專(zhuān)利名稱(chēng)：葉黃素的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種葉黃素的制備方法，特別地，涉及一種通過(guò)在過(guò)氧化氫和含碘化合物存在下氧化類(lèi)胡蘿卜素制備葉黃素的方法。
葉黃素是一組特殊的類(lèi)胡蘿卜素，類(lèi)胡蘿卜素包括烴類(lèi)化合物如胡蘿卜素以及其氧化醇衍生物如葉黃素。代表性的胡蘿卜素化合物包括α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素和番茄素，代表性的葉黃素化合物包括葉黃素(lutein)、玉米黃質(zhì)、辣椒玉紅素、辣椒紅、蝦青素，以及角黃素。類(lèi)胡蘿卜素是一類(lèi)重要的食品染色劑和動(dòng)物飼料添加劑。
角黃素的生產(chǎn)方法是已知通過(guò)氯酸鈉、溴酸鈉、碘酸鈉、高氯酸鈉、偏高氯酸鈉以及在催化劑如碘、溴、二氧化硒、五氧化二釩或者四氧化鋨存在的條件下氧化β-胡蘿卜素來(lái)完成的，如美國(guó)專(zhuān)利US4,212,827和歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)EP 1 059 290所公開(kāi)的那樣。
在WO99/26914公開(kāi)了從葉黃素或玉米黃質(zhì)制備蝦青素的方法，該方法不包括氧化步驟。
在上述方法中，所加入的氧化試劑、堿的高氯酸鹽、氯酸鹽、溴酸鹽或碘酸鹽的量相對(duì)理想配比是過(guò)量的。一般地，理論上需要4當(dāng)量。此外、這些試劑相當(dāng)危險(xiǎn)的和昂貴的，并且這些方法產(chǎn)生了不可忽略的數(shù)量的鹽，以至于必須考慮廢水處理的問(wèn)題。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明中，葉黃素可以在短時(shí)間內(nèi)以利于工業(yè)化的方式生產(chǎn)出來(lái)，并且避免了上述問(wèn)題的。
因此，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)單或多氧化葉黃素的方法，該方法包括在過(guò)氧化氫水溶液和有機(jī)溶劑中氧化相對(duì)于葉黃素低氧化態(tài)的類(lèi)胡蘿卜素，所述溶劑與水不混溶，其中的所述氧化反應(yīng)是在包含碘化合物下進(jìn)行的。
符合本發(fā)明目的單或多氧化葉黃素是指至少含有一個(gè)氧的葉黃素。這些葉黃素的例子包括葉黃素、玉米黃質(zhì)、辣椒玉紅素、辣椒紅、斑蝥黃和蝦青素。低氧化態(tài)的類(lèi)胡蘿卜素是例如β-胡蘿卜素、葉黃素或玉米黃質(zhì)的類(lèi)胡蘿卜素。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法是生產(chǎn)角黃素的方法，且低氧化態(tài)的類(lèi)胡蘿卜素為β-胡蘿卜素。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法是生產(chǎn)蝦青素的方法，且低氧化太的類(lèi)胡蘿卜素是葉黃素或者玉米黃質(zhì)。
本發(fā)明的方法包括使用過(guò)氧化氫的水溶液，合適地，所述溶液的濃度為重量比1-85％，最優(yōu)選其重量比濃度為25-55％。
本發(fā)明要求與水不混溶的有機(jī)溶劑，這些有機(jī)溶劑的例子包括鹵代烴例如二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、一氯代苯，或者二氯乙烷；芳香族烴例如苯、甲苯，或者二甲苯；脂肪烴例如戊烷、己烷、環(huán)己烷，或者庚烷；醚例如二乙醚、二-碘丙醚，或者甲基叔丁基醚；酯例如醋酸甲酯、乙酸乙酯、醋酸丁酯，或者醋酸異丙酯。有機(jī)溶劑可被用作一種或或多種形式。優(yōu)選的溶劑為鹵代烴，尤其一氯代苯和氯仿，所用有機(jī)溶劑的重量可以是類(lèi)胡蘿卜素2到300倍。
本發(fā)明的方法可以是在水的存在下進(jìn)行的，也就是說(shuō)，除了過(guò)氧化氫水溶液外還加入水。水的量可以是類(lèi)胡蘿卜素重量的0.2到50倍，優(yōu)選是類(lèi)胡蘿卜素重量的10到30倍。
本發(fā)明的方法需要使用含碘的化合物。這些化合物引發(fā)氧化反應(yīng)?？杀挥糜诒景l(fā)明方法的含碘化合物是碘、碘鹵化物、或者金屬碘化物或它們的混合物。反應(yīng)混合物中可以包括兩種或更多種這樣的化合物?？杀挥糜诒景l(fā)明的這些碘鹵化物的例子包括氯化碘、三氯化碘、三溴化碘，以及三溴化碘?？捎糜诒景l(fā)明的金屬碘化物的例子包括鋰、鈉、鉀、銀、鈣、鎂、銅(I)和銅(II)的碘化物。優(yōu)選的化合物是碘或堿金屬碘化物例如碘化鉀或碘化鈉。
適宜的含碘化合物的總量為類(lèi)胡蘿卜素摩爾量的1到40％，優(yōu)選15到25％的摩爾量。
向含有類(lèi)胡蘿卜素、過(guò)氧化氫水溶液和有機(jī)溶劑的反應(yīng)混合物中加入兩種或者多種含碘化合物時(shí)，它們可分別加入，也可以以它們的混合物的形式加入。含碘化合物的加入可以連續(xù)加入，分批加入或者一次性全部加入。更優(yōu)選，所述的含碘化合物以單一部分形式加入。
向反應(yīng)混合物加入的含碘化合物可以是以固體形式或者在合適溶劑中的溶液形式，例如，當(dāng)其為金屬碘化物時(shí)，合適的形式為其水溶液以及當(dāng)其為碘或者鹵化碘時(shí)，合適的形式是在有機(jī)溶劑中。
當(dāng)以β-胡蘿卜素為本發(fā)明方法的氧化底物時(shí)，該方法最后得到角黃素。β-胡蘿卜素是一種市售產(chǎn)品，它還可通過(guò)任何已知的方法，如歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)00128048.6.所述的方法生產(chǎn)出來(lái)。
當(dāng)以葉黃素或者玉米黃質(zhì)為本發(fā)明方法的氧化底物時(shí)，該方法最后得到蝦青素。葉黃素和玉米黃質(zhì)是一種市售產(chǎn)品，它還可通過(guò)從天然材料，特別是從從金盞花(Tagetes erecta)從提取得到，或者通過(guò)已知的方法制備。
本發(fā)明的方法可在pH為2至10，優(yōu)選5至8，以及在溫度為-10℃至50℃，優(yōu)選20℃至30℃條件下進(jìn)行。
本發(fā)明的方法優(yōu)選在惰性氣體氣氛下，如氮?dú)饣蛘邭鍤鈼l件下進(jìn)行。
本發(fā)明的氧化反應(yīng)優(yōu)選在適宜的攪拌下進(jìn)行。
本發(fā)明的氧化反應(yīng)進(jìn)程可通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的合適分析方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。特別地，可以使用薄層色譜(TLC)或者高效液相色譜(HPLC)?；诜磻?yīng)條件的不同，完成反應(yīng)的時(shí)間也不同，但通常為5到300分鐘。
在反應(yīng)完成后，可通過(guò)本領(lǐng)域公知的常用方法來(lái)分離所生產(chǎn)的葉黃素，特別是該方法可以包括將反應(yīng)混合物靜置分層，例如水相和有機(jī)相；收集有機(jī)相；必要時(shí)使用還原性水溶液(例如，堿金屬硫代硫酸鹽或堿金屬硫酸鹽)沖洗有機(jī)相；并將有機(jī)溶劑從有機(jī)相中移走以收集葉黃素的粗結(jié)晶。
粗品葉黃素可以被異構(gòu)化為其反式異構(gòu)體?？赏ㄟ^(guò)傳統(tǒng)方法，如在熱溶劑(水；醇例如甲醇、乙醇或異丙醇；酮例如丙酮、甲基乙基酮；或者烴類(lèi)例如己烷、環(huán)己烷或庚烷)中的熱異構(gòu)化等傳統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)異構(gòu)化。
生產(chǎn)的葉黃素還可通過(guò)本領(lǐng)域公知的傳統(tǒng)方法，如柱色譜或者結(jié)晶進(jìn)一步純化。
將通過(guò)下面的實(shí)施例來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1在氯仿溶劑中從β-胡蘿卜素制備角黃素向一帶滴液漏斗、溫度計(jì)和一個(gè)回流冷凝器的三頸燒瓶中加入β-胡蘿卜素(1.988g，3.59mmol，97％)，氯仿(70ml，103.7g)，過(guò)氧化氫(30％wt；4.09eq；14.69mmol，1.5ml，1.665g)。反應(yīng)混合物在室溫下攪拌并加入一部分碘溶液(0.25eq.、0.90mmol、每6ml的氯仿中0.228g)。所得混合物攪拌5小時(shí)。此時(shí)，β-胡蘿卜素消失且溶液pH為7。然后加入20ml的硫代硫酸鹽溶液，所得混合物攪拌15分鐘。然后混合物靜置分離為兩相(上層＝水；下層＝有機(jī)相)。收集有機(jī)相并減壓蒸餾去除溶劑得到粗結(jié)晶的產(chǎn)品。該粗產(chǎn)品與7.5ml丙酮混和并加熱回流過(guò)夜。冷卻至4℃后過(guò)濾得到結(jié)晶角黃素(837mg，產(chǎn)率40％，全部反式＞98％)通過(guò)HPLC分析證實(shí)產(chǎn)品為角黃素(

圖1)。母液中含有角黃素的異構(gòu)體(反式/順式比50/50)。
實(shí)施例2在單氯代苯溶劑中從β-胡蘿卜素制備角黃素向一帶滴液漏斗、溫度計(jì)和一個(gè)回流冷凝器的三頸燒瓶中加入β-胡蘿卜素(1g，1.863mmol，97％)，單氯代苯(20ml，22.14g)，過(guò)氧化氫(30％wt；4.2eq；7.823mmol，0.90ml，0.99g)。反應(yīng)混合物在室溫下攪拌并加入一部分固體碘(0.25eq，0.4655mmol，118mg)。所得混合物攪拌90分鐘。此時(shí)，β-胡蘿卜素消失且溶液pH為7。然后混合物靜置分離為兩相(上層＝水；下層＝有機(jī)相)。收集有機(jī)相并使用15ml 2％的硫代硫酸鈉水溶液和15ml水連續(xù)沖洗。減壓蒸餾去除溶劑得到粗結(jié)晶的產(chǎn)品1.1g并通過(guò)HPLC(圖2)分析證實(shí)產(chǎn)品為角黃素(異構(gòu)體混合物)。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)單或多氧化葉黃素的方法，該方法包括在過(guò)氧化氫水溶液和有機(jī)溶劑中氧化相對(duì)于葉黃素低氧化態(tài)的類(lèi)胡蘿卜素，所述溶劑與水不混溶，其中的所述氧化反應(yīng)是在含碘化合物存在下進(jìn)行的。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的單或多氧化葉黃素是角黃素，所述的低氧化態(tài)類(lèi)胡蘿卜素是β-胡蘿卜素。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的單或多氧化葉黃素是蝦青素，所述的低氧化態(tài)類(lèi)胡蘿卜素是葉黃素或者玉米黃質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中所述的過(guò)氧化氫水溶液重量比濃度包括1到85％。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的過(guò)氧化氫水溶液重量比濃度包括25到55％。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其中不與水混溶的有機(jī)溶劑的用量是類(lèi)胡蘿卜素重量的2到300倍。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其中的含碘化合物選自由碘、鹵化碘以及金屬碘化物組成的組。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的含碘化合物是碘。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的含碘化合物是堿金屬碘化物。
10.如權(quán)利要求7至9之一所述的方法，其中所述的含碘化合物的量為類(lèi)胡蘿卜素摩爾量的1到40％。
11.如權(quán)利要求1至10之一所述的方法，是在pH為2到10之間進(jìn)行的。
12.如權(quán)利要求1至11之一所述的方法，是在溫度為-10℃到50℃的條件下進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種葉黃素的制備方法，特別地，涉及一種通過(guò)在過(guò)氧化氫和含碘化合物存在下氧化類(lèi)胡蘿卜素制備葉黃素的方法。本發(fā)明的方法通過(guò)氧化β－胡蘿卜素生產(chǎn)角黃素，以及通過(guò)氧化蛋黃素或玉米黃質(zhì)來(lái)制備蝦青素。
文檔編號(hào)B01D11/00GK1505602SQ02808841
公開(kāi)日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2002年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月24日
發(fā)明者Y·奎斯奈爾, R·福拉徹, Y 奎斯奈爾 申請(qǐng)人:阿迪索法國(guó)兩合公司