(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/DE01/01426 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21) Numer zgłoszenia: (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/DE01/01426 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , WO01/78859 PCT Gazette nr 43/01 (51) Int.Cl. B01D 15/08 ( ) C08B 37/00 ( ) (54) Sposób otrzymywania polifenoli z wytłoczyn jabłecznych lub wytłoczyn cytrusowych (73) Uprawniony z patentu: HERBSTREITH & FOX KG,Neuenburg,DE (30) Pierwszeństwo: ,DE, (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 02/05 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 07/08 (72) Twórca(y) wynalazku: Reinhold Carle,Altenriet,DE Petra Keller,Ostfildern,DE Andreas Schieber,Stuttgart,DE Christine Rentschler,Pforzheim,DE Thomas Katzschner,Stuttgart,DE Dietmar Rauch,Leverkusen,DE Gerhard F. Fox,Neuenbürg,DE Hans-Ulrich Endress,Neuenbürg,DE (74) Pełnomocnik: Buczyński Edward, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o. PL B1 (57) 1. Sposób otrzymywania polifenoli z wytłoczyn jabłecznych lub wytłoczyn cytrusowych, znamienny tym, że albo w ramach otrzymywania pektyny z wytłoczyn jabłecznych lub cytrusowych albo z enzymowanych wytłoczyn jabłecznych lub cytrusowych z dojrzałych owoców, za pomocą tolerowanego przez środki spożywcze polimeru syntetycznego o dużej powierzchni jako selektywnego adsorbenta oddziela się zawarte w tych wytłoczynach polifenole i otrzymuje je drogą następnej desorpcji z adsorbenta. 10. Zastosowanie polifenoli otrzymanych sposobem według zastrz. 1 jako funkcjonalnych składników w środkach spożywczych, zwłaszcza jako przeciwutleniaczy.

2 2 PL B1 Opis wynalazku Dziedzina techniki Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania surowców wtórnych z produktów ubocznych z przetwórstwa owoców i warzyw. Wytłoczyny jabłeczne korzystnie stosuje się do otrzymywania pektyny i polifenoli jako cennych surowców. Wynalazek zresztą nie ogranicza się do wytłoczyn jabłecznych. Pektyna (pektyny, substancje pektynowe) jest polimerem z częściowo metanolem zestryfikowanych kwasów D-galakturonowych, które są ze sobą połączone wiązaniami α-(1-4)-glikozydowymi. Część grup hydroksylowych może być zacetylowana. Boczne łańcuchy hemicelulozowe zakotwiczają cząsteczkę pektyny jako nierozpuszczalną w wodzie protopektynę w tkance roślinnej (Pilnik, W., Pektine. w: Heiss, R. (Hrsg.), Lebensmitteltechnologie. Springer, 1991, ). Gospodarcze znaczenie pektyny polega m.in. na jej właściwościach strukturotwórczych. Jako środek żelujący i zagęszczający w konfiturach, marmoladach i preparatach owocowych wykorzystuje się pektynę już od dziesięcioleci. Pektynę stosuje się również do stabilizowania i zagęszczania kwaśnych produktów mlecznych i sosów sałatkowych. W produktach niespożywczych (maście, oleje, kremy) można ja stosować w celu wywierania wpływu na lepkość. Jako surowiec do otrzymywania pektyny stosuje się dotychczas prawie wyłącznie pozostałości po tłoczeniu (wytłoczyny) z otrzymywania soku jabłkowego i cytrusowego. Enzymowane wytłoczyny nie nadają się do otrzymywania pektyny. W rozporządzeniu o sokach owocowych przepisano dla wytwarzania soku jabłkowego stosowanie dojrzałych jabłek. Dla otrzymywania pektyny z wytłoczyn dojrzałych jabłek oznacza to lepszą jakość dzięki pektynie o nikłej zawartości skrobi. Aby pektynę, zakotwiczona w błonie komórkowej i w blaszkach środkowych, uczynić rozpuszczalną, ekstrahuje się wytłocznę za pomocą zakwaszonej wody, przy czym hydrolitycznie rozszczepia się glikozydowe wiązania łańcuchów bocznych. Wyekstrahowaną pektynę odciska się następnie od wytłoczyn i sączy. Po zatężeniu następuje strącanie pektyny dodatkiem alkoholu. Strąconą pektynę suszy się, miele i przesiewa. Pektyna jabłeczna odznacza się swymi szczególnie dobrymi właściwościami żelującymi. Wskutek swego brunatnawego zabarwienia własnego, które jest spowodowane przez współekstrahowane polifenole, pektyna jabłeczna jest mniej odpowiednia do stosowania w jasnych produktach (np. w dziedzinie mleka). W jasnych produktach sięga się do pektyny cytrusowej, której surowce częściowo importuje się z Ameryki Południowej i Środkowej. Wzmożone zastosowanie pektyn jabłecznych w tych produktach warunkują zatem odpowiednie metody ich odbarwiania. Polifenole są związkami, które w aromatycznym układzie pierścieniowym zawierają jedną lub wiele grup-oh. W szerszym sensie do tych fenoli zaliczają się też funkcyjne pochodne tych fenoli (np. estry metylowe, estry lub glikozydy). Polifenole otrzymuje się za pomocą selektywnej adsorpcji i następnej desorpcji z adsorbenta. Polifenole stosuje się jako naturalne przeciwutleniacze w np. środkach spożywczych bądź służą one jako dodatki do funkcjonalnych środków spożywczych (functional food). Jabłka zawierają szereg związków fenolowych, których zawartość zależy od odmiany i stanu dojrzałości oraz od warunków uprawy, wzrostu, zbioru i składowania. Istotnymi składnikami są pochodne kwasu hydroksycynamonowego, m.in. kwas chlorogenowy, katechiny, procyjanidyny, rozmaite glikozydy flawonolu oraz glikozydy floretyny. W owocach moszczowych zawartość polifenoli jest przeważnie znacznie wyższa niż w owocach stołowych (Herrmann, K., Zur quantitativen Veränderung phenolischer Inhaltsstoffe bei der Gewinnung von Apfel - und Bimensäften. Flüssiges Obst 60, 1993,7-10). Stan techniki Jabłka i z nich wytworzone produkty są dobrze zbadane pod względem zawartości i zmian polifenoli podczas przetwórstwa i składowania. W przeciwieństwie do tego istnieje tylko niewiele studiów co do składu i jakości w wytłoczynach jabłecznych. Lu & Foo (1997) ekstrahowali liofilizowane wytłoczyny za pomocą 70% wodnego roztworu acetonu i frakcjonowali ekstrakt na kolumnie Sephadex LH-20 mieszaninami woda-metanol. Dzięki temu można było wprawdzie wyodrębnić szereg związków fenolowych i nawet po części je oznaczyć ilościowo, jednakże nie poczyniono wypowiedzi co do oceny pozostałych składników wytłoczyn i powiększenia skali. Ponadto sposób według Lu & Foo (1997) nie może być zintegrowany z procesem otrzymywania pektyny, bo wymaga raczej odrębnej obróbki wytłoczyn jabłecznych.

3 PL B1 3 Ogłoszeniowy opis (1970) omawia sposób odbarwiania ekstraktów pektyny bądź koncentratów pektyny. Poddaje się je obróbce za pomocą odbarwiającej żywicy na osnowie amin aromatycznych lub za pomocą innych odbarwiających żywic wysokoporowatych. Jednak z powodu braku przydatności tej żywicy odbarwiającej dla środków spożywczych nie jest możliwe ani stosowanie pektyny ani stosowanie polifenoli. Zgłoszenie patentowe W098/00453 omawia usuwanie polifenoli z cieczy drogą adsorpcji na polimerze zawierającym amid piperazyny. Z uwagi na brak przydatności żywicy odbariającej dla środków spożywczych nie jest jednak możliwe ani stosowanie pektyny ani stosowanie polifenoli, toteż ten wynalazek przewiduje zaledwie usuwanie polifenoli a nie ich następne otrzymywanie. Zgłoszenie patentowe GB A omawia sposób wytwarzania z winogron preparatu zawierającego polifenol. Sposób ten obejmuje wytwarzanie ciekłego ekstraktu zawierającego polifenol. Składniki tego ekstraktu frakcjonuje się na żywicy adsorpcyjnej, następnie otrzymuje się frakcję zawierającą polifenol. Sposób ten jednak po pierwsze nie przewiduje równoczesnego otrzymywania pektyny, po drugie polifenole, zawarte w winogronach, różnią się znacznie od polifenoli w jabłkach. Oba zgłoszenia patentowe US 5,932,623 i US 5,994,413 wykorzystują niedojrzałe owoce różowate (jabłko, gruszka, brzoskwinia itd.), które wytłacza lub ekstrahuje się. Korzystnie do ekstraktu dodaje się bliżej nie sprecyzowany enzym pektolityczny. Otrzymywanie polifenoli następuje za pomocą żywicy adsorpcyjnej. Ponieważ wyłącznie stosuje się niedojrzałe owoce z rodziny różowatych, które poza tym nie pozwalają na opłacalne wykorzystanie, myśli się tu tylko o otrzymywaniu zawartych polifenoli. Poprzednio wspomniane sposoby są wprawdzie wszystkie razem w stanie adsorpcyjnie oddzielać polifenole z różnych matryc, to częściowo, jak podano w opisach US 5,932,623 bądź US 5,994,413, dodaje się nawet enzymy pektolityczne. Jednakże sposoby te nie przewidują uzyskiwania polifenoli w warunkach otrzymywania pektyny. Omówienie wynalazku Zadanie wynalazku polega na istotnym z ekonomicznego i ekologicznego punktu widzenia udoskonaleniu uprzednio znanych sposobów. Zadanie to rozwiązuje się dzięki sposobowi otrzymywania polifenoli z wytłoczyn jabłecznych lub wytłoczyn cytrusowych, polegającemu według wynalazku na tym, że albo w ramach otrzymywania pektyny z wytłoczyn jabłecznych lub cytrusowych albo z enzymowanych wytłoczyn jabłecznych lub cytrusowych z dojrzałych owoców, za pomocą tolerowanego przez środki spożywcze polimeru syntetycznego o dużej powierzchni jako selektywnego adsorbenta oddziela się zawarte w tych wytłoczynach polifenole i otrzymuje je drogą następnej desorpcji z adsorbenta. Idea wynalazku polega na rozpoznaniu, że ekonomicznie i ekologicznie sensowniejsze jest zintegrowanie otrzymywania surowców wtórnych w tradycyjnych już liniach produktu, tj. w szczególności zintegrowanie otrzymywania polifenoli w procesie uzyskiwania pektyny. Nieoczekiwanie można z dojrzałych jabłek otrzymywać zarówno pektyny jak i polifenole. Prowadzi to nie tylko do odbarwienia i tym samym do polepszenia jakości pektyny jabłecznej przy niezmienionej sile żelowania, lecz także do utworzenia dalszej wartości dzięki ubocznej wydajności uzyskanej za pomocą polifenoli. Ponadto sposób ten o tyle stanowi znaczący postęp, że dzięki odbarwieniu pektyny jabłecznej, spowodowanemu sposobem według wynalazku, mogły obecnie dla pektyn jabłecznych stać się dostępne te potencjały stosowania, które dotąd były zastrzeżone dla pektyn cytrusowych. Dzięki temu odpada część kosztów za transport pektyn cytrusowych. Za pomocą alternatywnej metody według wynalazku adsorpcyjnie otrzymuje się analogicznie po ekstrakcji polifenole z enzymowanych wytłoczyn, np. z produktów ubocznych z przetwarzania owoców stołowych. Wariant ten przeprowadza się bez otrzymywania pektyny, głównie w celu otrzymania polifenoli o szczególnie pożądanych właściwościach, z dojrzałych owoców, przykładowo z jabłek. Omówienie przykładów wykonania P r z y k ł a d 1 Otrzymywanie polifenoli i pektyny Kolumnę, wypełnioną 26 ml żywicy adsorpcyjnej Amberlite XAD 16HP 20 (firmy Rohm und Haas), zasila się za pomocą 1000 ml ekstraktu pektyny strumieniem 10 objętości złoża/godzinę (BV/h). Adsorpcja następuje w temperaturze 60 C. Kolumnę tę w celu usunięcia pektyny znajdującej się w kolumnie przemywa się wodą w ilości 2 BV (2 objętości złoża). Desorpcja polifenoli następuje metanolem w ilości 4 BV (4 objętości złoża).

4 4 PL B1 Pektynę z ekstraktu pektynowego otrzymuje się drogą strącania 80% etanolem (3-krotna ilość). Otrzymaną pektynę przemywa się czystym alkoholem, następnie suszy i miele. Wydajność, wartość barwną (zmierzoną przyrządem firmy Minolta o nazwie Chroma-Meter CR 300) i moc żelowania (USASag Standard-methode IFT, 1959) porównuje się z wynikami pektyny, którą w jednakowych warunkach strącania otrzymano z ekstraktu nie obrabianego adsorpcyjnie: bez obróbki żywicą adsorpcyjną po obróbce żywicą adsorpcyjną Wydajność pektyny w ekstrakcie (1000 ml) 10,8 g 10,3 g Wartość barwna suszonej pektyny L 81,8 L 86,5 a 3, 3 a 1,8 b 15 B 9,6 Wartość barwna 2,5% roztworu pektyny L 49,3 L 57,1 a 4,0 a 1,9 b 27,5 b 12,6 Moc żelowania 183 USA-Sag 185 USA-Sag Otrzymanie zawartości polifenoli w eluacie następuje po oddzieleniu metanolu i po następnej liofilizacji tej pozostałości. Zawartość polifenoli w brzeczce pektynowej wynosi 172,8 mg/l. P r z y k ł a d 2 Otrzymywanie polifenoli 100 g wytłoczyn jabłecznych zadaje się za pomocą 1000 g wody, w ciągu 1 godziny poddaje się namoczeniu i następnie rozdrabnia się w mikserze kuchennym. Po dodaniu 5,75 g enzymu (Pektinex 3XL i Peelzym IV, firmy Novo Nordisk) brzeczkę poddaje się działaniu enzymów w ciągu 2 godzin w temperaturze 25 C. Po odciśnięciu substancji stałych otrzymuje się polifenole z ekstraktu wodnego drogą czterokrotnej ekstrakcji za pomocą 0,6-krotnej ilości octanu etylowego. Octan etylowy odparowuje się a ekstrakt ten poddaje się liofilizacji. Zawartość polifenoli w osuszonych, enzymowanych wytłoczynach jabłecznych wynosi 1690 mg/kg. Oznaczenie ilościowe jabłecznych polifenoli, otrzymanych podczas sposobu według przykładu 1 (w przypadku stosowania ekstraktu pektyny jabłecznej) lub podczas sposobu według przykładu 2, następuje drogą wysokosprawnej chromatografii cieczowej z fotodiodową detekcją oznaczenia (HPLC-DAD). Otrzymane polifenole jabłeczne przedstawiono w fig. 1 oznaczającej chromatogram i w następnie podanej tabeli. T a b e l a Pik nr Czas retencji (minuty) Związek 1 11,6 (+) -katechina 2 12,8 kwas n-chlorogenowy 3 14,7 kwas kawowy 4 17,2 kwas p-kumaroilochinowy 5 21,7 kwas p-kumarowy 6 25,2 kwas ferulowy 7 30,7 3-rutynozyd kwercetyny/3-galaktozyd kwercetyny 8 31,5 3-glukozyd kwercetyny 9 33,3 2-ksyloglukozyd floretyny 10 35,9 3-ramnozyd kwercetyny 11 36,9 2-glukozyd floretyny 12 47,6 kwercetyna

5 PL B1 5 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób otrzymywania polifenoli z wytłoczyn jabłecznych lub wytłoczyn cytrusowych, znamienny tym, że albo w ramach otrzymywania pektyny z wytłoczyn jabłecznych lub cytrusowych albo z enzymowanych wytłoczyn jabłecznych lub cytrusowych z dojrzałych owoców, za pomocą tolerowanego przez środki spożywcze polimeru syntetycznego o dużej powierzchni jako selektywnego adsorbenta oddziela się zawarte w tych wytłoczynach polifenole i otrzymuje je drogą następnej desorpcji z adsorbenta. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako syntetyczny polimer stosuje się żywicę styrenodiwinylobenzenową. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako syntetyczny polimer stosuje się usieciowane polisacharydy. 4. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że adsorpcja w ekstrakcie pektynowym następuje w temperaturze C, korzystnie w temperaturze C, zwłaszcza w temperaturze C. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się eluent, składający się z wody i z co najmniej jednego rozpuszczalnika organicznego. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako rozpuszczalnik stosuje się alkohol, zwłaszcza metanol. 7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako rozpuszczalnik stosuje się aceton. 8. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że polifenole z eluatu otrzymuje się drogą suszenia, np. suszenia rozpyłowego lub liofilizacji. 9. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że polifenole z eluatu otrzymuje się drogą nanoszenia na obojętny materiał nośnikowy. 10. Zastosowanie polifenoli otrzymanych sposobem według zastrz. 1 jako funkcjonalnych składników w środkach spożywczych, zwłaszcza jako przeciwutleniaczy. Rysunek

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.