海藻からのフコキサンチンの抽出方法とその装置
【課題】フコキサンチンの抽出率、回収率が著しく良好な、海藻からのフコキサンチンの抽出方法とその装置を提供することを課題とする。
【解決手段】海藻から、高圧流体によってフコキサンチンを抽出することを特徴とする。高圧流体としては、超臨界流体や亜臨界流体などが用いられる。また流体の成分としては、たとえば二酸化炭素が用いられる。このような高圧流体と補助溶媒との混合流体を用いてフコキサンチンを抽出することも可能である。さらに、天日乾燥、凍結乾燥、酵素処理などの前処理を行うことも可能である。
【解決手段】海藻から、高圧流体によってフコキサンチンを抽出することを特徴とする。高圧流体としては、超臨界流体や亜臨界流体などが用いられる。また流体の成分としては、たとえば二酸化炭素が用いられる。このような高圧流体と補助溶媒との混合流体を用いてフコキサンチンを抽出することも可能である。さらに、天日乾燥、凍結乾燥、酵素処理などの前処理を行うことも可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海藻からのフコキサンチンの抽出方法と、その抽出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フコキサンチンは、天然色素の一種であるカロテノイドに含まれる化合物の一つであり、海藻、特にワカメ、コンブ、ヒジキ、モズクなどの褐色の褐藻類に多く含有されている。フコキサンチンは、従来から脂肪細胞の代謝性を有することによる肥満の抑制作用や、抗酸化力が強いことによる抗がん作用などが確認されており、これらの作用を利用するための種々の研究がなされている。
【０００３】
たとえば特許文献１に開示された発明は、フコキサンチンを抗酸化剤として用いるものであり、珪藻に含まれる抗酸化能を有する物質がフコキサンチンであることを見い出したものである。また特許文献２に開示された発明は、フコキサンチンを抗腫瘍剤として用いる技術を開示するものであり、フコキサンチンが特に肝臓癌に対して抗腫瘍活性を有することを知見して発明されたものである。さらに特許文献３に係る発明は神経細胞保護剤に関するものであり、特許文献４に係る発明は血糖値上昇抑制剤に関するものであり、特許文献５に係る発明は糖尿病治療剤に関するものであり、特許文献６は血管新生抑制剤に関するものである。このように、フコキサンチンは、特に医薬品として、種々の機能を有することが見い出されており、さらに、天然素材由来の抽出成分で安全性も高いと認められることから、近年ではその活用が期待されている。
【０００４】
しかしながら、フコキサンチンは前記海藻に微量にしか含有されていないため、このような海藻からフコキサンチンを抽出するのは必ずしも容易ではなく、実際には海藻に含有されている多種の有効成分から、フコキサンチンのみを抽出する有用な技術は未だ開発されていない。
【０００５】
たとえば特許文献７に係る発明は、海藻を、温度０℃以上５０℃未満、濃度５５％以上７０％以下のエタノール水溶液と接触させ、前記海藻を前記エタノール水溶液から分離して海藻食品材を得ることを特徴とするものである。
【０００６】
しかし、この特許文献７に係る発明は、所望の色素を抽出することに主眼がおかれており、フコキサンチンのみならずクロロフィルも抽出するものである。そして、この特許文献７に係る発明は、海藻食品材を製造することを目的とするので、この技術を上記のような各種の特性を有する医薬品用として応用するのには適さないものである。またフコキサンチンを、エタノール水溶液を主体とする溶媒を用いて抽出するものであり、抽出率や回収率は良好なものではない。
【０００７】
また特許文献８に係る発明は、海藻の一つである褐藻類の成熟体に含まれているフコキサンチンやフコステロールの量は少なく、実用的な量を得るには時間と費用がかかるという問題を解決することを課題とするもので、褐藻類中でのフコキサンチンやフコステロールの存在について、褐藻類の盤状体もしくは糸状体においては、その成熟体に比べ、数十倍ないし百倍以上のフコキサンチンやフコステロールを含むことに着目し、また、この盤状体もしくは糸状体は、成熟体の前駆体である直立体を形成させない条件で培養することにより、フコキサンチンやフコステロールを得るために十分な量の盤状体もしくは糸状体を得ることができることを見出して、発明されたものである。
【０００８】
しかし、この特許文献８に係る発明は、褐藻類の盤状体もしくは糸状体の抽出手段が有機溶媒による抽出手段にすぎないので、フコキサンチンの抽出率、回収率は決して良好なものではない。
【０００９】
さらに、特許文献９に係る発明は、フコキサンチンの活性成分は光によって分解されやすいという性質があること、フコキサンチンは褐藻類を原料として抽出するので、抽出過程において夾雑物であるアルギン酸やクロロフィルが混入してしまい、純度の高いフコキサンチンを入手することが困難であること等の問題点を解決することを課題としてなされたもので、遮光雰囲気下でエタノールによって成分を抽出し、活性炭によって夾雑物を吸着することによってフコキサンチンを得るフコキサンチンの精製方法としてなされたものである。
【００１０】
しかしながら、この特許文献９に係る発明では、遮光雰囲気下で抽出することで、フコキサンチンの活性成分が光によって分解されやすいという問題を解決するものであるが、抽出手段自体は上記特許文献７に係る発明と同様のエタノールを主体とする溶媒を用いた抽出手段を採用するにすぎないものであるため、フコキサンチンの抽出率、回収率は決して良好なものではない。
【００１１】
いずれにしても、上記特許文献７乃至９に係る発明は、海藻からエタノール等の有機溶媒によって抽出するという、ごく一般的な抽出手段を採用するにすぎないものであるので、フコキサンチンの抽出率、回収率が良好なものではなく、フコキサンチンの抽出に実効性のある技術とはいえないものであった。
【００１２】
【特許文献１】特開平７−２２４２７８号公報
【特許文献２】特開平１０−１５８１５６号公報
【特許文献３】特開２００１−３３５４８０号公報
【特許文献４】特開２００７−２９７３７０号公報
【特許文献５】特開２００７−３１４４５１号公報
【特許文献６】特開２００８−１６２３号公報
【特許文献７】特開平９−１７３０１２号公報
【特許文献８】特開２００４−３５５２８号公報
【特許文献９】特開２００４−７５６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、フコキサンチンの抽出率、回収率が著しく良好なフコキサンチンの抽出方法とその装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、海藻から、高圧流体によってフコキサンチンを抽出することを特徴とするフコキサンチンの抽出方法を提供するものである。高圧流体としては、好ましくは超臨界流体又は亜臨界流体が用いられる。また流体の成分としては、好ましくは二酸化炭素が用いられる。このような高圧流体と補助溶媒との混合流体を用いてフコキサンチンを抽出することも可能である。
【００１５】
高圧流体によってフコキサンチンを抽出する前処理として、天日乾燥あるいは凍結乾燥を行うことが望ましい。また、これら天日乾燥もしくは凍結乾燥の前処理とともに、あるいはこれらの前処理とは別に酵素処理を行うことも可能である。
【００１６】
さらに、本発明は、原料としての海藻を収容し、高圧流体を供給することによって前記海藻からフコキサンチンを抽出する抽出容器２と、該抽出容器２で抽出されたフコキサンチンを高圧流体とともに供給し、該高圧流体からフコキサンチンを分離する分離容器３とを具備することを特徴とするフコキサンチンの抽出装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、上述のように、抽出溶媒として、超臨界流体や亜臨界流体等の高圧流体を用いることで、この高圧流体を原料としての海藻の繊維の隙間や細胞内部に浸透させることによってフコキサンチンを効率的に抽出する方法であるため、上記特許文献７乃至９に係る発明のように、エタノール等の有機溶媒を主体とした溶媒によって抽出する方法に比べると、フコキサンチンの抽出率、回収率が著しく向上するという効果がある。
【００１８】
一方、前記高圧流体を用いてフコキサンチンを抽出する際、フコキサンチンは脂溶性の物質であるため、原料としての海藻の内部に含有される余剰の水分が阻害物質となる。そこで、抽出の前処理として天日乾燥や凍結乾燥を行った場合には、余剰の水分が除去されるので、抽出率、回収率がより良好となる。
【００１９】
さらに、前処理として酵素処理を行った場合には、酵素の作用によって原料としての海藻の細胞壁がより柔軟になり、その上で前記天日乾燥や凍結乾燥などの前処理を実施した場合、海藻中の余剰の水分がよりいっそう除去されやすくなると共に、前記高圧流体が海藻の組織や細胞内部により浸透しやすくなり、結果として抽出率、回収率がさらに良好となる効果がある。ちなみに、本発明においては、原料としての海藻に含有されていたフコキサンチンの含有量に対する抽出物中の含有量の比率である、フコキサンチンの回収率が６５〜８５％程度となり、原料中に含有されているフコキサンチンがほとんど抽出物として回収される、非常に優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明のフコキサンチンの抽出方法は、上述のように、海藻から、高圧流体によってフコキサンチンを抽出することを特徴とするものである。また、本発明のフコキサンチンの抽出装置は、上述のように原料としての海藻を収容し、高圧流体を供給することによって前記海藻からフコキサンチンを抽出する抽出容器２と、該抽出容器２で抽出されたフコキサンチンを高圧流体とともに供給し、該高圧流体からフコキサンチンを分離する分離容器３とを具備することを特徴とするものである。
【００２１】
一般的に海藻とは、植物体の色が主として褐色である褐藻類、紅色である紅藻類、緑色である緑藻類の大きく３種類の群からなる海産の藻類のことをいう。この海藻のなかでフコキサンチンは、褐藻類に多く含まれる脂溶性物質であって、天然色素のひとつであるカロテノイドのなかの一種である。純度の高いものは橙色の柱状結晶構造を有する。褐藻類は、褐藻綱（Phaeophyceae）に分類される藻類で、ナガマツモ目（Chordariales）、コンブ目（Laminariales）、ウイキョウモ目（Dictyosiphonales）、アミジグサ目（Dictyotales）、ヒバマタ目（Fucales）、イソガワラ目（Ralfsiales）、カヤモノリ目（Scytosiphonales）、シオミドロ目（Ectocarpales）、クロガシラ目（Sphacelariales）、ウルシグサ目（Desmarestiales）、ムチモ目（Cutleriales）、ケヤリ目（Sporochnales）、ウスバオウギ目（Syringodermatales）に属する藻類が含まれる。
【００２２】
褐藻類に属する具体的な海藻としては、ワカメ、コンブ、ヒジキ、モズク、ニセモズク、ナガマツモ、オキナワモズク、ナミマクラ、ニセフトモズク、ソメワケグサ、イシゲ、ネバリモ、クロモ、シワノカワ、イシモズク、ヒモマクラ、フトモズク、アナメ、チガイソ、アイヌワカメ、ネコアシコンブ、ツルモ、スジメ、ミスジコンブ、カジメ、アントクメ、アラメ、クロシオメ、トロロコンブ、ニセツルモ、コンブモドキ、コモンブクロ、エゾフクロ、ニセカヤモ、ウイキョウモ、サメズグサ、キタイワヒゲ、イワヒゲ、ハバモドキ、ヨコジマノリ、ヤハズグサ、アミジグサ、ニセアミジ、フタエオウギ、ヤレオウギ、ハイオウギ、サナダグサ、ウミウチワ、コモングサ、ヂガミグサ、シマオウギ、スギモク、ウガノモク、ヒバマタ、ヤバネモク、ジョロモク、エゾイシゲ、ホンダワラ、ラッパモク、マツモ、クロハンモン、キンイロハンモン、イシツキゴビア、ニセイシノカワ、イソガワラ、ムラチドリ、フクロノリ、ハバノリ、カゴメノリ、セイヨウハバノリ、カヤモノリ、イソブドウ、シオミドロ、ピラエラ、ヤドリミドロ、クロガシラ、カシラザキ、ウルシグサ、ムチモ、イチメガサ、ウミボッス、ケヤリ、ウスバオウギが含まれる。
【００２３】
本発明においては、入手が容易で、大量かつ安定して供給され、比較的安価なワカメ（Undaria pinnatifida）が主として用いられる。ワカメは、褐藻類コンブ目チガイソ科に属する海藻である。原料としては、ワカメの葉部、茎部、根部等を用いることができるが、フコキサンチンは特にワカメの葉部に多く含有されているため、葉部を原料として用いることが望ましい。なお、当該原料は、採集されたそのままの形状のものを用いることも可能であるが、必要に応じて乾燥、細切、破砕、粉砕等の処理を行ったものを用いることが、成分の抽出効率を高める上で好ましい。
【００２４】
高圧流体としては、超臨界流体や亜臨界流体を用いることが好ましい。流体の成分としては、たとえば二酸化炭素（臨界温度：３１．１℃，臨界圧力：７．３８ＭＰａ）の他に、亜酸化窒素（臨界温度：３６．４℃，臨界圧力：７．２４ＭＰａ）やトリフルオロメタン（臨界温度：２５．９℃，臨界圧力：４．８４ＭＰａ）等の、臨界点が二酸化炭素に近似している成分を使用することが好ましい。特に、作業環境における人に対する安全性および工業化の可能性の観点から、二酸化炭素を用いるのが特に好ましい。
【００２５】
より具体的な実施形態について、図１に従って説明する。図１は、一実施形態としてのフコキサンチンの抽出装置の概略ブロック図を示す。本実施形態のフコキサンチンの抽出装置は、ボンベ１と、抽出容器２と、分離容器３と、補助溶媒用容器４と、高圧ポンプ５と、高圧ポンプ６と、保圧弁７と、流速計８と、積算流量計９とを具備して構成されている。
【００２６】
ボンベ１は、高圧流体として用いる流体の成分としての二酸化炭素を充填したボンベであり、このボンベ１から二酸化炭素が系内に供給される。
【００２７】
抽出容器２は、原料であるワカメを収容してフコキサンチンを抽出するための容器で、この抽出容器２の内部で前記収容されたワカメに高圧流体を接触させて該ワカメからフコキサンチンを抽出することになる。抽出容器２は、耐圧性のステンレス製のもので、容器本体２ａと蓋体２ｂとで構成されている。なお、抽出容器２は、流体の成分を高圧流体の状態に保持するために恒温装置（図示せず）を具備することが好ましい。この恒温装置としては、ウォーターバス、カラムオーブン等、温度を一定に維持できるものであれば、その種類は問わない。
【００２８】
分離容器３は、前記抽出容器２で抽出されたフコキサンチンと高圧流体とを供給した後、フコキサンチンと高圧流体の成分とを分離するための容器である。なお、フコキサンチンと高圧流体の成分を分離するために、当該分離容器３の内部で高圧の状態から大気圧まで減圧操作を行うことになる。このとき、流体成分の断熱膨張の原理により急激に温度が低下する。その温度低下によって、分離容器３およびその周辺が急激に冷却されて結露し、さらに流体成分自体が凍結することによってガスの流露が閉塞する恐れがある。それらを防止するために、前記抽出容器２と同様に恒温設備を具備することが好ましいが、強制的に流体成分の凍結を防止するためには加温設備を具備することが特に好ましい。
【００２９】
補助溶媒用容器４は、フコキサンチンを抽出するための補助溶媒を収容するための容器である。補助溶媒は、高圧ポンプ６によって抽出容器２へ供給されるが、図１に示すように抽出容器２の手前で高圧流体成分と合流させて高圧流体と補助溶媒との混合流体として抽出容器２へ導入する場合と、図示はしていないが高圧流体とは別に抽出容器２へ単独で導入する場合がある。いずれの場合も、高圧流体と補助溶媒の混合流体が抽出容器２の内部でワカメと接触してフコキサンチンを抽出するのである。
【００３０】
高圧ポンプ５は、前記ボンベ１の流体成分を抽出容器２へ供給するためのものであり、その高圧ポンプ５の圧力は、両側の圧力計１０、１１で測定され、保圧弁７によって調整される。高圧ポンプ５は、流体を安定的かつ定量的に移送するために、プランジャー式あるいはダイヤフラム式等の容積式ポンプであることが好ましい。
【００３１】
流速計８は、前記分離容器３で分離された流体である二酸化炭素の流速を測定するものであり、積算流量計９は、系を流通する流体の流量を測定するものである。その他、本実施形態のフコキサンチンの抽出方法に使用する装置には、さらに、操作に必要な補助的な耐圧ハルブ（図示せず）、配管部（線図で図示している）等が具備されている。
【００３２】
次に、上記のような装置を用いて、フコキサンチンを抽出する方法の実施形態について説明する。
【００３３】
先ず、抽出容器２内に、処理対象物である原料のワカメを収容する。このワカメは、予め天日乾燥によって前処理したものである。次に、抽出容器２を収容している恒温槽を所定の温度に設定し、保圧弁７を所定の圧力に設定した上で、ボンベ１から抽出容器２へ二酸化炭素を供給する。抽出容器２への二酸化炭素の供給は、高圧ポンプ５によって連続的になされる。
【００３４】
より具体的には、高圧ポンプ５によって昇圧され、流路を介して抽出容器２側へ供給される圧力が上記保圧弁７によって設定された圧力に保持されるようになっている。即ち、高圧ポンプ５による流体の吐出圧力が保圧弁７の設定圧力未満であると、連続的に流体が流路を介して抽出容器２側へ供給される。一方、高圧ポンプ５による流体の吐出部の圧力が保圧弁７の設定圧力以上になると、保圧弁７が開の状態となり、保圧弁７を介して流体が高圧ポンプの供給部側へ返送される。
【００３５】
たとえば保圧弁７の設定値を２０ＭＰａとした場合、装置の運転開始後には、抽出容器２側へ供給される流体の圧力は、ボンベ圧の５ＭＰａから上昇し、臨界圧７．４ＭＰａを超えて、２０ＭＰａまで上昇する。その後は、抽出容器２の圧力は常に２０ＭＰａに安定した状態で維持されることとなる。なお、温度異常などの何らかの条件変化によって高圧ポンプ５の吐出部の圧力が２０ＭＰａ以上に上昇すると、２０ＭＰａを超えた圧力の流体は、開いた保圧弁７を介して高圧ポンプ５の供給部側へ返送されることとなる。
【００３６】
このように、高圧ポンプ５の連続運転によって、抽出容器２の圧力は２０ＭＰａより下がらないように維持され、また保圧弁７によって２０ＭＰａより上がらないように維持されることとなる。この場合、保圧弁７で設定される圧力は、２０ＭＰａに限定されるものではない。
【００３７】
このようにして、臨界圧力以上、臨界温度以上に昇圧、昇温された流体、すなわち超臨界流体は抽出容器２へ供給される。そして、抽出容器２へ供給された超臨界流体は、該抽出容器２内で予め収容されていたワカメからフコキサンチンを抽出するのである。
【００３８】
温度と圧力は、使用する流体が超臨界流体になる条件、すなわち臨界圧力以上、臨界温度以上の条件であればよい。本実施形態で用いる二酸化炭素は、温度３１．１℃（臨界温度）、圧力７．３８ＭＰａ（臨界圧力）以上の温度と圧力の条件下で超臨界流体となり、上記のような恒温槽の温度設定及び保圧弁７での圧力設定によって超臨界状態を維持することができる。本実施形態では、温度は４０℃に設定され、圧力は２０ＭＰａに設定される。
【００３９】
そして、抽出容器２内の温度と圧力が所定の値（４０℃，２０ＭＰａ）に達した後、所定の時間（本実施形態では１時間）、二酸化炭素を流通させる。このとき、分離容器３側への流路は閉塞されており、分離容器３への二酸化炭素の供給はなされない。すなわち、系内は所定の温度と圧力に保持された状態となり、原料であるワカメの繊維や細胞内部に超臨界流体となった二酸化炭素が均一に隅々まで浸透し、そこからフコキサンチンを抽出するための準備段階を整えることになる。さらに、浸透した超臨界二酸化炭素には既にフコキサンチンの溶解が進行している。
【００４０】
このように４０℃の温度と２０ＭＰａの圧力で系内を１時間保持した後、分離容器３側への流路を開放状態とし、抽出容器２から分離容器３側へも二酸化炭素を流通させる。そして、分離容器３側への流路を開放状態とした状態で、二酸化炭素を５時間流通させる。
【００４１】
分離容器３側への流路を開放状態とした状態で、４０℃の温度と２０ＭＰａの圧力で５時間、新鮮な二酸化炭素をワカメに接触させて流通することで、フコキサンチンが溶解した超臨界二酸化炭素と当該新鮮な二酸化炭素が入れ替わる。さらに、ワカメに浸透した新鮮な二酸化炭素には新たにフコキサンチンが溶解する。そして、このサイクルが５時間繰り返される。結果的に二酸化炭素を介してワカメからフコキサンチンが抽出され、抽出容器２の外部に排出されて分離容器３に供給されることとなる。
【００４２】
さらに、二酸化炭素を流通させている状態で、補助溶媒用容器４から高圧ポンプ６を介して補助溶媒を抽出容器２へ供給する。本実施形態では、補助溶媒としてエタノールを用いる。このとき、抽出容器２へ供給される流体は、二酸化炭素とエタノールの混合流体となる。エタノールは油性物質を良く溶解する効果があるため、元来脂溶性のあるニ酸化炭素と混合することによって、フコキサンチンの溶解力が相乗的に向上することとなる。なお、抽出物として、超臨界二酸化炭素、エタノール、及びフコキサンチンの３者の混合物が分離容器３へ供給されることとなる。
【００４３】
分離容器３は、大気と連通状態とされており、分離容器３内が減圧されることにより二酸化炭素は気体となり、フコキサンチン及びエタノールから分離されて、分離容器３から排出され、さらに系外に排出される。そして、分離容器３でフコキサンチンが沈殿し回収される。分離容器３から排出される二酸化炭素の流速は流速計８で測定され、さらに積算流量計９で系を流通する二酸化炭素の流量が測定される。
【００４４】
上述のように、本実施形態では、抽出容器２内に原料であるワカメを収容するとともに、その抽出容器２に超臨界二酸化炭素を供給し、超臨界二酸化炭素の抽出力によってワカメからフコキサンチンを抽出し、そのフコキサンチンと超臨界二酸化炭素との混合流体を分離容器３で分離してフコキサンチンを回収することとしたため、フコキサンチンの抽出率、回収率が、単にアルコール等の溶媒のみ抽出していた従来の方法に比べて、著しく良好となった。さらにエタノールを超臨界二酸化炭素の補助溶媒として用いることで、抽出率、回収率がさらに向上することとなった。
【００４５】
なお、上記実施形態では、超臨界流体として二酸化炭素（臨界温度：３１．１℃，臨界圧力：７．３８ＭＰａ）を用いたが、これ以外に、亜酸化窒素（臨界温度：３６．４℃，臨界圧力：７．２４ＭＰａ）、トリフルオロメタン（臨界温度：２５．９℃，臨界圧力：４．８４ＭＰａ）等を使用することができる。これらのうちでも、作業環境における人に対する安全性および工業化の可能性の観点から二酸化炭素を用いるのが特に好ましい。
【００４６】
また、該実施形態では、高圧流体として超臨界二酸化炭素を用いたが、操作条件として、臨界温度未満でかつ臨界圧力以上、臨界温度以上でかつ臨界圧力未満、および臨界温度と臨界圧力を共に僅かに下回る条件におかれた流体、いわゆる亜臨界二酸化炭素を用いることも可能である。さらには超臨界流体や亜臨界流体以外の高圧流体を用いることも可能である。
【００４７】
また、上記実施形態では、補助溶媒としてエタノールを用いたが、補助溶媒の種類はこれに限定されるものではなく、たとえばメタノール、プロパノールなどの低級アルコール、ノルマルヘキサンやシクロヘキサンなどの炭化水素、アセトン、酢酸エチル等を用いることも可能である。要は、食品あるいは医薬品関連で適用される物質を取り扱う観点、および天然物質を劣化させずに品質を保持する観点などから適宜、選択することが好ましいのである。
【００４８】
さらには、ココナツのような天然物を補助溶媒用の試料として用いることができる。ココナツを、原料であるワカメとともに抽出容器２内に収容し、その状態で超臨界二酸化炭素を抽出容器２へ供給すると、超臨界二酸化炭素によってココナツから油分（ココナツオイル）が抽出され、その油分が超臨界二酸化炭素の補助溶媒として機能して、ワカメからフコキサンチンを抽出するのである。なお、ゴマ、大豆、カカオ、ピーナッツなど、油分を多く含有する天然果実および種子類を用いても同様の効果が得られる。
【００４９】
さらに、上記実施形態では、抽出容器２とは別に補助溶媒用容器４を設けたが、このような補助溶媒用容器４を設けずに、たとえば抽出容器２に補助溶媒を収容して超臨界流体とともに用いてもよい。
【００５０】
さらに、上記実施形態で用いた装置に関し、抽出容器２や分離容器３の材質、配管の材質、機器類の型式、その他図示されていないラインフィルター、逆止弁、ドレン弁、バイパス配管、安全弁、架台等の一般的な附属部品については適宜、選択して使用することが可能である。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００５２】
（実施例１）
本実施例は、ワカメからフコキサンチンを抽出する実施例で、４種類の品質のワカメについて、フコキサンチンの抽出率や回収率を求めたものである。原料のワカメとしては徳島県産の４種類の品質のもの（Grade１：店頭販売される高級品質のもの、Grade２：店頭販売される中級品質のもの、Grade３：低級品質で店頭販売されないもの、Grade４：Grade３の品質よりおとる品質のもの）を、予め天日乾燥により前処理したものを用いた。天日乾燥は（２日間）行った。
【００５３】
実験には、上記図１に示すような装置を用いた。抽出容器への試料（ワカメ）の充填量は８０．０ｇとした。抽出容器内の温度と圧力は、それぞれ４０℃と２０ＭＰａに調整した。抽出に関する時間は、保持時間を１時間、流通時間を５時間、合計６時間とした。二酸化炭素の供給条件は、高圧ポンプの送液速度が、７ｃｃ／ｍｉｎ（重量換算で７ｇ／ｍｉｎ）になるように設定した。
【００５４】
さらに、Grade１及びGrade２については、超臨界二酸化炭素のみを用いて実験を行ったが、Grade３及びGrade４については、超臨界二酸化炭素のみを用いた場合と、補助溶媒としてエタノールを超臨界二酸化炭素とともに用いた場合との双方について実験を行った。補助溶媒を用いる場合は、二酸化炭素の送液速度に対して５モル％のエタノールを添加した。すなわち、二酸化炭素の１ｍｏｌあたりの重量を４４．０１ｇ、エタノールの１ｍｏｌあたりの重量を４６．０７ｇとすると、１ｍｉｎあたりのエタノールの送液重量は、次の計算値となる。
（７ｇ／４４．０１ｇ）×０．０５×４６．０７ｇ＝０．３６６ｇ
よって、エタノールの送液速度は、０．３６６ｇ／ｍｉｎとなる。実験結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
表１において、「抽出物量」とは、抽出された抽出物の量であり、表中の数値の単位はｇである。また「試料中含有量」とは、試料であるワカメ１ｇ中に含有されているフコキサンチンの量であり、表中の数値の単位は（ｍｇ／ｇ）である。さらに「抽出物中含有量」とは、抽出物１ｇ中に含有されているフコキサンチンの量であり、表中の数値の単位は（ｍｇ／ｇ）である。
【００５７】
さらに「抽出率」とは、試料に対する抽出物量の割合、すなわち、抽出容器に充填された試料に対する、抽出された抽出物量の割合であり、次式で定義する。
（抽出率）＝（抽出物量）／（抽出容器への試料の充填量）×１００
従って、表中の数値の単位は（％）である。たとえばGrade１の場合は、
（０．３１（ｇ）／８０．０（ｇ））×１００
で求められる。さらに「回収率」とは、前記試料中含有量に対する抽出物中含有量の比率であり、次式で定義する。
（回収率）＝［（抽出物中含有量）×（抽出率）］／（試料中含有量）
たとえばGrade１の場合は、
７．５（ｍｇ／ｇ）×［０．３１（ｇ）／８０．０（ｇ）×１００］
０．１４６（ｍｇ／ｇ）
で求められ、単位は（％）である。
【００５８】
表１から明らかなように、いずれのＲｕｎＮｏ．の実験の場合も、抽出率の値は、０．３％以上の優れたものであった。また、フコキサンチンの回収率は、いずれの場合も１５％以上と非常に優れたものであった。また、Grade３及びGrade４については、補助溶媒を用いない場合には抽出率がそれぞれ０．４０％、０．３４％であったのに対し、補助溶媒を用いた場合には抽出率はともに０．８０％に上昇した。
【００５９】
（実施例２）
本実施例では、温度条件と圧力条件を変えた場合のフコキサンチンの抽出実験を行い、抽出率と回収率を求めた。条件は、温度４０℃で圧力２０ＭＰａ、温度４０℃で圧力３０ＭＰａ、温度６０℃で圧力３０ＭＰａの３通りの条件で行った。試料は、上記実施例１で用いた４種類の品質の試料のうち、予め天日乾燥により前処理したGrade３及びGrade４を用いた。温度４０℃で圧力２０ＭＰａの条件の場合には、補助溶媒を用いた場合と用いない場合との２通りで実験した。
【００６０】
実験には、上記実施例１と同様に図１の装置を用い、試料の充填量は実施例１と同様に８０．０ｇとした。また抽出に関する時間は、実施例１と同様に、保持時間を１時間、流通時間を５時間、合計６時間とした。二酸化炭素の供給条件は、高圧ポンプの送液速度が、７ｃｃ／ｍｉｎ（重量換算で７ｇ／ｍｉｎ）になるように設定した。
【００６１】
補助溶媒を用いる場合は、実施例１と同様の条件で５モル％のエタノールを添加した。実験結果を表２に示す。なお、抽出率と回収率は、上記実施例１と同じ定義式で求めた。
【００６２】
【表２】
【００６３】
表２からも明らかなように、いずれの場合もフコキサンチンの回収率は良好な値であった。特に、Grade３の試料を用いた場合には、いずれの条件でもフコキサンチンの回収率が２０％を超えた。なお、温度条件が６０℃の場合より、４０℃の場合の回収率が、良好な値となることがわかった。
【００６４】
（実施例３）
本実施例では、上記実施例１のような保持時間の１時間、流通時間の５時間、計６時間のフコキサンチンの抽出操作を４回繰り返して行い、フコキサンチンの抽出物中含有量（ｍｇ／ｇ）、抽出率（％）、および回収率（％）を求めてその変化を調べた。
【００６５】
原料のワカメには上記実施例１と同じGrade３のものを用い、前処理として２日間天日乾燥したものを試料とした。実験には上記図１の装置を用い、抽出容器内への試料の充填量は８０．０ｇとした。抽出容器内の温度と圧力は、それぞれ４０℃と２０ＭＰａに調整した。抽出に関する時間は、保持時間を１時間、流通時間を５時間、合計６時間とした。二酸化炭素の供給条件は、高圧ポンプの送液速度が、７ｃｃ／ｍｉｎ（重量換算で７ｇ／ｍｉｎ）になるように設定した。実験結果を表３に示す。本実施例においても、抽出率と回収率は上記実施例１と同じ定義式で求めた。
【００６６】
【表３】
【００６７】
表３からも明らかなように、フコキサンチンの抽出物中含有量は、１回目の操作では８．３ｍｇ／ｇであり、２回目、３回目、４回目では、それぞれ２３．９ｍｇ／ｇ、５１．３ｍｇ／ｇ、６１．９ｍｇ／ｇと増加した。このフコキサンチンの抽出物中含有量と上記抽出率の結果から、１回目の操作では、フコキサンチン以外の不純物が抽出物中に多く含有されていたものと考えられ、２回目、３回目、４回目と操作を重ねるにつれて、抽出物中の不純物の量が徐々に少なくなり、その分、フコキサンチンの抽出物中含有量が増加したものと考えられる。
【００６８】
これに対して、フコキサンチンの抽出率は、１回目の操作では０．３９％であり、２回目、３回目、４回目では、それぞれ０．１４％、０．０６％、０．０５％であった。この結果から、初期操作時の１回目に抽出率が最も高く、抽出物が最も多く抽出されていることが示され、２回目〜４回目の操作では、徐々に抽出率が減少することがわかった。ただし、４回の操作で、原料から累計０．６４％の抽出物が抽出できたことになる。
【００６９】
さらに、回収率は、いずれも約２０％程度と良好であり、特に４回の操作によって回収されたフコキサンチンの累計の回収率は８２．９％と非常に良好なものであった。
【００７０】
（実施例４）
本実施例では、ワカメの有効利用の観点から、上記実施例１乃至３で用いたGrade１〜４以外の廃棄処分される品質のものを用い、前処理として異なる乾燥法を施した後にフコキサンチンの含有量を比較した。前処理の乾燥法として、上記実施例１、２のような天日乾燥の他、凍結乾燥、熱風乾燥、マイクロ波による乾燥を行った。
【００７１】
先ず、前処理として約１２００ｇのワカメを乾燥し、８０．０ｇの質量となるまでの乾燥時間を測定した。質量は、精密電子天秤で測定した。６０℃のマイクロ波加熱、４０℃のマイクロ波加熱、６０℃の熱風乾燥、天日乾燥、凍結乾燥の５種類の乾燥法で行った。その結果を図２のグラフに示す。図２からも明らかなように、６０℃のマイクロ波加熱では約３時間で目的の質量となり、４０℃のマイクロ波加熱では約４時間で目的の質量となり、６０℃の熱風乾燥では約１１時間で目的の質量となった。一方、図２には示さないが、天日乾燥では目的の質量となるまでに約２日間を要し、凍結乾燥では約１週間を要した。
【００７２】
上記の処理で得られた各乾燥処理後の試料中のフコキサンチンの含有量を測定した。その結果を表４に示す。表４において、ＦＤは凍結乾燥、ＭＷ６０は６０℃のマイクロ波加熱、ＭＷ４０は４０℃のマイクロ波加熱、Ｈｏｔ−Ａｉｒ６０は６０℃の熱風乾燥、Ｓｏｌａｒは天日乾燥をそれぞれ略記したものである。またフコキサンチンの試料中含有量の単位は（ｍｇ／ｇ）である。
【００７３】
【表４】
【００７４】
表４からも明らかなように、フコキサンチンの試料中含有量は、前処理として凍結乾燥（１週間）を行った場合には０．３９９ｍｇ／ｇで最も多かった。また天日乾燥（２日間）を行った場合には０．２９０ｍｇ／ｇで次に多かった。さらに６０℃の熱風乾燥（１１時間）を行った場合には０．２５８ｍｇ／ｇ、４０℃のマイクロ波加熱（４時間）を行った場合には０．２３２ｍｇ／ｇ、６０℃のマイクロ波加熱（３時間）を行った場合には０．２０４ｍｇ／ｇであった。
【００７５】
この結果からも明らかなように、８０．０ｇの質量となるまでの乾燥時間が長い前処理法ほど、フコキサンチンの試料中含有量が多いことがわかった。なお、マイクロ波加熱や熱風乾燥では目的質量となるまでの乾燥時間が短くなるが、凍結乾燥や天日乾燥のフコキサンチンの含有量と比較して大幅に少ないことから、マイクロ波加熱や熱風乾燥は水分の除去には有効であるが、ワカメに含有されている一部のフコキサンチンが分解して減少した可能性が示唆された。
【００７６】
上述のように前処理としての乾燥を行い、それぞれの乾燥法で８０．０ｇの試料を得た後、上記図１の装置を用いて超臨界二酸化炭素による抽出処理を行った。上記それぞれの乾燥法で得られた８０．０ｇの試料を抽出容器内に充填し、４０℃、２０ＭＰａの条件で実験を行った。抽出時間は、保持時間１時間、流通時間５時間の計６時間とした。二酸化炭素の供給条件は、高圧ポンプの送液速度が、７ｃｃ／ｍｉｎ（重量換算で７ｇ／ｍｉｎ）になるように設定した。
【００７７】
測定は、それぞれの試料について４回ずつ行い、フコキサンチンの抽出物中含有量（ｍｇ／ｇ）、抽出率（％）、回収率（％）を測定した。抽出物中含有量の結果を表５に、抽出率の結果を表６に、回収率の結果を表７にそれぞれ示す。
【００７８】
フコキサンチンの抽出物中含有量に関しては、表５からも明らかなように、１回目の測定では、天日乾燥を行った場合が１５．２ｍｇ／ｇと最も多く、６０℃の熱風乾燥を行った場合が９．６ｍｇ／ｇ、凍結乾燥を行った場合が８．８ｍｇ／ｇ、４０℃のマイクロ波加熱を行った場合が４．１ｍｇ／ｇ、６０℃のマイクロ波加熱を行った場合が３．７ｍｇ／ｇであった。
【００７９】
これに対し、２回目以降の測定では、いずれの乾燥法を行った場合にもフコキサンチンの抽出物中含有量が増加した。これは、上記実施例３の結果と同様に、１回目の操作では、フコキサンチン以外の不純物が抽出物中に多く含有されており、２回目、３回目、４回目と操作を重ねるにつれて、抽出物中の不純物の量が徐々に少なくなり、その分、フコキサンチンの抽出物中含有量が向上したものと考えられる。
【００８０】
抽出率に関しては、表６からも明らかなように、１回目の測定では、前処理として凍結乾燥を行った場合が１．２４％と最も多く、続いて４０℃のマイクロ波加熱を行った場合が０．７１％、天日乾燥を行った場合が０．５６％、６０℃の熱風乾燥を行った場合が０．４５％、６０℃のマイクロ波加熱を行った場合が０．４２％であった。
【００８１】
これに対し、２回目の測定では、天日乾燥の場合が０．３０％、６０℃のマイクロ波加熱の場合が０．２６％、４０℃のマイクロ波加熱の場合が０．１６％、６０℃の熱風乾燥の場合が０．１５％、凍結乾燥の場合が０．１１％であった。さらに、３回目及び４回目の測定では、いずれの前処理の場合も、抽出率は減少した。
【００８２】
回収率に関しては、表７からも明らかなように、１回目の測定では、天日乾燥を行った場合が２９．４％と最も多く、凍結乾燥を行った場合が２７．２％、６０℃の熱風乾燥を行った場合が１６．８％、４０℃のマイクロ波加熱を行った場合が１２．５％、６０℃のマイクロ波加熱を行った場合が７．５％であった。
【００８３】
これに対し、２回目の測定では、凍結乾燥、６０℃の熱風乾燥、４０℃のマイクロ波加熱、６０℃のマイクロ波加熱のいずれの場合もフコキサンチンの回収率が減少したが、天日乾燥の場合には、フコキサンチンの回収率はさらに増加した。ただし３回目、４回目の測定では、天日乾燥の場合も含めて、全体としてフコキサンチンの回収率は減少した。
【００８４】
なお、計４回の操作によるフコキサンチンの回収率の総計は、いずれも６５％以上で良好なものであり、特に前処理として天日乾燥を行った場合には、非常に良好であった。
【００８５】
【表５】
【００８６】
【表６】
【００８７】
【表７】
【００８８】
（実施例５）
本実施例では、抽出容器に充填する試料として、ワカメの他にココナツを用いて実験を行った。ココナツは油分を含んでおり、超臨界二酸化炭素を接触することによってココナツ中の油分であるココナツオイルが抽出され、そのココナツオイルが超臨界二酸化炭素の補助溶媒として、ワカメ中のフコキサンチンを抽出する機能を奏するものであることを確認した。
【００８９】
原料のワカメについては、実施例４と同様にワカメの有効利用の観点から、上記 Grade１〜４以外の廃棄処分される品質のものについて、実施例１と同様に天日乾燥により前処理したものを用いた。実験には、上記図１に示すような装置を用い、抽出容器内には試料としてのワカメと、補助溶媒として機能させるココナツとを充填した。充填量をワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇとしたもの、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇとしたもの、及びワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの３種類を準備した。またワカメ単独についても実験を行った。
【００９０】
温度と圧力は４０℃、２０ＭＰａに調整した。抽出時間は、保持時間１時間、流通時間５時間の計６時間とした。二酸化炭素の供給条件は、高圧ポンプの送液速度が、７ｃｃ／ｍｉｎ（重量換算で７ｇ／ｍｉｎ）になるように設定した。
【００９１】
そして、抽出物中のフコキサンチンの含有量、抽出率、回収率を求めた。測定は４回行った。実験結果として、フコキサンチンの抽出物中含有量を表８に、抽出率を表９に、回収率を表１０に、それぞれ示す。表８乃至１０において、ワ50g:コ50gは、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇを充填した場合であり、ワ25g:コ50gは、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇを充填した場合であり、ワ50g:コ25gは、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇを充填した場合である。Run NO.は１回目、２回目、３回目、４回目の測定を示す。表８におけるフコキサンチンの抽出物中含有量の単位は（ｍｇ／ｇ）、表９における抽出率の単位は（％）、表１０における回収率の単位は（％）である。
【００９２】
【表８】
【００９３】
【表９】
【００９４】
【表１０】
【００９５】
フコキサンチンの抽出物中含有量に関しては、表８からも明らかなように、１回目の測定では、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合は０．００２２ｍｇ／ｇ、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合は０．００１７ｍｇ／ｇ、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合は０．００６ｍｇ／ｇであった。２回目の測定では、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合に著しい増加が認められ、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合も増加が認められたが、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合は１回目の測定とほぼ同様であった。
【００９６】
さらに、３回目の測定では、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇに増加が認められなかったが、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合はわずかに増加が認められ、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合は著しい増加が認められた。また４回目の測定では、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇ及びワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合ともに著しい増加が認められた。ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合には増加はわずかであった。
【００９７】
全体として、ワカメ２５．０ｇの場合に比べてワカメ５０．０ｇの場合はフコキサンチンの抽出物中含有量が多く、特にワカメとココナツの質量比が２：１であるワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合にフコキサンチンの抽出物中含有量が最も多かった。これらのことから、試料としてのワカメに、ある程度の充填量が必要であることがわかった。またワカメとココナツの質量比が２：１である場合に、ココナツの補助溶媒としての機能が効果的に発揮されることがわかった。
【００９８】
抽出率に関しては、表９からも明らかなように、１回目の測定では、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合は１９．２％、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合は２９．９％、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合は１７．９％であった。これに対して、２回目の測定では、いずれの場合も抽出率は減少し、３回目、４回目の測定では、さらに抽出率が減少した。
【００９９】
回収率に関しては、表１０からも明らかなように、１回目の測定では、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合は２６．８％、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合は４７．６％、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合は５５．７％であった。また、ワカメのみの場合には、２９．４％であった。
【０１００】
１回目の測定では、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合に回収率が増加したが、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合、及びワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合は、回収率は減少した。ワカメのみの場合は同程度であった。３回目及び４回目の測定では、全体的に回収率は減少した。しかしながら、計４回の操作による回収率の総計は、いずれも非常に良好なものであった。
【０１０１】
（実施例６）
本実施例では、原料のワカメを凍結乾燥する場合の前処理として酵素処理を実施することによる効果を確認した。試料として、前記実施例４および５で用いたものと同じワカメを用いた。まず、ワカメに対して酵素を浸透させるために、ワカメ１００ｇに対して酵素溶液５００ｇを加え、６０℃の浴槽中で２時間反応させた。この浴槽中での酵素処理後、１週間凍結乾燥して試料とした。なお、酵素処理を施さないものとして、ワカメ１００ｇを６０℃の浴槽中で２時間浸漬させたものをそのまま１週間凍結乾燥した試料も作成した。
【０１０２】
酵素溶液としては、セルラーゼＹ−２ＮＣ（ヤクルト薬品工業株式会社製）の０．６％酵素溶液を用いた。セルラーゼＹ−２ＮＣは、アスペルギルス・ニガー（Aspergillus niger）が産生するセルラーゼで、セルラーゼの他にヘミセルラーゼを高力価で含有する酵素である。
【０１０３】
実験には、上記図１に示すような装置を用い、上記凍結乾燥後の試料８０．０ｇを抽出容器内に充填した。温度と圧力は、４０℃、２０ＭＰａに調整した。抽出時間は、保持時間１時間、流通時間５時間の計６時間とした。二酸化炭素の供給条件は、高圧ポンプの送液速度が、７ｃｃ／ｍｉｎ（重量換算で７ｇ／ｍｉｎ）になるように設定した。
【０１０４】
上記のような酵素処理を行った場合の試料と、行っていない場合の試料について超臨界抽出処理し、フコキサンチンの抽出物中の含有量、抽出率、及び回収率を求めた。その実験結果を表１１に示す。表１１において、フコキサンチンの抽出物中含有量の単位は（ｍｇ／ｇ）、抽出率の単位は（％）、及び回収率の単位は（％）である。
【０１０５】
【表１１】
【０１０６】
表１１からも明らかなように、抽出率に関しては、酵素処理を行っていない場合が０．４５％であるのに対し、酵素処理を行った場合には０．５５％と良好であった。また、フコキサンチンの回収率に関しては、酵素処理を行っていない場合が２０．８％であるのに対し、酵素処理を行った場合には２５．１％と良好であった。なお、フコキサンチンの抽出物中含有量に関しては、酵素処理を行った場合と行っていない場合とで同程度であった。これは、酵素処理を実施したとしてもフコキサンチンが分解されないということを示している。
【０１０７】
結果として、抽出率及び回収率の双方において、酵素処理を行っていない場合に比べて行った場合に良好であったこと、さらに、酵素処理を行ってもフコキサンチンが分解されないことなどが明らかとなり、前処理として酵素処理を行うことによる効果が認められた。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】一実施形態としてのフコキサンチンの抽出方法の工程を示す概略ブロック図。
【図２】前処理としての乾燥法の試料の質量と乾燥時間との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【０１０９】
２ 抽出容器
３ 分離容器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海藻からのフコキサンチンの抽出方法と、その抽出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フコキサンチンは、天然色素の一種であるカロテノイドに含まれる化合物の一つであり、海藻、特にワカメ、コンブ、ヒジキ、モズクなどの褐色の褐藻類に多く含有されている。フコキサンチンは、従来から脂肪細胞の代謝性を有することによる肥満の抑制作用や、抗酸化力が強いことによる抗がん作用などが確認されており、これらの作用を利用するための種々の研究がなされている。
【０００３】
たとえば特許文献１に開示された発明は、フコキサンチンを抗酸化剤として用いるものであり、珪藻に含まれる抗酸化能を有する物質がフコキサンチンであることを見い出したものである。また特許文献２に開示された発明は、フコキサンチンを抗腫瘍剤として用いる技術を開示するものであり、フコキサンチンが特に肝臓癌に対して抗腫瘍活性を有することを知見して発明されたものである。さらに特許文献３に係る発明は神経細胞保護剤に関するものであり、特許文献４に係る発明は血糖値上昇抑制剤に関するものであり、特許文献５に係る発明は糖尿病治療剤に関するものであり、特許文献６は血管新生抑制剤に関するものである。このように、フコキサンチンは、特に医薬品として、種々の機能を有することが見い出されており、さらに、天然素材由来の抽出成分で安全性も高いと認められることから、近年ではその活用が期待されている。
【０００４】
しかしながら、フコキサンチンは前記海藻に微量にしか含有されていないため、このような海藻からフコキサンチンを抽出するのは必ずしも容易ではなく、実際には海藻に含有されている多種の有効成分から、フコキサンチンのみを抽出する有用な技術は未だ開発されていない。
【０００５】
たとえば特許文献７に係る発明は、海藻を、温度０℃以上５０℃未満、濃度５５％以上７０％以下のエタノール水溶液と接触させ、前記海藻を前記エタノール水溶液から分離して海藻食品材を得ることを特徴とするものである。
【０００６】
しかし、この特許文献７に係る発明は、所望の色素を抽出することに主眼がおかれており、フコキサンチンのみならずクロロフィルも抽出するものである。そして、この特許文献７に係る発明は、海藻食品材を製造することを目的とするので、この技術を上記のような各種の特性を有する医薬品用として応用するのには適さないものである。またフコキサンチンを、エタノール水溶液を主体とする溶媒を用いて抽出するものであり、抽出率や回収率は良好なものではない。
【０００７】
また特許文献８に係る発明は、海藻の一つである褐藻類の成熟体に含まれているフコキサンチンやフコステロールの量は少なく、実用的な量を得るには時間と費用がかかるという問題を解決することを課題とするもので、褐藻類中でのフコキサンチンやフコステロールの存在について、褐藻類の盤状体もしくは糸状体においては、その成熟体に比べ、数十倍ないし百倍以上のフコキサンチンやフコステロールを含むことに着目し、また、この盤状体もしくは糸状体は、成熟体の前駆体である直立体を形成させない条件で培養することにより、フコキサンチンやフコステロールを得るために十分な量の盤状体もしくは糸状体を得ることができることを見出して、発明されたものである。
【０００８】
しかし、この特許文献８に係る発明は、褐藻類の盤状体もしくは糸状体の抽出手段が有機溶媒による抽出手段にすぎないので、フコキサンチンの抽出率、回収率は決して良好なものではない。
【０００９】
さらに、特許文献９に係る発明は、フコキサンチンの活性成分は光によって分解されやすいという性質があること、フコキサンチンは褐藻類を原料として抽出するので、抽出過程において夾雑物であるアルギン酸やクロロフィルが混入してしまい、純度の高いフコキサンチンを入手することが困難であること等の問題点を解決することを課題としてなされたもので、遮光雰囲気下でエタノールによって成分を抽出し、活性炭によって夾雑物を吸着することによってフコキサンチンを得るフコキサンチンの精製方法としてなされたものである。
【００１０】
しかしながら、この特許文献９に係る発明では、遮光雰囲気下で抽出することで、フコキサンチンの活性成分が光によって分解されやすいという問題を解決するものであるが、抽出手段自体は上記特許文献７に係る発明と同様のエタノールを主体とする溶媒を用いた抽出手段を採用するにすぎないものであるため、フコキサンチンの抽出率、回収率は決して良好なものではない。
【００１１】
いずれにしても、上記特許文献７乃至９に係る発明は、海藻からエタノール等の有機溶媒によって抽出するという、ごく一般的な抽出手段を採用するにすぎないものであるので、フコキサンチンの抽出率、回収率が良好なものではなく、フコキサンチンの抽出に実効性のある技術とはいえないものであった。
【００１２】
【特許文献１】特開平７−２２４２７８号公報
【特許文献２】特開平１０−１５８１５６号公報
【特許文献３】特開２００１−３３５４８０号公報
【特許文献４】特開２００７−２９７３７０号公報
【特許文献５】特開２００７−３１４４５１号公報
【特許文献６】特開２００８−１６２３号公報
【特許文献７】特開平９−１７３０１２号公報
【特許文献８】特開２００４−３５５２８号公報
【特許文献９】特開２００４−７５６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、フコキサンチンの抽出率、回収率が著しく良好なフコキサンチンの抽出方法とその装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、海藻から、高圧流体によってフコキサンチンを抽出することを特徴とするフコキサンチンの抽出方法を提供するものである。高圧流体としては、好ましくは超臨界流体又は亜臨界流体が用いられる。また流体の成分としては、好ましくは二酸化炭素が用いられる。このような高圧流体と補助溶媒との混合流体を用いてフコキサンチンを抽出することも可能である。
【００１５】
高圧流体によってフコキサンチンを抽出する前処理として、天日乾燥あるいは凍結乾燥を行うことが望ましい。また、これら天日乾燥もしくは凍結乾燥の前処理とともに、あるいはこれらの前処理とは別に酵素処理を行うことも可能である。
【００１６】
さらに、本発明は、原料としての海藻を収容し、高圧流体を供給することによって前記海藻からフコキサンチンを抽出する抽出容器２と、該抽出容器２で抽出されたフコキサンチンを高圧流体とともに供給し、該高圧流体からフコキサンチンを分離する分離容器３とを具備することを特徴とするフコキサンチンの抽出装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、上述のように、抽出溶媒として、超臨界流体や亜臨界流体等の高圧流体を用いることで、この高圧流体を原料としての海藻の繊維の隙間や細胞内部に浸透させることによってフコキサンチンを効率的に抽出する方法であるため、上記特許文献７乃至９に係る発明のように、エタノール等の有機溶媒を主体とした溶媒によって抽出する方法に比べると、フコキサンチンの抽出率、回収率が著しく向上するという効果がある。
【００１８】
一方、前記高圧流体を用いてフコキサンチンを抽出する際、フコキサンチンは脂溶性の物質であるため、原料としての海藻の内部に含有される余剰の水分が阻害物質となる。そこで、抽出の前処理として天日乾燥や凍結乾燥を行った場合には、余剰の水分が除去されるので、抽出率、回収率がより良好となる。
【００１９】
さらに、前処理として酵素処理を行った場合には、酵素の作用によって原料としての海藻の細胞壁がより柔軟になり、その上で前記天日乾燥や凍結乾燥などの前処理を実施した場合、海藻中の余剰の水分がよりいっそう除去されやすくなると共に、前記高圧流体が海藻の組織や細胞内部により浸透しやすくなり、結果として抽出率、回収率がさらに良好となる効果がある。ちなみに、本発明においては、原料としての海藻に含有されていたフコキサンチンの含有量に対する抽出物中の含有量の比率である、フコキサンチンの回収率が６５〜８５％程度となり、原料中に含有されているフコキサンチンがほとんど抽出物として回収される、非常に優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明のフコキサンチンの抽出方法は、上述のように、海藻から、高圧流体によってフコキサンチンを抽出することを特徴とするものである。また、本発明のフコキサンチンの抽出装置は、上述のように原料としての海藻を収容し、高圧流体を供給することによって前記海藻からフコキサンチンを抽出する抽出容器２と、該抽出容器２で抽出されたフコキサンチンを高圧流体とともに供給し、該高圧流体からフコキサンチンを分離する分離容器３とを具備することを特徴とするものである。
【００２１】
一般的に海藻とは、植物体の色が主として褐色である褐藻類、紅色である紅藻類、緑色である緑藻類の大きく３種類の群からなる海産の藻類のことをいう。この海藻のなかでフコキサンチンは、褐藻類に多く含まれる脂溶性物質であって、天然色素のひとつであるカロテノイドのなかの一種である。純度の高いものは橙色の柱状結晶構造を有する。褐藻類は、褐藻綱（Phaeophyceae）に分類される藻類で、ナガマツモ目（Chordariales）、コンブ目（Laminariales）、ウイキョウモ目（Dictyosiphonales）、アミジグサ目（Dictyotales）、ヒバマタ目（Fucales）、イソガワラ目（Ralfsiales）、カヤモノリ目（Scytosiphonales）、シオミドロ目（Ectocarpales）、クロガシラ目（Sphacelariales）、ウルシグサ目（Desmarestiales）、ムチモ目（Cutleriales）、ケヤリ目（Sporochnales）、ウスバオウギ目（Syringodermatales）に属する藻類が含まれる。
【００２２】
褐藻類に属する具体的な海藻としては、ワカメ、コンブ、ヒジキ、モズク、ニセモズク、ナガマツモ、オキナワモズク、ナミマクラ、ニセフトモズク、ソメワケグサ、イシゲ、ネバリモ、クロモ、シワノカワ、イシモズク、ヒモマクラ、フトモズク、アナメ、チガイソ、アイヌワカメ、ネコアシコンブ、ツルモ、スジメ、ミスジコンブ、カジメ、アントクメ、アラメ、クロシオメ、トロロコンブ、ニセツルモ、コンブモドキ、コモンブクロ、エゾフクロ、ニセカヤモ、ウイキョウモ、サメズグサ、キタイワヒゲ、イワヒゲ、ハバモドキ、ヨコジマノリ、ヤハズグサ、アミジグサ、ニセアミジ、フタエオウギ、ヤレオウギ、ハイオウギ、サナダグサ、ウミウチワ、コモングサ、ヂガミグサ、シマオウギ、スギモク、ウガノモク、ヒバマタ、ヤバネモク、ジョロモク、エゾイシゲ、ホンダワラ、ラッパモク、マツモ、クロハンモン、キンイロハンモン、イシツキゴビア、ニセイシノカワ、イソガワラ、ムラチドリ、フクロノリ、ハバノリ、カゴメノリ、セイヨウハバノリ、カヤモノリ、イソブドウ、シオミドロ、ピラエラ、ヤドリミドロ、クロガシラ、カシラザキ、ウルシグサ、ムチモ、イチメガサ、ウミボッス、ケヤリ、ウスバオウギが含まれる。
【００２３】
本発明においては、入手が容易で、大量かつ安定して供給され、比較的安価なワカメ（Undaria pinnatifida）が主として用いられる。ワカメは、褐藻類コンブ目チガイソ科に属する海藻である。原料としては、ワカメの葉部、茎部、根部等を用いることができるが、フコキサンチンは特にワカメの葉部に多く含有されているため、葉部を原料として用いることが望ましい。なお、当該原料は、採集されたそのままの形状のものを用いることも可能であるが、必要に応じて乾燥、細切、破砕、粉砕等の処理を行ったものを用いることが、成分の抽出効率を高める上で好ましい。
【００２４】
高圧流体としては、超臨界流体や亜臨界流体を用いることが好ましい。流体の成分としては、たとえば二酸化炭素（臨界温度：３１．１℃，臨界圧力：７．３８ＭＰａ）の他に、亜酸化窒素（臨界温度：３６．４℃，臨界圧力：７．２４ＭＰａ）やトリフルオロメタン（臨界温度：２５．９℃，臨界圧力：４．８４ＭＰａ）等の、臨界点が二酸化炭素に近似している成分を使用することが好ましい。特に、作業環境における人に対する安全性および工業化の可能性の観点から、二酸化炭素を用いるのが特に好ましい。
【００２５】
より具体的な実施形態について、図１に従って説明する。図１は、一実施形態としてのフコキサンチンの抽出装置の概略ブロック図を示す。本実施形態のフコキサンチンの抽出装置は、ボンベ１と、抽出容器２と、分離容器３と、補助溶媒用容器４と、高圧ポンプ５と、高圧ポンプ６と、保圧弁７と、流速計８と、積算流量計９とを具備して構成されている。
【００２６】
ボンベ１は、高圧流体として用いる流体の成分としての二酸化炭素を充填したボンベであり、このボンベ１から二酸化炭素が系内に供給される。
【００２７】
抽出容器２は、原料であるワカメを収容してフコキサンチンを抽出するための容器で、この抽出容器２の内部で前記収容されたワカメに高圧流体を接触させて該ワカメからフコキサンチンを抽出することになる。抽出容器２は、耐圧性のステンレス製のもので、容器本体２ａと蓋体２ｂとで構成されている。なお、抽出容器２は、流体の成分を高圧流体の状態に保持するために恒温装置（図示せず）を具備することが好ましい。この恒温装置としては、ウォーターバス、カラムオーブン等、温度を一定に維持できるものであれば、その種類は問わない。
【００２８】
分離容器３は、前記抽出容器２で抽出されたフコキサンチンと高圧流体とを供給した後、フコキサンチンと高圧流体の成分とを分離するための容器である。なお、フコキサンチンと高圧流体の成分を分離するために、当該分離容器３の内部で高圧の状態から大気圧まで減圧操作を行うことになる。このとき、流体成分の断熱膨張の原理により急激に温度が低下する。その温度低下によって、分離容器３およびその周辺が急激に冷却されて結露し、さらに流体成分自体が凍結することによってガスの流露が閉塞する恐れがある。それらを防止するために、前記抽出容器２と同様に恒温設備を具備することが好ましいが、強制的に流体成分の凍結を防止するためには加温設備を具備することが特に好ましい。
【００２９】
補助溶媒用容器４は、フコキサンチンを抽出するための補助溶媒を収容するための容器である。補助溶媒は、高圧ポンプ６によって抽出容器２へ供給されるが、図１に示すように抽出容器２の手前で高圧流体成分と合流させて高圧流体と補助溶媒との混合流体として抽出容器２へ導入する場合と、図示はしていないが高圧流体とは別に抽出容器２へ単独で導入する場合がある。いずれの場合も、高圧流体と補助溶媒の混合流体が抽出容器２の内部でワカメと接触してフコキサンチンを抽出するのである。
【００３０】
高圧ポンプ５は、前記ボンベ１の流体成分を抽出容器２へ供給するためのものであり、その高圧ポンプ５の圧力は、両側の圧力計１０、１１で測定され、保圧弁７によって調整される。高圧ポンプ５は、流体を安定的かつ定量的に移送するために、プランジャー式あるいはダイヤフラム式等の容積式ポンプであることが好ましい。
【００３１】
流速計８は、前記分離容器３で分離された流体である二酸化炭素の流速を測定するものであり、積算流量計９は、系を流通する流体の流量を測定するものである。その他、本実施形態のフコキサンチンの抽出方法に使用する装置には、さらに、操作に必要な補助的な耐圧ハルブ（図示せず）、配管部（線図で図示している）等が具備されている。
【００３２】
次に、上記のような装置を用いて、フコキサンチンを抽出する方法の実施形態について説明する。
【００３３】
先ず、抽出容器２内に、処理対象物である原料のワカメを収容する。このワカメは、予め天日乾燥によって前処理したものである。次に、抽出容器２を収容している恒温槽を所定の温度に設定し、保圧弁７を所定の圧力に設定した上で、ボンベ１から抽出容器２へ二酸化炭素を供給する。抽出容器２への二酸化炭素の供給は、高圧ポンプ５によって連続的になされる。
【００３４】
より具体的には、高圧ポンプ５によって昇圧され、流路を介して抽出容器２側へ供給される圧力が上記保圧弁７によって設定された圧力に保持されるようになっている。即ち、高圧ポンプ５による流体の吐出圧力が保圧弁７の設定圧力未満であると、連続的に流体が流路を介して抽出容器２側へ供給される。一方、高圧ポンプ５による流体の吐出部の圧力が保圧弁７の設定圧力以上になると、保圧弁７が開の状態となり、保圧弁７を介して流体が高圧ポンプの供給部側へ返送される。
【００３５】
たとえば保圧弁７の設定値を２０ＭＰａとした場合、装置の運転開始後には、抽出容器２側へ供給される流体の圧力は、ボンベ圧の５ＭＰａから上昇し、臨界圧７．４ＭＰａを超えて、２０ＭＰａまで上昇する。その後は、抽出容器２の圧力は常に２０ＭＰａに安定した状態で維持されることとなる。なお、温度異常などの何らかの条件変化によって高圧ポンプ５の吐出部の圧力が２０ＭＰａ以上に上昇すると、２０ＭＰａを超えた圧力の流体は、開いた保圧弁７を介して高圧ポンプ５の供給部側へ返送されることとなる。
【００３６】
このように、高圧ポンプ５の連続運転によって、抽出容器２の圧力は２０ＭＰａより下がらないように維持され、また保圧弁７によって２０ＭＰａより上がらないように維持されることとなる。この場合、保圧弁７で設定される圧力は、２０ＭＰａに限定されるものではない。
【００３７】
このようにして、臨界圧力以上、臨界温度以上に昇圧、昇温された流体、すなわち超臨界流体は抽出容器２へ供給される。そして、抽出容器２へ供給された超臨界流体は、該抽出容器２内で予め収容されていたワカメからフコキサンチンを抽出するのである。
【００３８】
温度と圧力は、使用する流体が超臨界流体になる条件、すなわち臨界圧力以上、臨界温度以上の条件であればよい。本実施形態で用いる二酸化炭素は、温度３１．１℃（臨界温度）、圧力７．３８ＭＰａ（臨界圧力）以上の温度と圧力の条件下で超臨界流体となり、上記のような恒温槽の温度設定及び保圧弁７での圧力設定によって超臨界状態を維持することができる。本実施形態では、温度は４０℃に設定され、圧力は２０ＭＰａに設定される。
【００３９】
そして、抽出容器２内の温度と圧力が所定の値（４０℃，２０ＭＰａ）に達した後、所定の時間（本実施形態では１時間）、二酸化炭素を流通させる。このとき、分離容器３側への流路は閉塞されており、分離容器３への二酸化炭素の供給はなされない。すなわち、系内は所定の温度と圧力に保持された状態となり、原料であるワカメの繊維や細胞内部に超臨界流体となった二酸化炭素が均一に隅々まで浸透し、そこからフコキサンチンを抽出するための準備段階を整えることになる。さらに、浸透した超臨界二酸化炭素には既にフコキサンチンの溶解が進行している。
【００４０】
このように４０℃の温度と２０ＭＰａの圧力で系内を１時間保持した後、分離容器３側への流路を開放状態とし、抽出容器２から分離容器３側へも二酸化炭素を流通させる。そして、分離容器３側への流路を開放状態とした状態で、二酸化炭素を５時間流通させる。
【００４１】
分離容器３側への流路を開放状態とした状態で、４０℃の温度と２０ＭＰａの圧力で５時間、新鮮な二酸化炭素をワカメに接触させて流通することで、フコキサンチンが溶解した超臨界二酸化炭素と当該新鮮な二酸化炭素が入れ替わる。さらに、ワカメに浸透した新鮮な二酸化炭素には新たにフコキサンチンが溶解する。そして、このサイクルが５時間繰り返される。結果的に二酸化炭素を介してワカメからフコキサンチンが抽出され、抽出容器２の外部に排出されて分離容器３に供給されることとなる。
【００４２】
さらに、二酸化炭素を流通させている状態で、補助溶媒用容器４から高圧ポンプ６を介して補助溶媒を抽出容器２へ供給する。本実施形態では、補助溶媒としてエタノールを用いる。このとき、抽出容器２へ供給される流体は、二酸化炭素とエタノールの混合流体となる。エタノールは油性物質を良く溶解する効果があるため、元来脂溶性のあるニ酸化炭素と混合することによって、フコキサンチンの溶解力が相乗的に向上することとなる。なお、抽出物として、超臨界二酸化炭素、エタノール、及びフコキサンチンの３者の混合物が分離容器３へ供給されることとなる。
【００４３】
分離容器３は、大気と連通状態とされており、分離容器３内が減圧されることにより二酸化炭素は気体となり、フコキサンチン及びエタノールから分離されて、分離容器３から排出され、さらに系外に排出される。そして、分離容器３でフコキサンチンが沈殿し回収される。分離容器３から排出される二酸化炭素の流速は流速計８で測定され、さらに積算流量計９で系を流通する二酸化炭素の流量が測定される。
【００４４】
上述のように、本実施形態では、抽出容器２内に原料であるワカメを収容するとともに、その抽出容器２に超臨界二酸化炭素を供給し、超臨界二酸化炭素の抽出力によってワカメからフコキサンチンを抽出し、そのフコキサンチンと超臨界二酸化炭素との混合流体を分離容器３で分離してフコキサンチンを回収することとしたため、フコキサンチンの抽出率、回収率が、単にアルコール等の溶媒のみ抽出していた従来の方法に比べて、著しく良好となった。さらにエタノールを超臨界二酸化炭素の補助溶媒として用いることで、抽出率、回収率がさらに向上することとなった。
【００４５】
なお、上記実施形態では、超臨界流体として二酸化炭素（臨界温度：３１．１℃，臨界圧力：７．３８ＭＰａ）を用いたが、これ以外に、亜酸化窒素（臨界温度：３６．４℃，臨界圧力：７．２４ＭＰａ）、トリフルオロメタン（臨界温度：２５．９℃，臨界圧力：４．８４ＭＰａ）等を使用することができる。これらのうちでも、作業環境における人に対する安全性および工業化の可能性の観点から二酸化炭素を用いるのが特に好ましい。
【００４６】
また、該実施形態では、高圧流体として超臨界二酸化炭素を用いたが、操作条件として、臨界温度未満でかつ臨界圧力以上、臨界温度以上でかつ臨界圧力未満、および臨界温度と臨界圧力を共に僅かに下回る条件におかれた流体、いわゆる亜臨界二酸化炭素を用いることも可能である。さらには超臨界流体や亜臨界流体以外の高圧流体を用いることも可能である。
【００４７】
また、上記実施形態では、補助溶媒としてエタノールを用いたが、補助溶媒の種類はこれに限定されるものではなく、たとえばメタノール、プロパノールなどの低級アルコール、ノルマルヘキサンやシクロヘキサンなどの炭化水素、アセトン、酢酸エチル等を用いることも可能である。要は、食品あるいは医薬品関連で適用される物質を取り扱う観点、および天然物質を劣化させずに品質を保持する観点などから適宜、選択することが好ましいのである。
【００４８】
さらには、ココナツのような天然物を補助溶媒用の試料として用いることができる。ココナツを、原料であるワカメとともに抽出容器２内に収容し、その状態で超臨界二酸化炭素を抽出容器２へ供給すると、超臨界二酸化炭素によってココナツから油分（ココナツオイル）が抽出され、その油分が超臨界二酸化炭素の補助溶媒として機能して、ワカメからフコキサンチンを抽出するのである。なお、ゴマ、大豆、カカオ、ピーナッツなど、油分を多く含有する天然果実および種子類を用いても同様の効果が得られる。
【００４９】
さらに、上記実施形態では、抽出容器２とは別に補助溶媒用容器４を設けたが、このような補助溶媒用容器４を設けずに、たとえば抽出容器２に補助溶媒を収容して超臨界流体とともに用いてもよい。
【００５０】
さらに、上記実施形態で用いた装置に関し、抽出容器２や分離容器３の材質、配管の材質、機器類の型式、その他図示されていないラインフィルター、逆止弁、ドレン弁、バイパス配管、安全弁、架台等の一般的な附属部品については適宜、選択して使用することが可能である。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００５２】
（実施例１）
本実施例は、ワカメからフコキサンチンを抽出する実施例で、４種類の品質のワカメについて、フコキサンチンの抽出率や回収率を求めたものである。原料のワカメとしては徳島県産の４種類の品質のもの（Grade１：店頭販売される高級品質のもの、Grade２：店頭販売される中級品質のもの、Grade３：低級品質で店頭販売されないもの、Grade４：Grade３の品質よりおとる品質のもの）を、予め天日乾燥により前処理したものを用いた。天日乾燥は（２日間）行った。
【００５３】
実験には、上記図１に示すような装置を用いた。抽出容器への試料（ワカメ）の充填量は８０．０ｇとした。抽出容器内の温度と圧力は、それぞれ４０℃と２０ＭＰａに調整した。抽出に関する時間は、保持時間を１時間、流通時間を５時間、合計６時間とした。二酸化炭素の供給条件は、高圧ポンプの送液速度が、７ｃｃ／ｍｉｎ（重量換算で７ｇ／ｍｉｎ）になるように設定した。
【００５４】
さらに、Grade１及びGrade２については、超臨界二酸化炭素のみを用いて実験を行ったが、Grade３及びGrade４については、超臨界二酸化炭素のみを用いた場合と、補助溶媒としてエタノールを超臨界二酸化炭素とともに用いた場合との双方について実験を行った。補助溶媒を用いる場合は、二酸化炭素の送液速度に対して５モル％のエタノールを添加した。すなわち、二酸化炭素の１ｍｏｌあたりの重量を４４．０１ｇ、エタノールの１ｍｏｌあたりの重量を４６．０７ｇとすると、１ｍｉｎあたりのエタノールの送液重量は、次の計算値となる。
（７ｇ／４４．０１ｇ）×０．０５×４６．０７ｇ＝０．３６６ｇ
よって、エタノールの送液速度は、０．３６６ｇ／ｍｉｎとなる。実験結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
表１において、「抽出物量」とは、抽出された抽出物の量であり、表中の数値の単位はｇである。また「試料中含有量」とは、試料であるワカメ１ｇ中に含有されているフコキサンチンの量であり、表中の数値の単位は（ｍｇ／ｇ）である。さらに「抽出物中含有量」とは、抽出物１ｇ中に含有されているフコキサンチンの量であり、表中の数値の単位は（ｍｇ／ｇ）である。
【００５７】
さらに「抽出率」とは、試料に対する抽出物量の割合、すなわち、抽出容器に充填された試料に対する、抽出された抽出物量の割合であり、次式で定義する。
（抽出率）＝（抽出物量）／（抽出容器への試料の充填量）×１００
従って、表中の数値の単位は（％）である。たとえばGrade１の場合は、
（０．３１（ｇ）／８０．０（ｇ））×１００
で求められる。さらに「回収率」とは、前記試料中含有量に対する抽出物中含有量の比率であり、次式で定義する。
（回収率）＝［（抽出物中含有量）×（抽出率）］／（試料中含有量）
たとえばGrade１の場合は、
７．５（ｍｇ／ｇ）×［０．３１（ｇ）／８０．０（ｇ）×１００］
０．１４６（ｍｇ／ｇ）
で求められ、単位は（％）である。
【００５８】
表１から明らかなように、いずれのＲｕｎＮｏ．の実験の場合も、抽出率の値は、０．３％以上の優れたものであった。また、フコキサンチンの回収率は、いずれの場合も１５％以上と非常に優れたものであった。また、Grade３及びGrade４については、補助溶媒を用いない場合には抽出率がそれぞれ０．４０％、０．３４％であったのに対し、補助溶媒を用いた場合には抽出率はともに０．８０％に上昇した。
【００５９】
（実施例２）
本実施例では、温度条件と圧力条件を変えた場合のフコキサンチンの抽出実験を行い、抽出率と回収率を求めた。条件は、温度４０℃で圧力２０ＭＰａ、温度４０℃で圧力３０ＭＰａ、温度６０℃で圧力３０ＭＰａの３通りの条件で行った。試料は、上記実施例１で用いた４種類の品質の試料のうち、予め天日乾燥により前処理したGrade３及びGrade４を用いた。温度４０℃で圧力２０ＭＰａの条件の場合には、補助溶媒を用いた場合と用いない場合との２通りで実験した。
【００６０】
実験には、上記実施例１と同様に図１の装置を用い、試料の充填量は実施例１と同様に８０．０ｇとした。また抽出に関する時間は、実施例１と同様に、保持時間を１時間、流通時間を５時間、合計６時間とした。二酸化炭素の供給条件は、高圧ポンプの送液速度が、７ｃｃ／ｍｉｎ（重量換算で７ｇ／ｍｉｎ）になるように設定した。
【００６１】
補助溶媒を用いる場合は、実施例１と同様の条件で５モル％のエタノールを添加した。実験結果を表２に示す。なお、抽出率と回収率は、上記実施例１と同じ定義式で求めた。
【００６２】
【表２】
【００６３】
表２からも明らかなように、いずれの場合もフコキサンチンの回収率は良好な値であった。特に、Grade３の試料を用いた場合には、いずれの条件でもフコキサンチンの回収率が２０％を超えた。なお、温度条件が６０℃の場合より、４０℃の場合の回収率が、良好な値となることがわかった。
【００６４】
（実施例３）
本実施例では、上記実施例１のような保持時間の１時間、流通時間の５時間、計６時間のフコキサンチンの抽出操作を４回繰り返して行い、フコキサンチンの抽出物中含有量（ｍｇ／ｇ）、抽出率（％）、および回収率（％）を求めてその変化を調べた。
【００６５】
原料のワカメには上記実施例１と同じGrade３のものを用い、前処理として２日間天日乾燥したものを試料とした。実験には上記図１の装置を用い、抽出容器内への試料の充填量は８０．０ｇとした。抽出容器内の温度と圧力は、それぞれ４０℃と２０ＭＰａに調整した。抽出に関する時間は、保持時間を１時間、流通時間を５時間、合計６時間とした。二酸化炭素の供給条件は、高圧ポンプの送液速度が、７ｃｃ／ｍｉｎ（重量換算で７ｇ／ｍｉｎ）になるように設定した。実験結果を表３に示す。本実施例においても、抽出率と回収率は上記実施例１と同じ定義式で求めた。
【００６６】
【表３】
【００６７】
表３からも明らかなように、フコキサンチンの抽出物中含有量は、１回目の操作では８．３ｍｇ／ｇであり、２回目、３回目、４回目では、それぞれ２３．９ｍｇ／ｇ、５１．３ｍｇ／ｇ、６１．９ｍｇ／ｇと増加した。このフコキサンチンの抽出物中含有量と上記抽出率の結果から、１回目の操作では、フコキサンチン以外の不純物が抽出物中に多く含有されていたものと考えられ、２回目、３回目、４回目と操作を重ねるにつれて、抽出物中の不純物の量が徐々に少なくなり、その分、フコキサンチンの抽出物中含有量が増加したものと考えられる。
【００６８】
これに対して、フコキサンチンの抽出率は、１回目の操作では０．３９％であり、２回目、３回目、４回目では、それぞれ０．１４％、０．０６％、０．０５％であった。この結果から、初期操作時の１回目に抽出率が最も高く、抽出物が最も多く抽出されていることが示され、２回目〜４回目の操作では、徐々に抽出率が減少することがわかった。ただし、４回の操作で、原料から累計０．６４％の抽出物が抽出できたことになる。
【００６９】
さらに、回収率は、いずれも約２０％程度と良好であり、特に４回の操作によって回収されたフコキサンチンの累計の回収率は８２．９％と非常に良好なものであった。
【００７０】
（実施例４）
本実施例では、ワカメの有効利用の観点から、上記実施例１乃至３で用いたGrade１〜４以外の廃棄処分される品質のものを用い、前処理として異なる乾燥法を施した後にフコキサンチンの含有量を比較した。前処理の乾燥法として、上記実施例１、２のような天日乾燥の他、凍結乾燥、熱風乾燥、マイクロ波による乾燥を行った。
【００７１】
先ず、前処理として約１２００ｇのワカメを乾燥し、８０．０ｇの質量となるまでの乾燥時間を測定した。質量は、精密電子天秤で測定した。６０℃のマイクロ波加熱、４０℃のマイクロ波加熱、６０℃の熱風乾燥、天日乾燥、凍結乾燥の５種類の乾燥法で行った。その結果を図２のグラフに示す。図２からも明らかなように、６０℃のマイクロ波加熱では約３時間で目的の質量となり、４０℃のマイクロ波加熱では約４時間で目的の質量となり、６０℃の熱風乾燥では約１１時間で目的の質量となった。一方、図２には示さないが、天日乾燥では目的の質量となるまでに約２日間を要し、凍結乾燥では約１週間を要した。
【００７２】
上記の処理で得られた各乾燥処理後の試料中のフコキサンチンの含有量を測定した。その結果を表４に示す。表４において、ＦＤは凍結乾燥、ＭＷ６０は６０℃のマイクロ波加熱、ＭＷ４０は４０℃のマイクロ波加熱、Ｈｏｔ−Ａｉｒ６０は６０℃の熱風乾燥、Ｓｏｌａｒは天日乾燥をそれぞれ略記したものである。またフコキサンチンの試料中含有量の単位は（ｍｇ／ｇ）である。
【００７３】
【表４】
【００７４】
表４からも明らかなように、フコキサンチンの試料中含有量は、前処理として凍結乾燥（１週間）を行った場合には０．３９９ｍｇ／ｇで最も多かった。また天日乾燥（２日間）を行った場合には０．２９０ｍｇ／ｇで次に多かった。さらに６０℃の熱風乾燥（１１時間）を行った場合には０．２５８ｍｇ／ｇ、４０℃のマイクロ波加熱（４時間）を行った場合には０．２３２ｍｇ／ｇ、６０℃のマイクロ波加熱（３時間）を行った場合には０．２０４ｍｇ／ｇであった。
【００７５】
この結果からも明らかなように、８０．０ｇの質量となるまでの乾燥時間が長い前処理法ほど、フコキサンチンの試料中含有量が多いことがわかった。なお、マイクロ波加熱や熱風乾燥では目的質量となるまでの乾燥時間が短くなるが、凍結乾燥や天日乾燥のフコキサンチンの含有量と比較して大幅に少ないことから、マイクロ波加熱や熱風乾燥は水分の除去には有効であるが、ワカメに含有されている一部のフコキサンチンが分解して減少した可能性が示唆された。
【００７６】
上述のように前処理としての乾燥を行い、それぞれの乾燥法で８０．０ｇの試料を得た後、上記図１の装置を用いて超臨界二酸化炭素による抽出処理を行った。上記それぞれの乾燥法で得られた８０．０ｇの試料を抽出容器内に充填し、４０℃、２０ＭＰａの条件で実験を行った。抽出時間は、保持時間１時間、流通時間５時間の計６時間とした。二酸化炭素の供給条件は、高圧ポンプの送液速度が、７ｃｃ／ｍｉｎ（重量換算で７ｇ／ｍｉｎ）になるように設定した。
【００７７】
測定は、それぞれの試料について４回ずつ行い、フコキサンチンの抽出物中含有量（ｍｇ／ｇ）、抽出率（％）、回収率（％）を測定した。抽出物中含有量の結果を表５に、抽出率の結果を表６に、回収率の結果を表７にそれぞれ示す。
【００７８】
フコキサンチンの抽出物中含有量に関しては、表５からも明らかなように、１回目の測定では、天日乾燥を行った場合が１５．２ｍｇ／ｇと最も多く、６０℃の熱風乾燥を行った場合が９．６ｍｇ／ｇ、凍結乾燥を行った場合が８．８ｍｇ／ｇ、４０℃のマイクロ波加熱を行った場合が４．１ｍｇ／ｇ、６０℃のマイクロ波加熱を行った場合が３．７ｍｇ／ｇであった。
【００７９】
これに対し、２回目以降の測定では、いずれの乾燥法を行った場合にもフコキサンチンの抽出物中含有量が増加した。これは、上記実施例３の結果と同様に、１回目の操作では、フコキサンチン以外の不純物が抽出物中に多く含有されており、２回目、３回目、４回目と操作を重ねるにつれて、抽出物中の不純物の量が徐々に少なくなり、その分、フコキサンチンの抽出物中含有量が向上したものと考えられる。
【００８０】
抽出率に関しては、表６からも明らかなように、１回目の測定では、前処理として凍結乾燥を行った場合が１．２４％と最も多く、続いて４０℃のマイクロ波加熱を行った場合が０．７１％、天日乾燥を行った場合が０．５６％、６０℃の熱風乾燥を行った場合が０．４５％、６０℃のマイクロ波加熱を行った場合が０．４２％であった。
【００８１】
これに対し、２回目の測定では、天日乾燥の場合が０．３０％、６０℃のマイクロ波加熱の場合が０．２６％、４０℃のマイクロ波加熱の場合が０．１６％、６０℃の熱風乾燥の場合が０．１５％、凍結乾燥の場合が０．１１％であった。さらに、３回目及び４回目の測定では、いずれの前処理の場合も、抽出率は減少した。
【００８２】
回収率に関しては、表７からも明らかなように、１回目の測定では、天日乾燥を行った場合が２９．４％と最も多く、凍結乾燥を行った場合が２７．２％、６０℃の熱風乾燥を行った場合が１６．８％、４０℃のマイクロ波加熱を行った場合が１２．５％、６０℃のマイクロ波加熱を行った場合が７．５％であった。
【００８３】
これに対し、２回目の測定では、凍結乾燥、６０℃の熱風乾燥、４０℃のマイクロ波加熱、６０℃のマイクロ波加熱のいずれの場合もフコキサンチンの回収率が減少したが、天日乾燥の場合には、フコキサンチンの回収率はさらに増加した。ただし３回目、４回目の測定では、天日乾燥の場合も含めて、全体としてフコキサンチンの回収率は減少した。
【００８４】
なお、計４回の操作によるフコキサンチンの回収率の総計は、いずれも６５％以上で良好なものであり、特に前処理として天日乾燥を行った場合には、非常に良好であった。
【００８５】
【表５】
【００８６】
【表６】
【００８７】
【表７】
【００８８】
（実施例５）
本実施例では、抽出容器に充填する試料として、ワカメの他にココナツを用いて実験を行った。ココナツは油分を含んでおり、超臨界二酸化炭素を接触することによってココナツ中の油分であるココナツオイルが抽出され、そのココナツオイルが超臨界二酸化炭素の補助溶媒として、ワカメ中のフコキサンチンを抽出する機能を奏するものであることを確認した。
【００８９】
原料のワカメについては、実施例４と同様にワカメの有効利用の観点から、上記 Grade１〜４以外の廃棄処分される品質のものについて、実施例１と同様に天日乾燥により前処理したものを用いた。実験には、上記図１に示すような装置を用い、抽出容器内には試料としてのワカメと、補助溶媒として機能させるココナツとを充填した。充填量をワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇとしたもの、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇとしたもの、及びワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの３種類を準備した。またワカメ単独についても実験を行った。
【００９０】
温度と圧力は４０℃、２０ＭＰａに調整した。抽出時間は、保持時間１時間、流通時間５時間の計６時間とした。二酸化炭素の供給条件は、高圧ポンプの送液速度が、７ｃｃ／ｍｉｎ（重量換算で７ｇ／ｍｉｎ）になるように設定した。
【００９１】
そして、抽出物中のフコキサンチンの含有量、抽出率、回収率を求めた。測定は４回行った。実験結果として、フコキサンチンの抽出物中含有量を表８に、抽出率を表９に、回収率を表１０に、それぞれ示す。表８乃至１０において、ワ50g:コ50gは、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇを充填した場合であり、ワ25g:コ50gは、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇを充填した場合であり、ワ50g:コ25gは、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇを充填した場合である。Run NO.は１回目、２回目、３回目、４回目の測定を示す。表８におけるフコキサンチンの抽出物中含有量の単位は（ｍｇ／ｇ）、表９における抽出率の単位は（％）、表１０における回収率の単位は（％）である。
【００９２】
【表８】
【００９３】
【表９】
【００９４】
【表１０】
【００９５】
フコキサンチンの抽出物中含有量に関しては、表８からも明らかなように、１回目の測定では、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合は０．００２２ｍｇ／ｇ、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合は０．００１７ｍｇ／ｇ、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合は０．００６ｍｇ／ｇであった。２回目の測定では、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合に著しい増加が認められ、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合も増加が認められたが、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合は１回目の測定とほぼ同様であった。
【００９６】
さらに、３回目の測定では、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇに増加が認められなかったが、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合はわずかに増加が認められ、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合は著しい増加が認められた。また４回目の測定では、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇ及びワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合ともに著しい増加が認められた。ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合には増加はわずかであった。
【００９７】
全体として、ワカメ２５．０ｇの場合に比べてワカメ５０．０ｇの場合はフコキサンチンの抽出物中含有量が多く、特にワカメとココナツの質量比が２：１であるワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合にフコキサンチンの抽出物中含有量が最も多かった。これらのことから、試料としてのワカメに、ある程度の充填量が必要であることがわかった。またワカメとココナツの質量比が２：１である場合に、ココナツの補助溶媒としての機能が効果的に発揮されることがわかった。
【００９８】
抽出率に関しては、表９からも明らかなように、１回目の測定では、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合は１９．２％、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合は２９．９％、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合は１７．９％であった。これに対して、２回目の測定では、いずれの場合も抽出率は減少し、３回目、４回目の測定では、さらに抽出率が減少した。
【００９９】
回収率に関しては、表１０からも明らかなように、１回目の測定では、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合は２６．８％、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合は４７．６％、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合は５５．７％であった。また、ワカメのみの場合には、２９．４％であった。
【０１００】
１回目の測定では、ワカメ５０．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合に回収率が増加したが、ワカメ２５．０ｇ、ココナツ５０．０ｇの場合、及びワカメ５０．０ｇ、ココナツ２５．０ｇの場合は、回収率は減少した。ワカメのみの場合は同程度であった。３回目及び４回目の測定では、全体的に回収率は減少した。しかしながら、計４回の操作による回収率の総計は、いずれも非常に良好なものであった。
【０１０１】
（実施例６）
本実施例では、原料のワカメを凍結乾燥する場合の前処理として酵素処理を実施することによる効果を確認した。試料として、前記実施例４および５で用いたものと同じワカメを用いた。まず、ワカメに対して酵素を浸透させるために、ワカメ１００ｇに対して酵素溶液５００ｇを加え、６０℃の浴槽中で２時間反応させた。この浴槽中での酵素処理後、１週間凍結乾燥して試料とした。なお、酵素処理を施さないものとして、ワカメ１００ｇを６０℃の浴槽中で２時間浸漬させたものをそのまま１週間凍結乾燥した試料も作成した。
【０１０２】
酵素溶液としては、セルラーゼＹ−２ＮＣ（ヤクルト薬品工業株式会社製）の０．６％酵素溶液を用いた。セルラーゼＹ−２ＮＣは、アスペルギルス・ニガー（Aspergillus niger）が産生するセルラーゼで、セルラーゼの他にヘミセルラーゼを高力価で含有する酵素である。
【０１０３】
実験には、上記図１に示すような装置を用い、上記凍結乾燥後の試料８０．０ｇを抽出容器内に充填した。温度と圧力は、４０℃、２０ＭＰａに調整した。抽出時間は、保持時間１時間、流通時間５時間の計６時間とした。二酸化炭素の供給条件は、高圧ポンプの送液速度が、７ｃｃ／ｍｉｎ（重量換算で７ｇ／ｍｉｎ）になるように設定した。
【０１０４】
上記のような酵素処理を行った場合の試料と、行っていない場合の試料について超臨界抽出処理し、フコキサンチンの抽出物中の含有量、抽出率、及び回収率を求めた。その実験結果を表１１に示す。表１１において、フコキサンチンの抽出物中含有量の単位は（ｍｇ／ｇ）、抽出率の単位は（％）、及び回収率の単位は（％）である。
【０１０５】
【表１１】
【０１０６】
表１１からも明らかなように、抽出率に関しては、酵素処理を行っていない場合が０．４５％であるのに対し、酵素処理を行った場合には０．５５％と良好であった。また、フコキサンチンの回収率に関しては、酵素処理を行っていない場合が２０．８％であるのに対し、酵素処理を行った場合には２５．１％と良好であった。なお、フコキサンチンの抽出物中含有量に関しては、酵素処理を行った場合と行っていない場合とで同程度であった。これは、酵素処理を実施したとしてもフコキサンチンが分解されないということを示している。
【０１０７】
結果として、抽出率及び回収率の双方において、酵素処理を行っていない場合に比べて行った場合に良好であったこと、さらに、酵素処理を行ってもフコキサンチンが分解されないことなどが明らかとなり、前処理として酵素処理を行うことによる効果が認められた。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】一実施形態としてのフコキサンチンの抽出方法の工程を示す概略ブロック図。
【図２】前処理としての乾燥法の試料の質量と乾燥時間との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【０１０９】
２ 抽出容器
３ 分離容器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海藻から、高圧流体によってフコキサンチンを抽出することを特徴とするフコキサンチンの抽出方法。
【請求項２】
高圧流体が、超臨界流体又は亜臨界流体である請求項１記載のフコキサンチンの抽出方法。
【請求項３】
高圧流体の成分が二酸化炭素である請求項１又は２記載のフコキサンチンの抽出方法。
【請求項４】
海藻が褐藻類である請求項１乃至３のいずれかに記載のフコキサンチンの抽出方法。
【請求項５】
高圧流体によってフコキサンチンを抽出する工程の前処理として、天日乾燥を行う請求項１乃至４のいずれかに記載のフコキサンチンの抽出方法。
【請求項６】
高圧流体によってフコキサンチンを抽出する工程の前処理として、凍結乾燥を行う請求項１乃至４のいずれかに記載のフコキサンチンの抽出方法。
【請求項７】
高圧流体によってフコキサンチンを抽出する工程の前処理として、酵素処理を行う請求項１乃至６のいずれかに記載のフコキサンチンの抽出方法。
【請求項８】
高圧流体とともに、補助溶媒を用いてフコキサンチンを抽出する請求項１乃至７のいずれかに記載のフコキサンチンの抽出方法。
【請求項９】
原料としての海藻を収容し、高圧流体を供給することによって前記海藻からフコキサンチンを抽出する抽出容器（２）と、該抽出容器（２）で抽出されたフコキサンチンを高圧流体とともに供給し、該高圧流体からフコキサンチンを分離する分離容器（３）とを具備することを特徴とするフコキサンチンの抽出装置。
【請求項１】
海藻から、高圧流体によってフコキサンチンを抽出することを特徴とするフコキサンチンの抽出方法。
【請求項２】
高圧流体が、超臨界流体又は亜臨界流体である請求項１記載のフコキサンチンの抽出方法。
【請求項３】
高圧流体の成分が二酸化炭素である請求項１又は２記載のフコキサンチンの抽出方法。
【請求項４】
海藻が褐藻類である請求項１乃至３のいずれかに記載のフコキサンチンの抽出方法。
【請求項５】
高圧流体によってフコキサンチンを抽出する工程の前処理として、天日乾燥を行う請求項１乃至４のいずれかに記載のフコキサンチンの抽出方法。
【請求項６】
高圧流体によってフコキサンチンを抽出する工程の前処理として、凍結乾燥を行う請求項１乃至４のいずれかに記載のフコキサンチンの抽出方法。
【請求項７】
高圧流体によってフコキサンチンを抽出する工程の前処理として、酵素処理を行う請求項１乃至６のいずれかに記載のフコキサンチンの抽出方法。
【請求項８】
高圧流体とともに、補助溶媒を用いてフコキサンチンを抽出する請求項１乃至７のいずれかに記載のフコキサンチンの抽出方法。
【請求項９】
原料としての海藻を収容し、高圧流体を供給することによって前記海藻からフコキサンチンを抽出する抽出容器（２）と、該抽出容器（２）で抽出されたフコキサンチンを高圧流体とともに供給し、該高圧流体からフコキサンチンを分離する分離容器（３）とを具備することを特徴とするフコキサンチンの抽出装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−６７８３（Ｐ２０１０−６７８３Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７０９１０（Ｐ２００８−１７０９１０）
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（５９９０７３９１７）財団法人かがわ産業支援財団 (35)
【出願人】（３０７００５５８６）株式会社フード・リサーチ (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（５９９０７３９１７）財団法人かがわ産業支援財団 (35)
【出願人】（３０７００５５８６）株式会社フード・リサーチ (4)
【Ｆターム（参考）】
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