專利名稱：葉黃素的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種葉黃素的制備方法，特別地，涉及一種通過在過氧化氫和含碘化合物存在下氧化類胡蘿卜素制備葉黃素的方法。
葉黃素是一組特殊的類胡蘿卜素，類胡蘿卜素包括烴類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、辣椒玉紅素、辣椒紅、蝦青素，以及角黃素。類胡蘿卜素是一類重要的食品染色劑和動物飼料添加劑。
角黃素的生產方法是已知通過氯酸鈉、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-胡蘿卜素來完成的，如美國專利US4,212,827和歐洲專利申請EP 1 059 290所公開的那樣。
在WO99/26914公開了從葉黃素或玉米黃質制備蝦青素的方法，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理想配比是過量的。一般地，理論上需要4當量。此外、這些試劑相當危險的和昂貴的，并且這些方法產生了不可忽略的數量的鹽，以至于必須考慮廢水處理的問題。
已經發(fā)現，在本發(fā)明中，葉黃素可以在短時間內以利于工業(yè)化的方式生產出來，并且避免了上述問題的。
因此，本發(fā)明提供了一種生產單或多氧化葉黃素的方法，該方法包括在過氧化氫水溶液和有機溶劑中氧化相對于葉黃素低氧化態(tài)的類胡蘿卜素，所述溶劑與水不混溶，其中的所述氧化反應是在包含碘化合物下進行的。
符合本發(fā)明目的單或多氧化葉黃素是指至少含有一個氧的葉黃素。這些葉黃素的例子包括葉黃素、玉米黃質、辣椒玉紅素、辣椒紅、斑蝥黃和蝦青素。低氧化態(tài)的類胡蘿卜素是例如β-胡蘿卜素、葉黃素或玉米黃質的類胡蘿卜素。
在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的方法是生產角黃素的方法，且低氧化態(tài)的類胡蘿卜素為β-胡蘿卜素。
在另一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的方法是生產蝦青素的方法，且低氧化太的類胡蘿卜素是葉黃素或者玉米黃質。
本發(fā)明的方法包括使用過氧化氫的水溶液，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溶劑，這些有機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，所用有機溶劑的重量可以是類胡蘿卜素2到300倍。
本發(fā)明的方法可以是在水的存在下進行的，也就是說，除了過氧化氫水溶液外還加入水。水的量可以是類胡蘿卜素重量的0.2到50倍，優(yōu)選是類胡蘿卜素重量的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。可被用于本發(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。
向含有類胡蘿卜素、過氧化氫水溶液和有機溶劑的反應混合物中加入兩種或者多種含碘化合物時，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，當其為金屬碘化物時，合適的形式為其水溶液以及當其為碘或者鹵化碘時，合適的形式是在有機溶劑中。
當以β-胡蘿卜素為本發(fā)明方法的氧化底物時，該方法最后得到角黃素。β-胡蘿卜素是一種市售產品，它還可通過任何已知的方法，如歐洲專利申請00128048.6.所述的方法生產出來。
當以葉黃素或者玉米黃質為本發(fā)明方法的氧化底物時，該方法最后得到蝦青素。葉黃素和玉米黃質是一種市售產品，它還可通過從天然材料，特別是從從金盞花(Tagetes erecta)從提取得到，或者通過已知的方法制備。
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℃條件下進行。
本發(fā)明的方法優(yōu)選在惰性氣體氣氛下，如氮氣或者氬氣條件下進行。
本發(fā)明的氧化反應優(yōu)選在適宜的攪拌下進行。
本發(fā)明的氧化反應進程可通過本領域技術人員公知的合適分析方法進行監(jiān)測。特別地，可以使用薄層色譜(TLC)或者高效液相色譜(HPLC)。基于反應條件的不同，完成反應的時間也不同，但通常為5到300分鐘。
在反應完成后，可通過本領域公知的常用方法來分離所生產的葉黃素，特別是該方法可以包括將反應混合物靜置分層，例如水相和有機相；收集有機相；必要時使用還原性水溶液(例如，堿金屬硫代硫酸鹽或堿金屬硫酸鹽)沖洗有機相；并將有機溶劑從有機相中移走以收集葉黃素的粗結晶。
粗品葉黃素可以被異構化為其反式異構體?？赏ㄟ^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；或者烴類例如己烷、環(huán)己烷或庚烷)中的熱異構化等傳統(tǒng)方法實現異構化。
生產的葉黃素還可通過本領域公知的傳統(tǒng)方法，如柱色譜或者結晶進一步純化。
將通過下面的實施例來具體說明本發(fā)明。
實施例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、溫度計和一個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)，過氧化氫(30％wt；4.09eq；14.69mmol，1.5ml，1.665g)。反應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。此時，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＝有機相)。收集有機相并減壓蒸餾去除溶劑得到粗結晶的產品。該粗產品與7.5ml丙酮混和并加熱回流過夜。冷卻至4℃后過濾得到結晶角黃素(837mg，產率40％，全部反式＞98％)通過HPLC分析證實產品為角黃素(

圖1)。母液中含有角黃素的異構體(反式/順式比50/50)。
實施例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、溫度計和一個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)，過氧化氫(30％wt；4.2eq；7.823mmol，0.90ml，0.99g)。反應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，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＝有機相)。收集有機相并使用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晶的產品1.1g并通過HPLC(圖2)分析證實產品為角黃素(異構體混合物)。
權利要求
1.一種生產單或多氧化葉黃素的方法，該方法包括在過氧化氫水溶液和有機溶劑中氧化相對于葉黃素低氧化態(tài)的類胡蘿卜素，所述溶劑與水不混溶，其中的所述氧化反應是在含碘化合物存在下進行的。
2.如權利要求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)類胡蘿卜素是β-胡蘿卜素。
3.如權利要求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)類胡蘿卜素是葉黃素或者玉米黃質。
4.如權利要求1至3之一所述的方法，其中所述的過氧化氫水溶液重量比濃度包括1到85％。
5.如權利要求4所述的方法，其中所述的過氧化氫水溶液重量比濃度包括25到55％。
6.如權利要求1至5之一所述的方法，其中不與水混溶的有機溶劑的用量是類胡蘿卜素重量的2到300倍。
7.如權利要求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.如權利要求7所述的方法，其中所述的含碘化合物是碘。
9.如權利要求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胡蘿卜素摩爾量的1到40％。
11.如權利要求1至10之一所述的方法，是在pH為2到10之間進行的。
12.如權利要求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，涉及一種通過在過氧化氫和含碘化合物存在下氧化類胡蘿卜素制備葉黃素的方法。本發(fā)明的方法通過氧化β－胡蘿卜素生產角黃素，以及通過氧化蛋黃素或玉米黃質來制備蝦青素。
文檔編號B01D11/00GK1505602SQ02808841
公開日2004年6月16日 申請日期2002年4月18日 優(yōu)先權日2001年4月24日
發(fā)明者Y·奎斯奈爾, R·福拉徹, Y 奎斯奈爾 申請人:阿迪索法國兩合公司