Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines Glykosids. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zum Extrahieren und Abtrennen eines Nicht-Zuckerteils mit physiologischen Wirksamkeiten von einem Glykosid.

Glykoside sind in der botanischen Welt weit verbreitete Bestandteile und werden mit einer geeigneten Säure, Base oder einem hydrolytischen Enzym zu Zuckerteilen und Nicht-Zuckerteilen zersetzt.

Im allgemeinen wird ein Nicht-Zuckerteil als ein Aglykon bezeichnet, und für den Fall, daß ein Aglykon ein Steroid ist, wird der Nicht-Zuckerteil als ein Genin bezeichnet. In Abhängigkeit von den chemischen Strukturen der Nicht-Zuckerteile werden Glykoside in Alkylglykoside, Phenolglykoside, Cyanatglykoside, Senfölglykoside, Kumarin- oder Oxykumaringlykoside, Flavonoidglykoside, Anthrachinonglykoside und dergl. eingeteilt. Weiterhin werden Glykoside auch hinsichtlich ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften klassifiziert, z. B. als Saponine, kardiotonische Glykoside, Bitterglykoside und dergl.

Bezüglich der Bedeutung des Vorliegens eines Glykosids in einer Pflanze gibt es keine gefestigte Theorie, und man nimmt an, daß eine Pflanze eine schädliche Substanz in ihren Metaboliten zu einem Glykosid umwandelt, um die Substanz unschädlich zu machen, oder daß ein Glykosid eine Lagersubstanz ist.

Im allgemeinen ist ein Nicht-Zuckerteil an einen Zuckerteil durch eine Etherbindung gebunden, jedoch ist in einem Senfölglykosid der Nicht-Zuckerteil an den Zuckerteil über eine Thioglykosid-Bindung gebunden.

Wenn ein Zuckerteil Glukose ist, dann wird solch ein Glykosid als Glukosid bezeichnet. Obwohl zwei Arten von Glukosiden vorliegen können, nämlich alpha- und beta-Glukoside, ist das beta-Glukosid vorherrschend, das durch beta-Glukosidase hydrolysiert wird.

Beispiele eines Zuckerteils beinhalten Hexosen, wie Glukose, Fruktose, Mannose, Galaktose; und Pentosen, wie z. B. Xylose, Arabinose. Weiterhin sind gemäß der Anzahl der Zucker Monosaccharide, Disaccharide, Trisaccharide und dergl. eingeschlossen.

Beispiele eines Nicht-Zuckerteils, der als Aglykon oder Genin bezeichnet wird, beinhalten Alkaloide, Steroide, Saponine, Flavonoide und dergl., und viele hiervon besitzen bemerkenswerte physiologische Wirksamkeiten gegenüber Tieren. Deshalb werden sie als bedeutende Substanzen in Arzneimitteln, toxischen Mitteln, Duftstoffen, Würzmitteln, Pigmenten und dergl. nutzbar gemacht.

Üblicherweise werden diese nutzbringenden Substanzen mit organischen Lösungsmitteln, wäßrigen Lösungsmitteln und dergl. extrahiert und abgetrennt und anschließend einer geeigneten Behandlung für spezielle Zwecke, z. B. einer Konzentrierung, Fraktionierung, Reinigung und dergl., unterzogen.

Diesbezüglich wird ein Glykosid aus einer Pflanze oder einem anderen geeigneten Ausgangsmaterial in seiner intakten Form extrahiert und abgetrennt, oder es wird ein freies Aglykon extrahiert, indem man ein Glykosid in dem Ausgangsmaterial zu einem Zuckerteil und einem Nicht-Zuckerteil während der Behandlung hydrolysiert. Das bedeutet, daß üblicherweise die Extraktion und Abtrennung eines Glykosids mit einem organischen Lösungsmittel oder einem wäßrigen Lösungsmittel durchgeführt wird, wobei man hinsichtlich der Hydrolyse des Glykosids Obacht gibt, um das Glykosid in seiner intakten Form zu erhalten, oder indem man der Hydrolyse keine spezielle Aufmerksamkeit widmet. Um ein Glykosid in seiner intakten Form zu erhalten, ist es wichtig, die Wirkung eines hydrolytischen Enzyms, das in einer Pflanze oder einem anderen Ausgangsmaterial vorliegt, zu inhibieren, und es ist notwendig, Sekundärveränderungen während der Behandlung Aufmerksamkeit zu schenken. Die pH-Wert- und Temperaturbedingungen sind auch von Bedeutung.

Wenn die Extraktion und die Abtrennung durchgeführt werden, ohne daß man der Hydrolyse eine spezielle Aufmerksamkeit widmet, dann wird üblicherweise ein Aglykon bis ,zu einem bestimmten Ausmaß nachteilig beeinflußt, ausgenommen, daß das Aglykon stabil gegenüber dem Extrahierlösungsmittel, den Extrahierbedingungen, den miteinander vorliegenden Verbindungen und dergleichen ist.

J.Pharm. Sci 62, 899-901 beschreibt ein Verfahren zur Extraktion und Abtrennung von Anthrachinonglykosiden. Die Glykoside wurden einer säurekatalysierten Hydrolyse unterzogen, und die so erzeugten Aglykone wurden auf übliche Weise unter Verwendung eines Ethers extrahiert.

Kürzlich wurde ein Versuch unternommen, ein Glykosid aus einer Pflanze zu extrahieren und abzutrennen, indem man ein Fluid bei überkritischen Bedingungen, insbesondere Kohlenstoffdioxid bei überkritischen Bedingungen, als ein Extrahiermittel verwendete. Jedoch ist es schwierig, Saccharide und Glykoside mit vielen polaren Gruppen mit Kohlenstoffdioxid allein unter Druckbedingungen von 200 bis 300 kg/cm², die als wirtschaftlich angesehen werden, zu extrahieren. Deshalb wurde vorgeschlagen, die Extraktion unter Zugabe von Wasser, Ethanol oder dergl. als Extrahierhilfsmittel (Schleppmittel) durchzuführen, um dem Kohlenstoffdioxid-Extrahiermittel Polarität zu verleihen. Jedoch ist dies noch wenig wirksam.

Da ein Zuckerteil eines Glykosids nicht speziell als eine Zielsubstanz mit physiologischen Eigenschaften nutzbar gemacht wird, wie oben beschrieben ist, und die zu extrahierende Zielsubstanz das entsprechende Aglykon sein muß, wird angenommen, daß ein gewünschtes Ergebnis erreicht werden kann, wenn man nur ein Aglykon extrahiert und abtrennt, ohne seine Qualität zu beeinträchtigen.

Gemäß einem üblichen Verfahren wird die Extraktion eines Aglykons durchgeführt, indem man ein geschnittenes oder pulverisiertes Ausgangsmaterial einer Pflanze unter feuchten und erwärmten Bedingungen für eine lange Zeitspanne stehenläßt, um ein in dem Material selbst enthaltenes, hydrolytisches Enzym zu aktivieren, das Glykosid in einen Zuckerteil und einen Nicht-Zuckerteil zu hydrolysieren, oder indem man ein geschnittenes oder pulverisiertes Ausgangsmaterial der Hydrolyse in einem organischen Lösungsmittel oder einem wäßrigen Lösungsmittel für eine lange Zeitdauer unter Einstellung eines geeigneten pH-Wertes bei einer erhöhten Temperatur unterzieht. In diesem Fall neigt das Aglykon dazu, seine Qualität einzubüßen, da die Extraktion eine lange Zeitspanne dauert, und es durch pH-Wert- und Temperaturbedingungen, miteinander vorliegenden Verbindungen und dergl. beeinträchtigt wird. Weiterhintritt, wenn das Aglykon von einem Extrahierlösungsmittel abgetrennt wird, der Nachteil auf, daß eine leichte Fraktion dazu neigt, zerstreut zu werden und verloren zu gehen.

Angew. Chem. 90/10, 778-785 (1978) beschreibt die Extraktion eines als Emodin bezeichneten Aglykons mit überkritischem Kohlenstoffdioxid.

Unter diesen Umständen haben die vorliegenden Erfinder intensive Studien vorgenommen, um ein industriell vorteilhaftes Verfahren zur Extraktion und Abtrennung eines Aglykons eines Glykosids in einer Pflanze oder einem anderen Ausgangsmaterial zu finden. Als Ergebnis hiervon wurde gefunden, daß die Extraktion und Abtrennung eines Aglykons vorteilhaft ohne Nachteile auf übliche Weise durchgeführt werden kann, indem man eine Pflanze oder ein anderes Ausgangsmaterial in positiver Weise einer Hydrolyse während einer Extraktion mit einem Fluid bei überkritischen oder unterkritischen Bedingungen als Extraktionsmittel unterzieht.

Weiterhin haben die vorliegenden Erfinder eine Vielzahl von Ausgangsmaterialien, eine Vielzahl von Extrahiermitteln, Extraktions- und Abtrennungsbedingungen und dergl. untersucht und sind so zu der vorliegenden Erfindung gelangt.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein verbessertes Verfahren zum Extrahieren und Abt rennen eines Aglykons von einer Pflanze oder einem anderen Ausgangsmaterial zu schaffen.

Informationen über den Einsatz überkritischer Fluide bei der Extraktion können gefunden werden in "Encyclopaedia of Chemical Technology", 3.Ausgabe, Ergänzungsband, Seiten 872-877.

Fig. 1 ist ein Fließdiagramm, das eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung verdeutlicht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Extrahieren und Abtrennen eines Aglykons, das ein Glykosid bildet, geschaffen, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Hydrolysieren eines das Glykosid enthaltenden Materials, um das Glykosid zu einem Zuckerteil und einem Aglykon zu zersetzen;

Extrahieren des Aglykons von dem hydrolysierten Material unter Verwendung von Kohlenstoffdioxid als ein Extraktionsmittel unter überkritischen oder unterkritischen Bedingungen bei einem Druck von 50 bis 500 kg/cm² und einer Temperatur von 25ºC bis 100ºC; und

Abtrennen des extrahierten Aglykons von dem Extraktionsmittel, wobei die Hydrolyse und die Extraktion gleichzeitig durchgeführt werden.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann gegenüber jedem Typ von Glykosiden, die in einer Pflanze oder einem anderen Ausgangsmaterial enthalten sind, angewandt werden.

Das gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zu verwendende Ausgangsmaterial ist nicht auf ein spezielles beschränkt, und jedes ein Glykosid enthaltendes Ausgangsmaterial kann verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Ausgangsmaterial eine Pflanze selbst oder ein getrocknetes, geschnittenes oder pulverisiertes Material, das hinsichtlich der Beschleunigung der Hydrolyse des Glykosids bevorzugt ist, sein. Oder es kann auch ein isoliertes Rohglykosid als Ausgangsmaterial verwendet werden.

Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Hydrolyse positiv zur gleichen Zeit wie die Extraktion durchgeführt. Die Hydrolyse ist nicht in bestimmter Weise beschränkt und kann über ein bekanntes Verfahren durchgeführt werden. Zum Beispiel kann eine übliche Säure oder eine alkalische Hydrolyse verwendet werden. Die Hydrolyse kann aber auch durchgeführt werden, indem man das Ausgangsmaterial feuchtet und erwärmt. Eine enzymatische Hydrolyse kann auch unter Zugabe eines geeigneten, hydrolytischen Enzyms eingesetzt werden. Wenn ein Enzym verwendet wird, dann wird die Hydrolyse üblicherweise bei ungefähr 30 bis 50ºC während einigen Stunden bis zu mehreren zehn Stunden in Abhängigkeit von dem speziell verwendeten Enzym durchgeführt. Vorzugsweise werden geeignete Hydrolysebedingungen angewendet, um positiv die Hydrolyse zu beschleunigen, um ein geeignetes Aglykon so schnell wie möglich freizusetzen.

Das bei unterkritischen oder überkritischen Bedingungen als Extraktionsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Kohlenstoffdioxid wird im Bereich der kritischen Temperatur und des kritischen Drucks oder jenseits hiervon eingesetzt. Zum Beispiel liegt Kohlenstoffdioxid im kritischen Zustand (31,0ºC; 72,9 atm für CO&sub2;) oder jenseits hiervon mit einer Dichte, nahe einer Flüssigkeit, und einem großen Diffusionskoeffizienten, nahe einem Gas, vor. Aufgrund dieser Eigenschaften kann Kohlenstoffdioxid wirksam eine große Menge verschiedener Verbindungen schnell extrahieren. Weiterhin kann die Trennung des Extraktionsmittels von dem Extrakt leicht durchgeführt werden. Schließlich kann, da die Lösungskraft des Kohlenstoffdioxids für verschiedene Verbindungen nur durch eine kleine Änderung im Druck oder der Temperatur in großem Ausmaß variiert werden kann, eine selektive Extraktion bewirkt werden.

Kohlenstoffdioxid hat mehrere Vorteile als Extraktionsmittel. Zum Beispiel ist Kohlenstoffdioxid hinsichtlich seiner allgemeinen Extrahier- und Trenneigenschaften ausgezeichnet. Weiterhin kann die Behandlung bei einer relativ niedrigen Temperatur unter leichter und einfacher Handhabung und Durchführung erfolgen, was das Verfahren wirtschaftlich macht. Schließlich ist Kohlenstoffdioxid gegenüber fast allen Verbindungen unter den Behandlungsbedingungen inaktiv.

In Abhängigkeit des zu behandelnden Ausgangsmaterials kann Kohlenstoffdioxid als Kohlenstoffsäure in Gegenwart von Wasser wirken, so daß es notwendig ist, im voraus Extrahiermittel zu prüfen, um ein für ein spezielles Ausgangsmaterial geeignetes Extrahiermittel auszuwählen. Insbesondere wenn die Hydrolyse und die Extraktion gleichzeitig durchgeführt werden, ist es notwendig, die Wirkung von Kohlenstoffsäure, die sich in Gegenwart von Wasser aus Kohlenstoffdioxid ableitet, zu beachten. Darüber hinaus ist es notwendig, die Wirkung von Kohlenstoffdioxid auf ein hydrolytisches Enzym zu beachten, und ein Enzym auszuwählen, das durch das Extraktionsmittel kaum inaktiviert wird.

Die Extraktion kann bei unterkritischen oder überkritischen Bedingungen des Extraktionsmittels durchgeführt werden, und die Abtrennung des extrahierten Aglykons von dem Extrahiermittel kann einfach durch Reduzierung des Drucks, z. B. auf Atmosphärendruck, bewirkt werden.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einem chargenweisen Betrieb oder auch kontinuierlich durchgeführt werden.

Für den Fall, daß das abgetrennte Aglykon als solches instabil ist, oder für den Fall, daß es notwendig ist, das Aglykon auf einem speziellen Träger für einen spezifischen Zweck aufzutragen, ist es möglich, das Aglykon auf einem porösen Absorptionsmittel, wie Aktivkohle, zu absorbieren, oder das Aglykon in einer Wirtsverbindung, wie Cyclodextrin, einzuschließen, um einen Einschlußkomplex zu bilden und um somit das Aglykon in einer stabilen Form zu erhalten.

Das so abgetrennte Aglykon kann als wichtige Verbindung in Arzneimitteln, toxischen Mitteln, Duftstoffen, Würzmitteln, Pigmenten und dergl. nutzbar gemacht werden. Wenn es gewünscht wird, daß das abgetrennte Aglykon in Form eines bestimmten Glykosids für einen speziellen Zweck vorliegt, dann kann das Aglykon in das gewünschte Glykosid gemäß einer üblichen Reaktion, wie Kondensation einer Acetohalogenose mit dem Aglykon unter Verwendung von Silbercarbonat, Silberoxid, Quecksilberacetat oder dergl., Kondensation eines acetylierten Zuckers und Phenol unter Erhitzen in Gegenwart von p-Toluolsulfonsäure oder Zinkchlorid, oder dergl., umgewandelt werden.

Im folgenden wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Fig. 1 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Fließdiagramm einer chargenweisen Extraktion gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von CO&sub2; als Extraktionsmittel. Gemäß der Fig. 1 wird CO&sub2; in einem Kompressor (2) aus einem CO&sub2;-Zylinder (1) geführt, um es auf einen vorbestimmten Druck zu komprimieren, und dann zu einem Wärmeaustauscher (3) geführt, um es auf eine vorbestimmte Extrahiertemperatur zu erhitzen, und um somit CO&sub2; bei unterkritischen oder überkritischen Bedingungen zu erhalten. Dieses CO&sub2; wird in einen Extraktor (4) geführt. Der Extraktor (4) wurde mit einer Pflanze, deren getrocknetem und pulverisiertem Material beschickt. Die eingefüllte Pflanze oder ihr getrocknetes und pulverisiertes Material wird während der Extraktion mit CO&sub2; einer Hydrolyse unterzogen. Nach Beendigung der Extraktion wird die CO&sub2;-Phase, die das Zielextrakt enthält, durch ein druckreduzierendes Ventil (5) geführt, um den Druck zu senken, und zu einem Separator (6) geleitet, um das Extrakt von CO&sub2; abzutrennen.

Das von dem Extrakt abgetrennte CO&sub2; wird abgekühlt und in einem Kondensor (7) verflüssigt und zu dem Kompressor (2) geführt, um es in das System zurückzuführen. Für den Fall, daß ein Schleppmittel, wie Wasser oder ein Niedrigalkohol (z. B. Ethanol) verwendet wird, wird das Schleppmittel in den Extraktor (4) eingeführt, indem man es mit dem Ausgangsmaterial vermengt, oder das Schleppmittel wird zu dem Wärmeaustauscher (3) aus einem Schleppmittelaufbewahrungstank (8) über eine Pumpe (9) geführt. Bei diesem System ist es wichtig, einen CO&sub2;-Druck in dem Extraktor bei 50 bis 500 kg/cm², vorzugsweise von 60 bis 300 kg/cm², und eine Temperatur von 25 bis 100ºC, vorzugsweise von 25 bis 70ºC, aufrechtzuerhalten. Wenn der Druck und die Temperatur zu niedrig sind, dann wird CO&sub2; verflüssigt, und es ist Energie erforderlich, um den Extrakt von dem Extraktionsmittel abzutrennen. Auf der anderen Seite, wenn Druck und Temperatur zu hoch sind, dann steigen die Ausrüstungskosten, und es entstehen wirtschaftliche Probleme. Darüber hinaus treten manchmal nachteilige Effekte, wie Beeinträchtigungen durch die Hitze, auf. In dem Separator (6) kann ein besseres Ergebnis erhalten werden, wenn der Extrakt von der CO&sub2;-Phase unter Bedingungen eines Drucks von 1 bis 200 kg/cm² und einer Temperatur von 30 bis 100ºC abgetrennt wird. Es ist möglich, eine stufenweise Extraktion durchzuführen, indem man das Extraktionsmittel in den Extraktor (4) unter stufenweiser Steigerung des Drucks einführt. Weiterhin ist es auch möglich, eine Vielzahl von Extraktoren in paralleler Anordnung vorzusehen, um eine semi-kontinuierliche Verfahrensweise zu bewirken, wenn man von einem Extraktor zu dem nächsten übergeht. Üblicherweise kann die Trennung des Extrakts von dem Extrahiermittel durchgeführt werden, indem man, wie oben beschrieben, den Druck reduziert, jedoch kann die Trennung auch ausgeführt werden, indem man die Temperatur ändert, da die Löslichkeit abnimmt, wenn die Extrahiertemperatur steigt.

Im allgemeinen wird in dem in Fig. 1 gezeigten Verfahren das Extrakt von dem Extrahiermittel in dem Separator (6) mit der Zeit abgetrennt, und die Komponenten in dem von dem Separator abgetrennten Extrakt variieren in Abhängigkeit der eingesetzten Fraktionierweise. Deshalb kann die gewünschte aktive Komponente in dem Extrakt erhalten werden, indem man das Fraktionierverfahren geeignet auswählt.

Das folgende Beispiel verdeutlicht weiterhin im Detail die vorliegende Erfindung, jedoch soll sie diese nicht beschränken.

Pulverisierter Aprikosensamen (800 g) wurde in einen wie in Fig. 1 gezeigten Extraktor gegeben und mit CO&sub2; bei 40ºC unter einem Druck von 200 kg/cm² extrahiert, um ein nichttrocknendes Öl in dem Aprikosensamen zu extrahieren und zu entfernen. Der Druck wurde auf Atmosphärendruck bei Normaltemperatur reduziert, um den Extrakt von dem Extrahiermittel abzutrennen, und um das Rohaprikosenkernöl (315 g) zu entfernen.

Nach der Entfernung des nichttrocknenden Öls wurde Wasser (300 g) zu dem Extraktor hinzugegeben, in den der pulverisierte Aprikosensamen eingeführt worden war, um das Enzym Emulsin, das in diesem enthalten ist, zu aktivieren.

Während die Hydrolyse mit Emulsin voranschritt, wurde die Extraktion mit CO&sub2; bei 40ºC unter einem Druck von 150 kg/cm² durchgeführt. Die Abtrennung des CO&sub2; wurde bei Normaltemperatur unter Atmosphärendruck bewirkt. Durch Durchführung der Extraktion während zehn Stunden wurde der Extrakt (3,3 g) erhalten. Der Extrakt war eine Flüssigkeit mit einem einzigartigen Aroma, und die Hauptkomponente hiervon ist Benzaldehyd.

Den Extrakt konnte man als Rohmaterial für Parfüme und Arzneimittel verwenden.

Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Aglykon in einem Glykosid auf industriell vorteilhafte Weise erhalten werden, und im Vergleich mit einem üblichen Verfahren werden die folgenden, ausgezeichneten Vorteile erhalten.

(1) Bislang wurde davon ausgegangen, daß die Verwendung von Kohlenstoffdioxid bei überkritischen Bedingungen bei der Extraktion eines Glykosids schwierig ist. Jedoch kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Aglykon, das eine wesentlich wirksame Komponente eines Glykosids ist, leicht mit verbesserter Ausbeute extrahiert werden. Damit ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein Epoche-machendes Verfahren für die Extraktion eines Aglykons.

(2) Eine Beeinträchtigung eines Aglykons kann vollständig verhindert werden, da die Extraktion bei vergleichsweise niedriger Temperatur unter inerter Atmosphäre durchgeführt wird.

(3) Da das als Extraktionsmittel verwendete Kohlenstoffdioxid während des Trennschritts schnell verdampft, können Probleme hinsichtlich eines Rückstands an Lösungsmittel vermieden werden.

(4) Die einzelnen Schritte sind ziemlich einfach, und es ist möglich, eine selektive Abtrennung und Fraktionierung mit einer hohen Ausbeute zu bewirken.

In vielen Fällen wird eine spezielle Komponente in jeder Fraktion des fraktionierten Extrakts konzentriert, die dann für eine nachfolgende, genaue Fraktionierung geeignet ist. Weiterhin können Geschmacksmittel und dergl. miteinander in einem geeigneten Verhältnis eingearbeitet werden, um ein gewünschtes Aroma zu erhalten.