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Dokumentenidentifikation DE69909279T2 22.04.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001073694
Titel TRANSXANTHOPHYLLESTERKONZENRATE VON ERHÖHTER REINHEIT UND VERFAHREN ZU DEREN HERSTELLUNG
Anmelder Inexa Industria Extractora C.A., Quito, EC
Erfinder LEVY, W., Luis, Quito, EC
Vertreter Patentanwälte Lippert, Stachow, Schmidt & Partner, 51427 Bergisch Gladbach
DE-Aktenzeichen 69909279
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.04.1999
EP-Aktenzeichen 999174873
WO-Anmeldetag 14.04.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/US99/08142
WO-Veröffentlichungsnummer 0099054408
WO-Veröffentlichungsdatum 28.10.1999
EP-Offenlegungsdatum 07.02.2001
EP date of grant 02.07.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.04.2004
IPC-Hauptklasse C09B 61/00
IPC-Nebenklasse A23L 1/275   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Xantophyllester gehören zu der Gruppe von natürlichen Verbindungen, die als Carotinoide bekannt und in der Natur weit verbreitet sind. Diese sind Fettsäureester (z. B. Palmitat- und Myristatester) von solchen Carotinoiden wie Lutein und Zeaxanthin. Zeaxanthinester ist das Pigment, welches in Beeren wie beispielsweise von solchen der Gattung Lycium und Physalis. Luteinester ist das Pigment, welches die gelbe/rote Farbe von Früchten wie beispielsweise Orangen, Pfirsichen, Papayas, Pflaumen und Mangos ergibt. Luteinester sind ebenfalls in vielen Blüten anwesend, insbesondere Ringelblumenblüten der Gattung Tagetes. Xantophyllester werden im Allgemeinen in der Natur als das Konfigurationsisomer trans-Xantophyll gefunden.

Die Ringelblumenblüte ist die reichste Quelle an trans-Luteinester, die in der Natur gefunden wird. Getrocknete und gemahlene Ringelblumenblüten wurden seit 1966 kommerziell als botanische Inhaltsstoffe in Tierfutter verwendet und seit 1969 als Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Ringelblumenextrakten, welche Xantophyllester als den kommerziell wichtigen Bestandteil enthalten, siehe beispielsweise Lackey, deutsches Patent Nr. 1,224,597; Levy et al., ecuadorianisches Patent Nr.

44. Ringelblumenextrakte werden für den internationalen Handel produziert. Sie werden als Pigmentierungsmittel in Tierfutterformulierungen und als Nahrungsmittelfarbstoffe wie beispielsweise die europäische Naturfarbe E161b/Lutein verwendet, siehe z. B. Levy et al., ecuadorianisches Patent Nr. 44; Rosenberg, US-Patent Nr. 3,539,686; Official Journal of the European Communities Nr. L-226/37.

Kürzlich erfolgte wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass Ringelblumenextrakte als menschliche Nahrungsergänzungsmittel verwendet werden können, was auf wichtigen biologischen Funktionen von Lutein in Menschen basiert, wie beispielsweise die Krebsprävention und Prävention einer Bedingung, die als altersbezogene Degeneration der Macula des menschlichen Auges bekannt ist, unter anderen möglichen Verwendungen von Luteinestern in der Ernährung und der Medizin, siehe beispielsweise Chew et al. Anticancer Research, 16: 3689 (1996); Marchand et al., „An Ecological Study of Diet and Lung Cancer in the South Pacific", International Journal of Cancer, 63: 18–23 (1995); Park et al., „The Effect of Dietary Lutein on Growth of Mammary tumor in BALB/c Mice", The FASEB Journal, 11: 2586 (1997); H. P. Kim et al., „Hepatoprotective Action of Zeaxanthin Palmitate from Lycium chinense," Research Communications Molecular Pathology and Pharmacolo , 97: 301–314 (1997); Landrum et al., Experimental Eye Research, 65 : 1 : 57 (1997). Um für diese wichtigen neuen Anwendungen an Menschen geeignet zu sein, müssen die Ringelblumenextrakte stringentere Qualitätserfordernisse erfüllen, als diese in der Vergangenheit notwendig waren.

Für die Verwendung in menschlichen Nahrungsergänzungsmitteln müssen Xantophyllesterkonzentrate im Wesentlichen frei von Pestizid-Kontaminationen sein. Sie sollten den Xantophyllester in ausreichend hoher Konzentration enthalten, beispielsweise zu wenigstens 40 Gew.-%, um für Formulierungen in Kapseln und Tabletten geeignet zu sein, obwohl niedrigere Konzentrationen für die Verwendung als ein Nahrungsergänzungsmittel ausreichend sein können. Um die maximal mögliche Bioverfügbarkeit von Xantophyll-enthaltenden Nahrungsergänzungsmitteln zu erzielen, sollten die Xantophylle in deren natürlich auftretender Esterform anwesend sein, nicht jedoch in verseifter Form (d. h. als freier Alkohol oder freies Diol) und das natürlich auftretende trans-Xantophyllisomer sollte vorherrschen, siehe beispielsweise Herbst et al., FASEB J. Zusammenfassung 11: 2587 (1997); Johnson et al., J. Nutrition 127: 1993 (1997).

Bedauerlicherweise sind bisher bekannte kommerzielle Ringelblumenextrakte nicht in der Lage, ein oder mehrere dieser qualitativen Kriterien zu erfüllen. Die größten Produzenten von Ringelblumenextrakten (Firmen in Peru, Mexiko und Ecuador) erzeugen Extrakte hauptsächlich für Tierfutterformulierungen, die zwischen 14 und 20 Gew.-% Luteinester enthalten. Inexa, Industria Extractora C. A. aus Quito, Ecuador, erzeugt ebenfalls eine hervorragende Qualität als Nahrungsmittelfarbstoff, die ungefähr 35 Gew.-% Luteinester enthält. Typischerweise haben diese Produkte einen hohen Gehalt an nicht-Xantophylllipiden, welche aus dem Pflanzenmaterial mit den Xantophyllen extrahiert werden, wenn Standardextraktionstechniken eingesetzt werden. Des Weiteren enthalten kommerzielle Luteinesterkonzentrate üblicherweise ungefähr 20 bis 30 Gew.-% des gesamten Luteinesters in der cis-Isomerenform, wiederum aufgrund der Standardbedingungen der industriellen Herstellung.

Schließlich enthalten bekannte Luteinesterkonzentrate oftmals Rückstände von Pestiziden, welche in das Xantophyll-enthaltende Pflanzenmaterial durch weit verbreitete Kultivierungstechniken eingeführt werden, wie beispielsweise solche, die in Ringelblumenanpflanzungen verwendet werden, und werden zusammen mit Xantophyllestern durch Standardextraktionsverfahren extrahiert. Dieses alles macht die gegenwärtig verfügbaren kommerziellen Luteinesterkonzentrate ungeeignet für die Verwendung als menschliche Nahrungsergänzungsmittel.

Einige unterschiedliche Verfahren sind vorgeschlagen worden, um diese Nachteile zu überwinden. Das US-Patent Nr. 4,048,203 von Philip beschreibt die Extraktion von Luteinestern aus Pflanzenmaterial und des Weiteren die Reinigung der Ester unter Verwendung eines Alkohols bei 75°C. Diese Wärmebehandlung resultiert jedoch in einem unerwünscht großen Anteil des weniger bioverfügbaren cis-Xantophyllisomers in dem endgültigen Produkt. Siehe unten stehendes Vergleichsbeispiel 1.

Das US-Patent Nr. 5,382,714 von Khachik beschreibt ein Verfahren zur Isolierung, Reinigung und Rekristallisation von Lutein aus verseiftem Ringelblumenölharz, und das US-Patent Nr. 5,648,564 von Ausich et al. beschreibt ein Verfahren zur Extraktion, Isolation und Reinigung von Nahrungsmittel-Xantophyllkristallen aus Pflanzen. Keines dieser Verfahren produziert jedoch Xantophylle in deren natürlicher, am meisten bioverfügbarer Esterform, da sie beide einen Verseifungsschritt erfordern, wodurch die natürliche, in dem Pflanzenmaterial vorliegende Xantophyllesterform zerstört wird.

Das US-Patent Nr. 4,105,855 von Schulz lehrt ein Verfahren zur Synthetisierung symmetrischer Carotinoide, welche Ester in ihrer all-trans Isomerenform sein können. Lutein ist jedoch nicht ein symmetrisches Carotinoid, und während Zeaxanthin symmetrisch ist, ist der einzige durch Schulz genannte Ester von Zeaxanthin das Diacetat als ein letzter Zwischenschritt bei dem Erhalt des Diols. Schulz lehrt nicht die Synthese oder Extraktion von Xantophyllpalmitat- und Myristatestern oder deren Konzentrate.

Es ist daher offensichtlich, dass auf dem Fachgebiet ein Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung, über die Extraktion und Reinigung von Pflanzenmaterial, von Xantophyllkonzentraten besteht, die eine erhöhte Reinheit aufweisen und überwiegend trans-Xantophylle in deren natürlicher Esterform enthalten.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden trans-Xantophyllesterkonzentrate erhalten, in welchen der Gehalt des trans-Xantophyilesters in dem Konzentrat wenigstens 4 mal größer, vorzugsweise wenigstens ungefähr 9 mal größer, als der cis-Xantophyllestergehalt des Konzentrats ist. Die Gesamtkonzentration des traps- und cis-Xantophyllesters beträgt wenigstens ungefähr 40 Gew.-% des Konzentrats und Pestizidrückstände sind von dem Konzentrat auf einem Nachweisniveau von parts per Billion im Wesentlichen abwesend. Bevorzugte Ester sind die der Xantophylle Lutein und Zeaxanthin. Des Weiteren können die traps-Xantophyllesterkonzentrate der Erfindung einen Gesamtxanto-phyllestergehalt von größer als ungefähr 55 Gew.-% des Konzen-trats und oftmals 70 Gew.-% oder mehr aufweisen.

Die vorliegende Erfindung umfasst des Weiteren ein Verfahren, um ein trans-Xantophyllesterkonzentrat hoher Reinheit zu erhalten, welches umfasst eine Kontaktierung von Xantophyllester enthaltenden Pflanzenmaterial mit einem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel für eine zur Extrahierung der Xantophyllester aus dem Pflanzenmaterial ausreichenden Zeit, Separierung des Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels und des in diesem gelösten Extrakt von dem verbleibenden Pflanzenmaterial, Verdampfen des Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels von dem gelösten Extrakt, um ein rohes Xantophyllesterkonzentrat zu erhalten, Beimischung eines Alkohols zu dem rohen Xantophyllesterkonzentrat bei Umgebungstemperatur, um nicht-Xantophyllverunreinigungen und cis-Xantophyll-ester aus dem Konzentrat zu lösen, und Entfernung des Verunreinigungen und cis-Xantophyllester enthaltenden Alkohols von dem rohen traps-Xantophyllkonzentrat, um ein gereinigtes traps-Xantophyllesterkonzentrat zu erhalten.

Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Verfahren zur Gewinnung eines traps-Luteinesterkonzentrats von hoher Reinheit, umfassend die Entfernung aller Bestandteile der Ringelblumenblüten, die von den Blütenkronen verschieden sind, Kontaktierung der Ringelblumenblütenkronen mit einem Kohlenwasserstofflösungsmittel für eine zur Extraktion der Luteinester aus den Blütenkronen ausreichende Zeitdauer, Trennung des Kohlenwasserstofflösungsmittels und des in diesem gelösten Extraktes von den verbleibenden Blütenkronen, Verdampfen des Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels von dem gelösten Extrakt, um ein Luteinesterrohkonzentrat zu erhalten, Beimischung eines Alkohols, vorzugsweise eines niederen aliphatischen Alkohols, zu dem Luteinesterrohkonzentrat bei Umgebungstemperatur, um die nicht-Xantophyllverunreinigungen und cis-Luteinester aus dem Konzentrat zu lösen, und Entfernen des Verunreinigungen und cis-Luteinester enthaltenden Alkohols von dem trans-Luteinrohkonzentrat, um ein gereinigtes trans-Luteinesterkonzentrat zu erhalten.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Xantophyllester enthaltendes Pflanzenmaterial dehydratisiert, gemahlen und mit einem geeigneten aliphatischen Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel extrahiert. Das Lösungsmittel wird entfernt, was in einem lösungsmittelfreien, Xantophyllester enthaltenden Konzentrat resultiert, welches auf dem Fachgebiet als ein Ölharz bezeichnet wird. In der vorliegenden Erfindung wird das derart gebildete Ölharz, welches im Allgemeinen ein Isomerenverhältnis von trans- zu cis-Xantophyll von 75 : 25 aufweist, mit einem Alkohol bei Umgebungstemperatur gerührt, um die nicht-Xantophyllverunreinigungen zu entfernen und die cis- und trans-Xantophyllisomeren zu fraktionieren. Die flüssige Fraktion der Suspension, welche Verunreinigungen und das cis-Xantophyllisomer enthält, wird anschließend entfernt, und lässt eine feste Fraktion zurück: ein gereinigtes trans-Xantophyllesterkonzentrat mit hoher Reinheit, einem Xantophyllestergehalt von wenigstens 40 Gew.-% und einem trans : cis-Xantophyllisomerenverhältnis von wenigstens 4 : 1, vorzugsweise wenigstens 9.1.

Die Ausgangsmaterialien für die vorliegende Erfindung können jegliche Xantophyllester enthaltende Pflanzenmaterialien umfassen. Ringelblumenblüten, insbesondere die Blütenkronen (Korollas) sind ein bevorzugtes Ausgangsmaterial für Luteinesterkonzentrate, und Beeren der Gattung Lycium und Physalis sind besonders bevorzugte Ausgangsmaterialien für Zeaxanthinesterkonzentrate. Andere bevorzugte Ausgangsmaterialien für Luteinesterkonzentrate schließen Früchte wie Orangen, Pfirsiche, Papayas, Pflaumen und Mangos ein.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Herstellung von Luteinesterkonzentraten aus den Blütenkronen von Ringelblumenblüten. Zum Zeitpunkt der Ernte werden nur voll entwickelte Ringelblumenblüten ausgewählt und die Blütenkronen werden sorgfältig von anderen Blütenteilen getrennt. Die Trennung kann manuell oder maschinell erfolgen, aber eine manuelle Trennung ist aufgrund der empfindlichen Natur der Blüten und der Schwierigkeiten einer Automation bevorzugt. Eine mikroskopische Prüfung der Fraktion der Blütenkronen der Ernte sollte zeigen, dass diese im Wesentlichen frei ist von Kelchblättern, Blütenkelchen und insbesondere reifen oder unreifen Samen. Diese Pflanzenteile, die nicht Blütenkronen sind, insbesondere die Samen, neigen dazu, höhere Konzentrationen an Pestiziden als die Blütenkronen zu haben, so dass die Entfernung der Pflanzenteile nach der Ernte, die nicht Blütenkronen sind, als ein Vorextraktionsreinigungsschritt in der vorliegenden Erfindung fungiert. Dieser zusätzliche Reinigungsschritt ermöglicht die Herstellung von Luteinesterkonzentraten von erhöhter Reinheit, welche keine nachweisbaren Rückstände von Pestiziden haben, so dass diese in menschlichen Nahrungsergänzungsmitteln verwendet werden können.

In dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird das Xantophyllester enthaltende Pflanzenmaterial dehydratisiert und gemahlen. Frisches Pflanzenmaterial enthält üblicherweise 80% Feuchtigkeit. Die Dehydratation wird im Allgemeinen durch Durchleitung druckbeaufschlagter heißer Luft durch das Pflanzenmaterial durchgeführt, bis die Feuchtigkeit unter Verwendung kommerziell erhältlicher stationärer Hordentrockner oder Rotationstrockner auf ungefähr 10% reduziert worden ist. Das Mahlen des dehydratisierten Pflanzenmaterials wird üblicherweise in kommerziellen Hammermühlen durchgeführt, welche mit einem Sieb ausgestattet sind, welches den Grad der Feinheit sicherstellt, welcher eine gute Extraktion des Xantophyllesters erlaubt, aber nicht so fein ist, als dass ein schneller und adäquater Ablauf des Extraktionslösungsmittels verhindert wäre. Das Pflanzenmaterial wird anschließend mit einem aliphatischen Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel gemischt, um die Xantophyllester zu extrahieren.

Gemäß den gegenwärtigen Praktiken auf dem Fachgebiet ist Hexan das bevorzugte aliphatische Kohlenwasserstofflösungsmittel für die Xantophyllesterextraktion, da es eine gute Selektivität hat und dessen Siedepunkt die vollständige Entfernung der Lösungsmittelreste von dem resultierenden Extrakt gestattet. Andere bevorzugte aliphatische Kohlenwasserstoffe als Extraktionslösemittel schließen Pentan, Heptan und Mischungen von diesen mit Hexan ein.

Eine Extraktion unter Verwendung von Hexan oder anderen Kohlenwasserstofflösungsmitteln wird gemäß auf dem Fachgebiet bekannter Verfahren durchgeführt. Im Labor wird vorzugsweise ein Kilogramm von Pflanzenmaterial mit sechs Litern von Hexan bei Umgebungstemperatur über wenigstens vier Stunden perkoliert. Für eine Herstellung in industriellem Maßstab der Xantophyllesterkonzentrate wird bevorzugt eine Standardanlage zur Gegenstromextraktion mit Hexan bevorzugt verwendet, so dass ein Ansatz mit 2.000 kg von botanischem Rohmaterial vollständig mit 12.000 Litern des Lösungsmittels bei Umgebungstemperatur extrahiert und von der Anlage alle zwei Stunden ausgestoßen wird.

Nachfolgend der Extraktion wird das Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, welches die extrahierten Xantophyllester enthält, von dem verbleibenden Pflanzenmaterial entfernt. Eine derartige Entfernung wird vorzugsweise durch Filtration durch Filtertücher bewerkstelligt. Das Kohlenwasserstofflösungsmittel wird anschließend von dem in diesem gelösten Xantophyllestern verdampft, was ein Lösungsmittel-freies Extrakt oder Ölharz zurücklässt. Die Verdampfung wird vorzugsweise bei niedrigen Temperaturen durchgeführt, am meisten bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 40°C und 50°C unter einem reduzierten Druck von ungefähr 4 × 102 [Pa] (3 mm Hg). Das resultierende Ölharz hat im Allgemeinen ein trans : cis-Xantophyllisomerenverhältnis von 75 : 25, wie durch die HPLC Peakhöhen bestimmt wird.

Das Ölharz wird mit einem Alkohol bei ungefähr Umgebungstemperatur gemischt, um die nicht-Xantophyllverunreinigungen zu lösen und die cis- und trans-Xantophyllisomeren zu fraktionieren. Die für die Reinigung und Fraktionierung benötigte Zeit hängt von den Charakteristika des Ölharzes ab, wobei höhere Verunreinigungsgehalte längere Zeiten erfordern. Die Mischung wird vorzugsweise für zwischen einer und sechs Stunden fortgesetzt, am meisten bevorzugt für ungefähr drei Stunden. Der Fortschritt der Reinigung des Ölharzes kann überwacht werden durch eine periodische Entnahme von Proben aus der Reaktionsmischung, Trennung des Feststoffes durch Filtration und analytische Bestimmung des Ester- und trans-Isomerengehaltes der abgetrennten festen Probe, um sicherzustellen, dass die Mischung unverzüglich beendet wird, wenn der gewünschte Grad an Reinigung erzielt worden ist.

Es wird angenommen, dass die Fraktionierung der cis- und trans-Xantophyllisomeren jeweils in die flüssige und feste Fraktion der Suspension des Ölharzes auftritt, da das cis-Xantophyllisomer in dem Alkohol bei Umgebungstemperatur vergleichsweise gut löslich ist, während eine wesentliche Lösung des trans-Xantophyllisomers in dem Alkohol in diesem Temperaturbereich nicht auftritt. Um die gewünschte Fraktionierung der cis- und trans-Xantophyllisomeren zu erzielen wird daher eine Mischung bei ungefähr Umgebungstemperatur durchgeführt. Temperaturen, die hoch genug sind, um eine wesentliche Lösung des trans-Xantophyllisomers oder eine Konversion des trans- zu dem cis-Xantophyllisomer zu erlauben, sollten vermieden werden. Vorzugsweise sollte die Temperatur für den Alkoholmischungsschritt 25°C nicht übersteigen und am meisten bevorzugt sollte eine Temperatur zwischen 18°C und 22°C verwendet werden.

Nachdem das Ölharz mit dem Alkohol bei ungefähr Umgebungstemperatur gemischt wurde hat die feste Fraktion der Ölharz/Alkohol-Suspension, welche ein gereinigtes trans-Xantophyllesterkonzentrat nach einem Lösungsmittelentzug werden wird, wenigstens ein 4 : 1, vorzugsweise wenigstens ein 9 : 1, trans : cis-Xantophyllisomerenverhältnis, wie es durch die HPLC-Peakhöhen bestimmt ist, obwohl das ursprüngliche Ölharz ungefähr das übliche Gleichgewichtsisomerenverhältnis von trans : cis-Xantophyll von 75 : 25 hat. Die meisten bisher bekannten Xantophyllesterkonzentrate, welche durch Mischung mit einem Alkohol gereinigt wurden, der warm genug war, um beide Xantophyllisomeren zu lösen, haben ebenfalls ein trans : cis-Isomerenverhältnis von ungefähr 75 : 25. Das erhöhte trans : cis-Isomerenverhältnis, das durch die Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erzielt wird, ist für Xantophyllesterkonzentrate wünschenswert, welche in Nahrungsergänzungsmitteln verwendet werden sollen, da das trans-Xantophyllisomer das natürlich auftretende Isomer ist und es angenommen wird, dass dieses eher bioverfügbar ist, als das cis-Isomer.

Der für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung ausgewählte Alkohol muss einen ausreichend niedrigen Siedepunkt aufweisen, so dass dieser von dem endgültigen Produkt vollständig bei Temperaturen entfernt werden kann, die niedrig genug sind, eine Konversion des trans- in das cis-Xantophyllisomer zu vermeiden, von welcher angenommen wird, dass diese graduell mit zunehmender Temperatur auftritt. Bevorzugte Alkohole für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung schließen die niederen (z. B. C1-C6) Alkanole ein.

Die Löslichkeit der nicht-Xantophyllverunreinigungen sowie auch die Löslichkeiten von sowohl den cis- und den trans-Xantophyllisomeren steigen mit ansteigendem Molekulargewicht des Alkohol-Lösungsmittels an. Daher resultiert die Verwendung von Alkoholen mit höheren Molekulargewichten in trans-Xantophyllesterkonzentrate mit größerer Reinheit aber niedrigerer Ausbeute, da mehr trans-Xantophyllester durch die Lösung in der flüssigen Fraktion der Alkohol/Ölharz-Suspension verloren gehen. Daher sollte ein Alkohol mit mittlerem Molekulargewicht ausgewählt werden, um die einander gegenläufigen Trends der Erhöhung der Reinheit und der Verringerung der Ausbeute mit steigendem Molekulargewicht des Alkohols auszugleichen. Daher ist unter den bevorzugten niederen Alkanolen Isopropanol am meisten bevorzugt, da dessen mittleres Molekulargewicht es erlaubt, eine gute Reinigung sowie auch eine gute Ausbeute des trans-Xantophyllesterkonzentrats zu erzielen.

Eine ausreichende Menge an Alkohol sollte verwendet werden, um die meisten der nicht-Xantophyllesterbestandteile auszuwaschen und die cis-/trans-Xantophyllisomeren zu fraktionieren. Die Menge des benötigten Alkohols hängt ab von den Charakteristika des Ölharzes, welche durch eine Variation von Faktoren wie beispielsweise dem Klima (z. B. Menge an Regenfall und Menge von Sonnenschein während des Wachstums und der Ernte von Xantophyllester enthaltendem Pflanzenmaterial), Bedingungen der Dehydratation nach der Ernte, Extraktionstemperatur usw. beeinflusst werden können. Im Allgemeinen kann die Menge des Alkohols, der für den Alkohol-Vermischungsschritt nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird, basierend auf Laboratoriumsdaten verändert werden, d. h. dem Gehalt an Ester und cis-Isomer, der vor und während der Mischung des Ölharzes mit dem Alkohol erhalten wird. Der Fortschritt der Reinigung des Ölharzes über den Alkoholmischungsschritt wird überwacht, so dass das verwendete Alkoholvolumen, wie die für die Mischung benötigte Zeitdauer, eingestellt werden kann, um die höchstmögliche Reinheit bei den am niedrigsten möglichen Verfahrenskosten zu erzielen. Vorzugsweise werden zwischen zwei und fünf Volumenteilen Alkohol auf je ein Volumenteil des Ölharzes in dem Alkoholmischungsschritt eingesetzt. Ein wesentlich größerer Überschuss von Alkohol kann jedoch in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Sobald der gewünschte Grad der Reinheit und Isomerenfraktionierung durch den Alkoholmischungsschritt erzielt worden sind, wird die Feststofffraktion der Alkohol/Ölharz-Suspension von der Mischung abgetrennt, vorzugsweise durch Filtration oder Zentrifugation. Die feste Fraktion wird des Weiteren in einem Vakuumhordentrockner vom Lösungsmittel befreit, um ein gereinigtes trans-Xantophyllesterkonzentrat zu erhalten.

Das gereinigte trans-Xantophyllesterkonzentrat kann anschließend bei einer Temperatur, die 50°C nicht überschreitet, unter einer Inertatmosphäre, vorzugsweise aus Stickstoffgas, geschmolzen und in Formen von jeglicher gewünschter Gestalt, vorzugsweise Barrenformen, gegossen werden. Nach Abkühlung bis zur Erreichung eines festen Zustandes, üblicherweise bei ungefähr 20°C für ungefähr 3–4 Stunden (in Abhängigkeit von der Größe und Gestalt der Barren), wird das in Formen gegossene trans-Xantophyllesterkonzentrat in fester Form aus den Gießformen entfernt, vorzugsweise als feste Barren. Alternativ kann das gereinigte trans-Xantophyllesterkonzentrat in einen körnchenförmigen Zustand gemahlen werden. Sowohl die körnchenförmige als auch die Barrenform des trans-Xantophyllesterkonzentrats sind zur Herstellung von menschlichen Nahrungsergänzungsmitteln in der Form von Tabletten oder Kapseln oder für die Verwendung als Nahrungsmittelfarbstoffe nützlich.

Die endgültigen gereinigten trans-Xantophyllesterkonzentrate, die durch die Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erhalten werden, enthalten Xantophyllester in einem Ausmaß größer als 40 Gew.-%, vorzugsweise größer als ungefähr 55 Gew.-% und oftmals größer als 70 Gew.-%, gemessen durch Spektrophotometrie (nach Davies, „Carotenoids" in Chemistry and Biochemistry of Plant Pigments, herausgegeben von Goodwin, Academic Press, London, 1976) in Hexan bei der Wellenlänge der maximalen Absorption (ungefähr 445 nm für Luteinester unter Verwendung des 1% Extinktionskoeffizienten &egr; von 1394 und ungefähr 450 nm für Zeaxanthinester unter Verwendung des 1% Extinktionskoeffizienten &egr; von 1260) mit einer im Wesentlichen Abwesenheit von Pestizidrückständen selbst bei einer Nachweisgrenze von ppb (parts per billion), bestimmt durch das EPA Verfahren SW-846 8080A, und einem trans : cis-Xantophyllisomerenverhältnis von wenigstens 9 : 1, gemessen durch HPLC Peakhöhen. All dieses ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber kommerziell erhältlichen Luteinesterkonzentraten, welche oftmals nur soviel wie 25 Gew.-% Xantophyllester mit einem trans : cis-Isomerenverhältnis von ungefähr 75 : 25 enthalten. Der erhöhte Estergehalt, das erhöhte trans : cis-Isomerenverhältnis und die resultierende Feststoffform des trans-Xantophyllesterkonzentrats nach der vorliegenden Erfindung machen diese gegenüber bisher bekannten Konzentraten zur Verarbeitung und Verwendung in menschlichen Nahrungsergänzungsmitteln in der Form von Tabletten, Kapseln oder flüssigen Zubereitungen erstrebenswert.

Die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung stellen daher erstrebenswerte Alternativen von bisher auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren zur Herstellung von Xantophyll-Konzentraten dar. Die Verfahren nach der vorliegenden Erfindung sind vergleichsweise einfach und resultieren unmittelbar in Konzentraten, die Xantophylle in deren natürlicher Esterform enthalten und des Weiteren die gewünschten Charakteristika von erhöhter Reinheit, hohen Xantophyllesterkonzentrationen und hohen trans : cis-Xantophyllisomerenverhältnissen haben. Die durch die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltenen Extrakte sind daher ideal zur Verwendung in menschlichen Nahrungsergänzungsmitteln für Anwendungen wie beispielsweise die Behandlung von Krebs und altersbedingter Macular-Degeneration des Auges.

Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die nachfolgenden nicht beschränkenden Beispiele beschrieben.

BEISPIEL 1

Ein Kilogramm getrockneter Ringelblumenblütenkronen, welche einen Luteinestergehalt von 2,9 Gew.-% aufweisen, wie an einer Teilmenge durch Soxhlet-Extraktion und nachfolgende spektrophotometrische Messung bei 445 nm, welches die Wellenlänge der maximalen optischen Absorption war, bestimmt worden ist, wurden mit 8 Litern Hexan in einer mit einem Keramikfilter versehenen Glaskolonne perkoliert. Das Hexan der resultierenden Lösung wurde bei 60°C unter Vakuum verdampft. 100 g des Ölharzes mit einem Luteinestergehalt von 27,9 und einem trans : cis-Luteinisomerenverhältnis von 75 : 25, wie durch die HPLC Peakhöhen bestimmt wurde, wurde erhalten. Das Ölharz wurde für 3 Stunden mit 200 g Isopropanol bei 20°C gerührt. Die resultierende Suspension wurde durch Filterpapier filtriert, das Lösungsmittel unter Vakuum bei Umgebungstemperatur entfernt, bei 65°C geschmolzen und in Formen gegossen. Nach dreistündiger spontaner Abkühlung auf Umgebungstemperatur wurden zwei Luteinesterbarren erhalten, die jeweils 10 g wogen und einen Luteinestergehalt von 69,0 Gew.-% (durch Spektrophotometrie in Hexan bestimmt) und ein trans : cis-Luteinisomerenverhältnis (durch HPLC Peakhöhen bestimmt) von 90 : 10 aufwiesen.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Dieses Beispiel, welches lediglich für Vergleichszwecke eingeführt wird, veranschaulicht das in Philip, US-Patent 4,048,203 beschriebene Verfahren der Reinigung von Lutein-Fettsäureestern.

Ringelblumenblütenkronen (1 kg), wie sie in Beispiel 1 verwendet wurden, wurden mit Petrolether (3 Liter) bei Raumtemperatur extrahiert. Das Extrakt wurde unter Vakuum bei 50°C zur Trockne eingedampft (Ausbeute 100 g). Eine Teilmenge von 65 g des Ölharzes wurde in heißem Isopropanol (300 ml) bei 75°C gelöst; die Lösung wurde durch einen gesinterten Glastrichter filtriert; und das Filtrat wurde auf 15°C gekühlt. Die ausgefallenen Lutein-Fettsäureester wurden durch Filtration zurückgewonnen und unter Vakuum bei 30°C getrocknet, was eine Ausbeute von 23,4 g an Konzentrat ergab. Der Luteinestergehalt betrug 54 Gew.-% (durch Spektrophotometrie bestimmt). Die Isomerenzusammensetzung des Lutein-Fettsäureesters betrug 70 Gew.-% trans-Luteinester und 30 Gew.-% cis-Luteinester (durch HPLC bestimmt).

Es wird angenommen, dass das geringe Übergewicht des trans-Isomers (2,3-fach) von diesem Xantophyllkonzentrat und dessen hoher Gehalt an cis-Isomer das Ergebnis der Behandlung mit Isopropanol ist, die bei der hohen Temperatur von 75°C ausgeführt wird. Daher erfüllt das durch dieses Verfahren hergestellte Xantophyllkonzentrat nicht die Bedingung eines hohen Übergewichtes an trans-Isomer, welches für eine optimale Funktionsfähigkeit als Nahrungsergänzungsmittel erforderlich ist.

BEISPIEL 2

Dieses Beispiel demonstriert in Zusammenhang mit Vergleichsbeispiel 2 die erhöhte Reinheit im Hinblick auf den Pestizidgehalt der Luteinesterkonzentrate, die aus Ringelblumenblütenkronen gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wurden, verglichen mit Luteinesterkonzentraten, die aus vollständigen Ringelblumenblüten gemäß allgemein eingesetzten Verfahren erhalten wurden.

1 kg Ringelblumenblüten aus einer normalen Ernte mit einem Luteinestergehalt von 1,67 Gew.-%, wie an einer Teilmenge durch eine Soxhlet-Extraktion mit Petrolether und nachfolgende spektrophotometrische Messung bei 445 nm unter Verwendung von &egr;1% = 1.394 bestimmt wurde, wurde manuell in Blütenkronen und Bestandteile, die nicht Blütenkronen sind, getrennt. 500 g der Blütenkronen, welche 3,34 Gew.-% an Luteinester enthielten, wurden durch das in Beispiel 1 verwendete Verfahren extrahiert, was 48,6 g an Ölharz mit einem Luteinestergehalt von 33,0 Gew.%, durch Spektrophotometrie bestimmt, ergab. Dieses Ölharz wurde für drei Stunden mit 150 ml Isopropyl-Alkohol bei Umgebungstemperatur (19°C) gerührt. Die Suspension wurde durch ein Filtertuch filtriert und der Feststoff wurde unter Vakuum bei Umgebungstemperatur von dem Lösungsmittel befreit. Der resultierende Feststoff (26,6 g) enthielt 41,0 Gew.-% Luteinester, bestimmt durch Spektrophotometrie, ohne dass Spuren von Pestizidrückständen durch ein EPA-Verfahren SW-846 8080A nachweisbar waren (Nachweisgrenze: 48 &mgr;g/kg). Das Luteinesterkonzentrat wurde bei 60°C geschmolzen, in Formen gegossen und gestattet, über 4 Stunden auf Umgebungstemperatur (20°C) in feste Barren abzukühlen.

VERGLEICHSBEISPIEL 2

Ein kg von Ringelblumenblüten aus derselben Ernte, wie sie in Beispiel 2 verwendet wurde, wurde durch das in Beispiel 1 verwendete Verfahren extrahiert und ergab 88,8 g rohes Ölharz mit einem Xantophyllestergehalt von 16,9 Gew.-%. Das rohe Ölharz wurde für 3 Stunden mit 200 ml Isopropyl-Alkohol bei Umgebungstemperatur (19°C) gerührt, filtriert und wie in Beispiel 2 beschrieben getrocknet. Ein resultierender Feststoff (23,0 g) wurde mit einem Xantophyllestergehalt von 40,5 Gew.-% erhalten. Die Pestizidsrückstandsanalyse des Ölharzes unter Verwendung des EPA-Verfahrens SW-846 8080A zeigte die Anwesenheit von 0,9 ppm des Pestizids Endosulfan.

BEISPIEL 3

Ein weiterer Ansatz von Ringelblumenblüten wurde extrahiert und das Ölharz wurde wie in Beispiel 2 verarbeitet. Der resultierende Feststoff (19,4 g) enthielt 56,1 Gew.-% Luteinester.

VERGLEICHSBEISPIEL 3

Ein weiterer Ansatz von Ringelblumenblüten wurde extrahiert und das Ölharz wie in Vergleichsbeispiel 2 verarbeitet. Der resultierende Feststoff (16,7 g) enthielt 55,6 Gew.-% Luteinester. Die Pestizidrückstandsanalyse des Feststoffes unter Verwendung des EPS-Verfahrens SW-846 8080A zeigte die Anwesenheit von 0,9 ppm des Pestizids Endosulfan.

BEISPIEL 4

Fünf kg trockener chinesischer Wolfsbeeren (Lycium chinense) wurden in einer mit einem Keramikfilter versehenen Glaskolonne durch Perkolation mit 90 Litern heißen Wassers (80°C) während zwei Stunden vorextrahiert, um wasserlösliche Harze zu entfernen. Die Wolfsbeeren wurden anschließend in einem Fließbetttrockner bei 60°C entwässert, unter Verwendung einer Hammermühle gemahlen und langsam (während 8 Stunden) durch Perkolation bei Umgebungstemperatur (21°C) mit 40 Litern Hexan in einer mit einem Keramikfilter versehenen Glaskolonne extrahiert. Das Extrakt wurde unter Vakuum bei 60°C von dem Lösungsmittel befreit. Das resultierende lösungsmittelfreie Ölharz wog 58 g und enthielt 11,5 Gew.-% Zeaxanthinester, durch Spektrophotometrie einer in Hexan gelösten Teilmenge, wie oben beschrieben, bestimmt. Dieses Ölharz wurde mit 250 ml Isopropylalkohol vermischt und für 5 Stunden bei 19°C gerührt. Unlösliche Feststoffe wurden durch Filtration abgetrennt und in einem Rotationsvakuumverdampfer bei 25°C für drei Stunden vom Lösungsmittel befreit, was 11,9 g an Zeaxanthinesterkonzentrat ergab, mit einem Zeaxanthinestergehalt von 56,0 Gew.-% (bestimmt durch Spektro-photometrie, wie oben beschrieben) und einem Isomerenverhältnis von trans : cis-Zeaxanthin von 9 : 1 (bestimmt durch die HPLC Peakhöhen).


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Gewinnung eines trans-Xanthophyllesterkonzentrates von hoher Reinheit umfassend:

    a. Kontaktierung eines Xanthophyllester enthaltenden Pflanzenmaterials mit einem Kohlenwasserstofflösungsmittel für eine Dauer, die ausreichend ist, um die Xanthophyllester aus dem Pflanzenmaterial zu extrahieren;

    b. Trennung des Kohlenwasserstofflösungsmittels und des darin gelösten Extraktes von dem verbleibenden Pflanzenmaterial;

    c. Verdampfen des Kohlenwasserstofflösungsmittels von dem gelösten Extrakt, um ein rohes transxanthophyllesterkonzentrat zu ergeben;

    d. Beimischung eines Alkohols zu dem rohen trans-Xanthophyllesterkonzentrat bei Umgebungstemperatur, um die Nicht-Xanthophyllverunreinigungen und cis-Xanthophyllester aus dem Konzentrat zu lösen;

    e. Entfernen des Verunreinigungen und cis-Xanthophyllester enthaltenden Alkohols von dem rohen trans-Xanthophyllesterkonzentrat, um ein gereinigtes trans-Xanthophyllesterkonzentrat zu ergeben.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pflanzenmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Blüten der Ringelblumen, Beeren der Gattung Lycium und Beeren der Gattung Physalis.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenwasserstofflösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Pentan, Hexan, Heptan und Gemischen daraus.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkohol ein niedriger aliphatischer Alkohol ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungstemperatur zur Beimischung des Alkohols zwischen 18°C bis 22°C gehalten wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend die Schritte des Schmelzens des gereinigten trans-Xanthophyllesterkonzentrates in Formen, Kühlen des geformten trans-Xanthophyllesterkonzentrates und Entfernen des gekühlten Konzentrates aus den Formen als feste Barren.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend ein Mahlen des gereinigten trans-Xanthophyllesterkonzentrates in einen körnigen Zustand.
  8. Verfahren zur Gewinnung eines trans-Luteinesterkonzentrates von hoher Reinheit umfassend:

    a) Entfernung aller Bestandteile der Ringelblumen, die von den Blütenkronen (Corollas) verschieden sind.

    b) Kontaktierung der Ringelblumenblütenkronen mit einem Kohlenwasserstofflösungsmittel für eine Dauer, die ausreichend ist, um Luteinester aus den Blütenkronen zu extrahieren;

    c) Trennung des Kohlenwasserstofflösungsmittels und des darin gelösten Extraktes von den verbleibenden Blütenkronen;

    d) Verdampfen des Kohlenwasserstofflösungsmittels von dem gelösten Extrakt, um ein rohes Luteinesterkonzentrat zu ergeben;

    e) Beimischung eines Alkohols zu dem rohen Luteinesterkonzentrat bei Umgebungstemperatur, um die Nichtxanthophyllverunreinigungen und cis-Xanthophyllester aus dem Konzentrat zu lösen;

    f) Entfernen des Verunreinigungen und cis-Luteinester enthaltenden Alkohols von dem rohen trans-Luteinesterkonzentrat, um ein gereinigtes trans-Luteinesterkonzentrat zu ergeben.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenwasserstofflösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Pentan, Hexan, Heptan und Gemischen daraus.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkohol ein niedriger aliphatischer Alkohol ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungstemperatur zur Beimischung des Alkohols zwischen 18°C bis 22°C gehalten wird.
  12. traps-Xanthophyllesterkonzentrat, ausgenommen des Zeaxanthindiacetatesters, dadurch gekennzeichnet, dass der traps-Xanthophyllestergehalt des Konzentrates zumindest viermal größer als der cis-Xanthophylestergehalt des Konzentrates ist.
  13. traps-Xanthophyllesterkonzentrat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtkonzentration des trans- und cis-Xanthophyllesters zumindest 40 Gewichtsprozent des Konzentrates beträgt.
  14. traps-Xanthophyllesterkonzentrat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Pestizidrückstände im Wesentlichen von dem Konzentrat in der Nachweishöhe „parts per billion (ppb)" abwesend sind.
  15. traps-Xanthophyllesterkonzentrat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Xanthophyllester zumindest im wesentlichen Luteinester umfasst.
  16. traps-Xanthophyllesterkonzentrat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Xanthophyllester zumindest im wesentlichen Zeaxanthinester umfasst.
  17. Nahrungsergänzungsmittel zur menschlichen Ernährung umfassend ein traps-Xanthophyllesterkonzentrat nach Anspruch 12.
  18. traps-Xanthophyllesterkonzentrat, dadurch gekennzeichnet, dass der Xanthophyllestergehalt größer als 55 Gewichtsprozent des Konzentrates ist.
  19. traps-Xanthophyllesterkonzentrat nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der traps-Xanthophyllestergehalt des Konzentrates zumindest viermal größer als der cis-Xanthophylestergehalt des Konzentrates ist.
  20. traps-Xanthophyllesterkonzentrat nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass Pestizidrückstände im Wesentlichen aus dem Konzentrat in der Nachweishöhe „parts per billion (ppb)" abwesend sind.
  21. traps-Xanthophyllesterkonzentrat nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Xanthophyllester zumindest im wesentlichen Luteinester umfasst.
  22. trans-Xanthophyllesterkonzentra nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Xanthophyllester zumindest im wesentlichen Zeaxanthinester umfasst.
  23. Nahrungsergänzungsmittel zur menschlichen Ernährung umfassend ein trans-Xanthophyllesterkonzentrat nach Anspruch 18.
  24. Nahrungsergänzungsmittel zur menschlichen Ernährung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Xanthophyllester zumindest im Wesentlichen Luteinester umfassen.
  25. Nahrungsergänzungsmittel zur menschlichen Ernährung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtgehalt der trans- und cis-Xanthophyllester zumindest 40 Gewichtsprozent des Konzentrates ist und Pestizidrückstände im Wesentlichen aus dem Konzentrat in der Nachweishöhe „parts per billion (ppb)" abwesend sind.
  26. Nahrungsergänzungsmittel zur menschlichen Ernährung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Xanthophyllestergesamtgehalt größer als 55 Gewichtsprozent des Konzentrates ist.
  27. Nahrungsergänzungsmittel zur menschlichen Ernährung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Xanthophyllestergesamtgehalt größer als 70 Gewichtsprozent des Konzentrates ist.
  28. Nahrungsergänzungsmittel zur menschlichen Ernährung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Xanthophyllester zumindest im wesentlichen Luteinester umfassen.
  29. Nahrungsergänzungsmittel zur menschlichen Ernährung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Xanthophyllestergesamtgehalt größer als 70 Gewichtsprozent des Konzentrates ist.
  30. Nahrungsergänzungsmittel zur menschlichen Ernährung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass Pestizidrückstände im Wesentlichen von dem Konzentrat in der Nachweisgrößenordnung „parts per billion (ppb)" abwesend sind.
Es folgt kein Blatt Zeichnungen






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