノールは、トリカフェオイルキナ酸を含むものであることを特徴とするポリフェノールの抽出方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のポリフェノールの抽出方法において、
前記溶媒は、水、又は水及びエタノールの混合溶媒であることを特徴とするポリフェノールの抽出方法。
【請求項４】
請求項３に記載のポリフェノールの抽出方法において、
前記溶媒は、水及びエタノールの混合液であり、
前記加熱工程は、前記溶媒の温度を１６０±１０℃にする工程であり、
前記高圧工程は、前記溶媒の圧力を前記所定温度の前記エタノールの飽和蒸気圧以上にすることを特徴とするポリフェノールの抽出方法。
【請求項５】
請求項４に記載のポリフェノールの抽出方法において、
前記水とエタノールの混合溶媒中の前記エタノールの混合割合は、７０±１０％であることを特徴とするポリフェノールの抽出方法。
【請求項６】
請求項１から５に記載のポリフェノールの抽出方法で選択される１項において、
前記溶媒を前記茎葉部に接触させ前記ポリフェノールを抽出する時間は、前記溶媒を所定の温度に昇温し抽出が完了するまでの時間であることを特徴とするポリフェノールの抽出方法。
【請求項７】
甘藷の茎葉部からポリフェノールを抽出するポリフェノールの装置であって、
溶媒を収納する溶媒収納装置と、
前記溶媒収納装置から取り出された溶媒を高圧にして前記茎葉部に供給する供給装置と、
前記溶媒収納装置から取り出された溶媒を加熱して前記茎葉部に供給する加熱装置と、
前記加圧、加熱された前記溶媒を前記茎葉部に所定時間接触させて反応させ、ポリフェノールを抽出する抽出装置本体と、
前記抽出装置本体に設けられ、前記溶媒及び前記茎葉部を加熱維持させるリアクタ加熱装置と、
前記抽出されたポリフェノールを冷却させる冷却装置と、
前記冷却されたポリフェノールを一定圧力以上に保持して前記抽出装置に留める背圧装置と、
前記抽出されたポリフェノールを回収する回収装置と
からなるポリフェノールの抽出装置。
【請求項８】
請求項７に記載のポリフェノールの抽出装置において、
前記圧力装置による前記高圧の圧力はエタノールの飽和蒸気圧以上で、前記加熱装置による加熱温度は１６０±１０℃であり、前記溶媒は７０±１０％のエタノールを含む水とエタノールの混合溶媒であることを特徴とするポリフェノールの抽出装置。
【請求項１】
甘藷の茎葉部からポリフェノールを抽出する方法であって、
予め準備された溶媒を取り出す溶媒供給工程と、
前記取り出された溶媒を飽和蒸気圧以上に高圧にする加圧工程と、
前記取り出された溶媒を加熱する加熱工程と、
前記高圧及び加熱された溶媒を前記茎葉部に供給する供給工程と、
前記供給された溶媒を一定量の前記茎葉部に所定圧と所定温度を維持して所定時間接触させて反応させ前記ポリフェノールを抽出する抽出工程と、
前記抽出工程で抽出された前記ポリフェノールを冷却させる冷却工程と、
冷却された前記ポリフェノールを一定の圧力以上に保持して回収する回収工程と
からなるポリフェノールの抽出方法。
【請求項２】
請求項１に記載のポリフェノールの抽出方法において、
前記ポリフェノールは、トリカフェオイルキナ酸を含むものであることを特徴とするポリフェノールの抽出方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のポリフェノールの抽出方法において、
前記溶媒は、水、又は水及びエタノールの混合溶媒であることを特徴とするポリフェノールの抽出方法。
【請求項４】
請求項３に記載のポリフェノールの抽出方法において、
前記溶媒は、水及びエタノールの混合液であり、
前記加熱工程は、前記溶媒の温度を１６０±１０℃にする工程であり、
前記高圧工程は、前記溶媒の圧力を前記所定温度の前記エタノールの飽和蒸気圧以上にすることを特徴とするポリフェノールの抽出方法。
【請求項５】
請求項４に記載のポリフェノールの抽出方法において、
前記水とエタノールの混合溶媒中の前記エタノールの混合割合は、７０±１０％であることを特徴とするポリフェノールの抽出方法。
【請求項６】
請求項１から５に記載のポリフェノールの抽出方法で選択される１項において、
前記溶媒を前記茎葉部に接触させ前記ポリフェノールを抽出する時間は、前記溶媒を所定の温度に昇温し抽出が完了するまでの時間であることを特徴とするポリフェノールの抽出方法。
【請求項７】
甘藷の茎葉部からポリフェノールを抽出するポリフェノールの装置であって、
溶媒を収納する溶媒収納装置と、
前記溶媒収納装置から取り出された溶媒を高圧にして前記茎葉部に供給する供給装置と、
前記溶媒収納装置から取り出された溶媒を加熱して前記茎葉部に供給する加熱装置と、
前記加圧、加熱された前記溶媒を前記茎葉部に所定時間接触させて反応させ、ポリフェノールを抽出する抽出装置本体と、
前記抽出装置本体に設けられ、前記溶媒及び前記茎葉部を加熱維持させるリアクタ加熱装置と、
前記抽出されたポリフェノールを冷却させる冷却装置と、
前記冷却されたポリフェノールを一定圧力以上に保持して前記抽出装置に留める背圧装置と、
前記抽出されたポリフェノールを回収する回収装置と
からなるポリフェノールの抽出装置。
【請求項８】
請求項７に記載のポリフェノールの抽出装置において、
前記圧力装置による前記高圧の圧力はエタノールの飽和蒸気圧以上で、前記加熱装置による加熱温度は１６０±１０℃であり、前記溶媒は７０±１０％のエタノールを含む水とエタノールの混合溶媒であることを特徴とするポリフェノールの抽出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−４５７９８（Ｐ２００７−４５７９８Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３４７８８（Ｐ２００５−２３４７８８）
【出願日】平成１７年８月１２日（２００５．８．１２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１７年２月１４日 佐賀大学主催の「農学部応用生物科学科 平成１６年度卒業研究発表会」において文書をもって発表
【出願人】（５０４２０９６５５）国立大学法人佐賀大学 (176)
【出願人】（０００１６８１９３）株式会社ミゾタ (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１２日（２００５．８．１２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１７年２月１４日 佐賀大学主催の「農学部応用生物科学科 平成１６年度卒業研究発表会」において文書をもって発表
【出願人】（５０４２０９６５５）国立大学法人佐賀大学 (176)
【出願人】（０００１６８１９３）株式会社ミゾタ (12)
【Ｆターム（参考）】
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