專利名稱：羥基檸檬酸濃縮物及制備方法
游離的和內酯形式的羥基檸檬酸在藤黃種植物(例如，藤黃、atroviridis藤黃和indica藤黃)的果皮中均有存在，這些果皮可以從印度商購到。
作為脂肪和膽固醇合成作用的抑制劑，羥基檸檬酸顯示出顯著減低鼠的體重和降低鼠的脂類積累的作用。參見，例如Sergio，W.，“藥物假說”(Medical Hypothesis)2739(1988)；和Sullivan，A.C.等人的“脂類”(Lipids)9121(1973)；和Sullivan，A.C.等人的“脂類”(Lipids)9129(1973)。羥基檸檬酸還是已經發現的唯一作為人類食物中的天然組分的減食欲物質。
從藤黃皮中提取和純化羥基檸檬酸的方法可以從Lewis，Y.S.，“酶學方法”(Methods in Enzymology)13613(1967)；和印度專利160753號中找到。
本發明的一個方面涉及一種從藤黃種植物(例如，cambogia藤黃、atroviridis藤黃和indica藤黃)的果皮中制備的羥基檸檬酸濃縮物。該濃縮物中包括23-54％(優選32-48％；特別優選36-45％)重量的游離羥基檸檬酸，6-20％(優選10-18％；特別優選13-16％)重量的羥基檸檬酸的內酯，0.001-8％(優選0.001-6％；特別優選0.001-3％)重量的檸檬酸，和32-70％(優選35-55％；特別優選38-50％)重量的水，其中的游離羥基檸檬酸、羥基檸檬酸內酯和檸檬酸構成溶于水中的溶質總重量的94-99％(優選96-99％；特別優選98-99％)。
本發明的另一個方面涉及從藤黃皮中濃縮羥基檸檬酸的方法。該方法包括(1)獲得一種藤黃皮的無鹽水提取物，(2)將提取物裝載在陰離子交換柱上以使羥基檸檬酸被吸附在陰離子交換柱上，(3)用IA族金屬的氫氧化物(即LiOH，NaOH，KOH，RbOH，CsOH或FrOH)從陰離子交換柱中將羥基檸檬酸洗脫出來，從而把羥基檸檬酸以金屬鹽的形式釋放于第一溶液中；和(4)將第一溶液裝載在陽離子交換柱上，從而在第二溶液中收集游離酸形式的羥基檸檬酸。
上述方法所用的無鹽水提取物可以如下制備首先提取含鹽的藤黃皮隨后用可與水混溶的有機溶劑(例如，丙酮或乙醇)除去鹽。在離子交換步驟中，優選水提取物以陰離子交換柱的100-125％(更優選105-115％)容量裝載，第一溶液以陽離子交換柱的50-90％(更優選60-75％)容量裝載。該方法還可以在步驟(4)后進一步包括縮小第二溶液的體積從而形成濃縮物，并將該濃縮物加入到食品(例如，飲料或小吃)中。
在本發明范圍中的還有包括0.17-23％(優選0.35-12％)重量的游離羥基檸檬酸，0.08-7％(優選0.15-4％)重量羥基檸檬酸的內酯，和至少0.0002％(至合適含量，例如2％重量)重量的檸檬酸的食品，如飲料或小吃。優選地，羥基檸檬酸及其內酯來自于藤黃皮。在實施方案中，食品中還進一步包括0.04-0.4％(優選0.04-0.08％)重量的維生素C和/或0.8-22％重量的纖維。應當注意0.0002％重量表示的是至少存在有痕量的檸檬酸，該量也許不能用本文描述的方法測定出來。
用下文實施例4的方法或等效方法可以測定出游離羥基檸檬酸、羥基檸檬酸內酯、檸檬酸和非酸溶質的含量。
本發明的其他特征和優點將從下面對優選實施方案的描述及所附的權利要求中顯現出來。
本發明從藤黃皮中濃縮羥基檸檬酸的優選方法包括制備藤黃皮的無鹽水提取物；將提取物裝載在陰離子交換樹脂柱上，從而將羥基檸檬酸根離子吸附在陰離子交換柱上，并去除提取物中的非離子、非酸性雜質，如糖、果膠、膠和色素(通過而不吸附)；用水洗滌陰離子交換柱以純化羥基檸檬酸根離子；向陰離子交換樹脂柱加入氫氧化鈉溶液，將羥基檸檬酸根離子以羥基檸檬酸鈉鹽的形式釋放在溶液中；讓溶液通過陽離子交換樹脂柱，把羥基檸檬酸鈉鹽的溶液轉化為游離羥基檸檬酸；用活性炭給羥基檸檬酸溶液脫色；最后，將羥基檸檬酸溶液濃縮至預定的濃度。
無鹽水提取物可以用逆流或對流法從無鹽藤黃皮制備。還可以從含鹽的藤黃皮中制備用水提取藤黃皮，優選多步提取(用逆流或對流法)，用丙酮處理提取物以沉淀果膠、鹽和其他不溶物質，并蒸發除去丙酮。或者，可以用氫氧化鈣溶液處理從逆流或對流法中得到的含鹽藤黃的水提取物以沉淀不溶的羥基檸檬酸鈣，用冷水稀釋該沉淀物，過濾除去鹽和其它的雜質，用硫酸處理沉淀從而將羥基檸檬酸鈣轉化為硫酸鈣和羥基檸檬酸，最后將硫酸鈣沉淀過濾掉。無鹽水提取物可選擇性地如下制備讓從逆流或對流法得到的含鹽藤黃皮的水提取物通過一個陰離子交換柱，將氯離子吸附在柱上。
然后，讓如此制備的無鹽水提取物經歷離子交換提純的過程，即，如上所述先進行陰離子交換再進行陽離子交換。
優選地，陰離子交換柱以100-125％(更優選105-115％)容量裝載，陽離子交換柱以50-90％(更優選60-75％)容量裝載。裝載容量(以百分數表示)定義為裝于離子交換柱的溶液中的酸或鹽的含量與交換柱結合酸或交換鹽的理論容量的比，可以用裝于柱的酸或鹽的量來控制。
例如，參見下文的實施例2，按生產者所指明的，陰離子交換樹脂具有1.5meq/ml樹脂的容量。這樣，500ml陰離子樹脂理論上的容量為500ml×1.5meq/ml×208g/3eq＝52g(注羥基檸檬酸的分子重量為208道爾頓，具有3當量酸根基團)實際的酸裝載量為65g。這樣，裝載容量為65g/52g，或125％。
類似地，計算出下文實施例2中的陽離子交換樹脂的裝載容量為52.7％。
從陽離子交換柱上收集的溶液通常進一步用活性炭處理并真空蒸發濃縮至含約55％重量的游離羥基檸檬酸。本發明方法得到的羥基檸檬酸濃縮物通常為羥基檸檬酸的水溶液，含有55-56％重量的總酸，總酸中98-99％為全部的羥基檸檬酸(游離酸形式或內酯形式)，1-2％主要為檸檬酸。該濃縮物中還含有痕量的其他可溶性固體。
無需進一步詳細說明，可以確信本領域技術人員能夠在本文的基礎上最大限度地利用本發明。因此，下面的具體實施例僅僅作為說明而不對公開內容的其他部分有任何的限制。
實施例1和2中使用的陰離子交換樹脂得自Ion Exchange India Ltd，商品名稱為Indion 850，為粒徑0.3-1.2mm，總的交換容量1.5meq/ml的大孔交聯聚苯乙烯基質。實施例1和2中使用的陽離子交換樹脂是從同一生產者處購得，商品名稱為Indion 225H，為粒徑相同、總的交換容量為2.0meq/ml的聚苯乙烯DVB基質。實施例1用通常被稱為逆流提取的方法對含鹽藤黃皮的水提取是在標明為容器1-容器3的3個容器中進行的。操作的第一個循環中，將2-5mm大小的藤黃皮放入每個容器中，每容器用1.251 95℃的水與藤黃皮接觸1小時，然后排出液體。在操作的第二循環和隨后的循環中，新鮮的熱水只加入到容器1中，新鮮的藤黃皮只加入到容器3中。在操作的第二循環和隨后的循環中，容器2和1分別接受經前一循環提取的容器3和2中的藤黃皮。將容器1用完的藤黃皮丟掉。
在第二和隨后的循環中，容器1和2中的提取物在下一循環的容器2和3中進一步提取。容器3植物的提取物是最終的產物。四次循環之后，所有提取物達到穩定組成。第五次循環后，對于750g放入的藤黃皮，所得產物為850ml液體。
從容器3得到的終產物為850ml含有158.16g酸和存在于藤黃皮中的全部鹽的液體。總的可溶性固體為41％。提取率為95.85％。用真空蒸發將此提取物進一步濃縮至含60％可溶性固體，使其可以進行丙酮精制。
在裝有攪拌器的3升燒瓶中進行丙酮精制。提取的每一步由混合水相和丙酮15分鐘、靜置15分鐘、收集上層組成。下層經過第二次和第三次提取后丟棄。更具體地說，在提取燒瓶中裝入0.5升、可溶性固體約為60％、含149g總酸的藤黃皮水提取物。用1升純丙酮提取，將第一次提取物與含有果膠、膠質和一些未提取的羥基檸檬酸的下層水相分離。用750ml含有16.7％水的丙酮水混合物第二次提取該下層水相。取得頂層作為第二次提取物，再用450ml含有16.7％水的丙酮-水混合物第三次提取底層。分出第三次提取物與其他提取物倒在一起。全部提取物的體積為2286ml，含有140.36g酸。酸的回收率為84.9％。在真空下蒸發提取物除去全部的丙酮和部分水。
在兩個內徑10.5cm高92.5cm的PVC柱中進行離子交換操作。在柱底的兩個凸緣之間放置一個100目不銹鋼柵給柱中樹脂提供支持。在陰離子交換柱和陽離子交換柱中分別裝入4.4升Indion 850和5.5升Indion 225H樹脂。在容量為458g的陰離子交換柱中裝入507g羥基檸檬酸使裝載容量達到111％。另一方面，在容量為762.6g的陰離子交換柱中裝入由493g羥基檸檬酸制得的鈉鹽，使裝載容量達到65％。
更具體地說，1.6升丙酮精制的藤黃皮提取物稀釋至6.4升(含有507g)酸中，通過陰離子交換柱。然后用水洗滌陰離子交換樹脂，除去色素和水不溶性物質如果膠、膠質等。隨后，6升含有292g氫氧化鈉的氫氧化鈉溶液通過陰離子交換柱。堿將陰離子交換柱上的酸轉化成水溶性鹽，羥基檸檬酸鈉，該鹽從柱上脫離下來。隨后用5升水洗滌陰離子交換柱，洗去任何留在床中的鹽。
然后，羥基檸檬酸鈉溶液通過陽離子交換柱，在此，鹽被轉化成游離的羥基檸檬酸。從陽離子交換柱上出來的物質是11升含有479g酸的終產品。讓1升水通過陽離子交換柱，收集留在床中的酸。
從丙酮粗提取物中的507g酸中回收的酸為479g，酸回收率為94.4％。實施例2從Sirsi District，South Karnataka的森林地區以無鹽狀態得到藤黃皮。該藤黃皮中有14％水分和19.2％的羥基檸檬酸。通過三步分批法進行提取。更具體地說，將1kg藤黃皮與3升軟化水一起裝入不銹鋼容器中并加熱。煮制15分鐘后靜置15分鐘，倒掉液體。類似地，在第二步和第三步提取中，用1.5升新鮮軟化水提取用過的藤黃皮，每步提取中煮制15分鐘，靜置15分鐘，收集提取的液體。
含有65g羥基檸檬酸的1500ml無鹽提取物緩慢地通過500ml的陰離子交換樹脂柱。雜質穿透出來。用2-5柱體積的水洗滌樹脂并與穿透物一起收集。穿透物中存在的酸量為6.53g。換句話說，58.47g羥基檸檬酸被留在500ml陰離子交換柱上。用10柱體積的水洗滌陰離子樹脂。
隨后1500ml水中的70g氫氧化鈉通過陰離子樹脂。所形成的羥基檸檬酸鈉鹽將羥基檸檬酸根離子從樹脂上釋放下來。用2-5柱體積的水洗滌樹脂。從陰離子交換樹脂流出的液體隨后通過800ml陽離子交換樹脂柱。在此，Na+離子被吸附，H+離子從樹脂上釋放下來形成游離的羥基檸檬酸，將其收集得到的體積為2000ml。回收了56.55g羥基檸檬酸，回收率為96.6％。實施例3在這個實施例中使用不同于丙酮精制的去鹽方法。
用33.4gCaOH將200ml含有61.4g有機酸的藤黃水提取物沉淀，得到羥基檸檬酸鈣。然后用300ml冷水將沉淀物稀釋，并在真空下過濾。所得的濕潤沉淀在60℃下干燥16小時，得到83.5g干燥的羥基檸檬酸鈣。加入369ml2.5N的硫酸將羥基檸檬酸鈣轉化為羥基檸檬酸和硫酸鈣。8000rpm離心分離15分鐘除去硫酸鈣沉淀。
355ml上清液中有53g羥基檸檬酸，回收率為87.6％。
含有22.4g羥基檸檬酸的150ml溶液通過200ml陰離子交換樹脂使樹脂飽和。用軟化水洗滌交換柱，使240ml 5％的氫氧化鈉溶液通過交換柱，得到800ml羥基檸檬酸鈉溶液。上述800ml溶液通過400ml陽離子交換樹脂。得到含有18.84g羥基檸檬酸的1240ml溶液。從陽離子交換柱中回收的全部18.84g羥基檸檬酸所示的回收率為90.5％。
上述溶液經活性炭處理后在72℃下真空濃縮至含55％重量的羥基檸檬酸，得到可穩定數月的羥基檸檬酸濃縮物。實施例4用本發明方法從藤黃皮制備的羥基檸檬酸濃縮物的組成如下總酸的％ 濃縮物的％游離HCA(“FA”) 68.5837.53HCA的內酯25.3813.89(“LA”)檸檬酸(“CA”) 5.90 3.23總計 99.8654.65注意到濃縮物的總酸的含量為54.72％重量(表中未列出)，是以酚酞作為指示劑直接用標準氫氧化鈉(0.1N)滴定測出的。之所以需要測定總酸的含量是因為，需要用它與從HPLC得出的FA、LA和CA數據一起得到濃縮物的組成。
在上表中，“HCA”是羥基檸檬酸的縮寫，“％”指“重量％”。FA、LA和CA是用下面的HPLC系統測定的C18 Supelcosil柱；waters HPLC系統，包括waters 510 HPLC泵，waters 484可調吸光檢測儀和Maxima 820色譜軟件。儀器條件如下柱帶有防護柱的C18 Supelcosil柱流動相PH2.5水中的0.5％THF；用H2SO4調整PH值流速1.0ml/min運行時間10min注射體積10μl檢測儀入210nm試樣的濃度保持在1mg/ml。
濃縮物中的非酸溶質(即，除了FA、LA和CA的溶質)的含量可以從滴定和HPLC法定量得出的白利度(重量％)和總酸含量(重量％)獲得。例如，上表所列組成的濃縮物所具有的白利度為57。這樣，非酸溶質的量為2.35％重量。
Brix-(FA+LA+CA)＝57-54.65＝2.35在傳統上，白利度被定義為糖溶液的密度或濃度單位，白利度等于蔗糖在溶液(17.5℃)中的百分重量。用折射計或比重計(溶液必須經過脫氣)可以測定白利度。參見“食品和食物制作大全”(Foods and FoodProduction Encyclopedia)，Ed.Considine，D.M.等人，418頁(1982)。本發明使用從Thomas Scientific，Swedesboro，NJ購得的折射計(National手持折射計No.A-0818)。
應當指出，隨著水逐漸從陽離子交換柱收集的含游離HCA的溶液中被除去，LA含量增高，這是不理想的。實施例5用本發明羥基檸檬酸濃縮物制作含纖維小吃和天然飲料，包括以下步驟在水中稀釋該濃縮物，加入添加物，混合，加熱和定時攪拌。
對于小吃和飲料，較理想的是先對用純水高度稀釋的濃縮物進行巴氏消毒。例如，可以將約10ml濃縮物加入到12盎司液體中。這些數字依食品的類型而變化，飲料為1％-25％，小吃為1％-40％。在制作飲料時，混合步驟之后用蒸汽對進行了前面步驟的容器頻繁加熱，在制作小吃時則為低熱。在開始加熱(例如，195°F)之前可以加入營養物質、抗氧化劑、維生素和礦物質等。
制作飲料時，在加入所需的添加劑并使其達到均勻后，在裝罐車間的數百米不銹鋼管線中泵送液體。從外側對管道施以高溫蒸汽，使液體在流動時保持溫度。管線在液體裝瓶設備上方巧妙地設置，象閥門似的開啟和關閉。液體在泵送的同時還在裝瓶時被攪拌。
對于以纖維為基質的小吃，預處理與制作飲料時相同。此外，生產這種產品的環境是使用大型蒸煮罐的工業化廚房。將羥基檸檬酸的稀釋液與水混合，撒布并加熱，煮制約15分鐘。煮制時產生的氣泡對物料形成了攪拌。
向小吃中加入各種成分的順序以它們在水中的溶解性而定。再一次在經預處理殺菌后冷卻下來的相的平均溫度下進行。被加入的第一種成分是最容易與液體溶液混合的物質。當配方中的全部成分在一個時間一次性加入后，用Hobart工業混合機或在一個混合容器中將混合物混合20-30分鐘。然后將混合物放入擠壓機，擠壓機將各種尺寸和形狀的小吃擠出在輸送帶上以備進一步的加工，如果需要的話。
根據上面的說明，本領域技術人員能容易地確定本發明的基本特征，并能夠在不離開本發明的精神和范圍的情況下，對其進行各種變化和改進使其適應各種用途和條件。故，其他的實施方案也在權利要求的范圍之內。
例如，本發明的羥基檸檬酸濃縮物可以與姜提取物或甘草浸膏配制成濃縮液形式。類似地，可以用它和羥基檸檬酸、藥草浸液或各種營養物質及風味劑一起制作藥片。
權利要求
1.一種從藤黃皮制備的羥基檸檬酸濃縮物，所述的濃縮物包括23-54％重量的游離羥基檸檬酸，6-20％重量羥基檸檬酸的內酯，0.001-8％重量檸檬酸，和32-70％重量的水，其中所述的游離羥基檸檬酸、所述的羥基檸檬酸內酯和所述的檸檬酸構成溶于所述水中的溶質總重量的94-99％。
2.權利要求1的羥基檸檬酸濃縮物，包括32-48％重量的游離羥基檸檬酸，10-18％重量羥基檸檬酸的內酯，0.001-6％重量檸檬酸，和35-55％重量的水，其中所述的游離羥基檸檬酸、所述的羥基檸檬酸內酯和所述的檸檬酸構成溶于所述水中的溶質總重量的96-99％。
3.權利要求2的羥基檸檬酸濃縮物，包括36-45％重量的游離羥基檸檬酸，13-16％重量羥基檸檬酸的內酯，0.001-3％重量檸檬酸，和38-50％重量的水，其中所述的游離羥基檸檬酸、所述的羥基檸檬酸內酯和所述的檸檬酸構成溶于所述水中的溶質總重量的98-99％。
4.一種從藤黃皮中濃縮羥基檸檬酸的方法，包括(1)獲得所述藤黃皮的無鹽水提取物，(2)將所述提取物裝載在陰離子交換柱上以使所述羥基檸檬酸被吸附在陰離子交換柱上，(3)用IA族金屬的氫氧化物從所述陰離子交換柱上將所述羥基檸檬酸洗提出來，從而把所述羥基檸檬酸以金屬鹽的形式釋放于第一溶液中；和(4)將所述第一溶液裝載在陽離子交換柱上，從而在第二溶液中收集游離酸形式的所述羥基檸檬酸；其中所述的提取物以所述陰離子交換柱的100-125％容量裝載，所述第一溶液以所述陽離子交換柱的50-90％容量裝載。
5.權利要求4的方法，其中所述的水提取物以所述陰離子交換柱的105-115％容量裝載。
6.權利要求4的方法，其中所述的第一溶液以所述陽離子交換柱的60-75％容量裝載。
7.權利要求5的方法，其中所述的第一溶液以所述陽離子交換柱的60-75％容量裝載。
8.權利要求4的方法，其中所述的IA族金屬氫氧化物為NaOH或KOH。
9.權利要求4的方法，其中所述的無鹽水提取物如下制備首先提取含鹽的藤黃皮隨后用可與水混溶的有機溶劑除去鹽。
10.權利要求9的方法，其中所述的溶劑是丙酮或乙醇。
11.權利要求4的方法，在步驟(4)后進一步包括縮小所述第二溶液的體積從而形成羥基檸檬酸濃縮物，并將所述濃縮物加入到食品中。
12.權利要求11的方法，其中所述的食品是飲料。
13.權利要求11的方法，其中所述的食品是小吃。
14.一種食品，包括0.17-23％重量的游離羥基檸檬酸，0.08-7％重量羥基檸檬酸的內酯，和至少0.0002％重量的檸檬酸。
15.權利要求14的食品，包括0.35-12％重量的游離羥基檸檬酸，0.15-4％重量羥基檸檬酸的內酯，和至少0.0002％重量的檸檬酸。
16.權利要求14的食品，進一步包括0.04-0.4％重量的維生素C。
17.權利要求15的食品，進一步包括0.04-0.4％重量的維生素C。
18.權利要求16的食品，進一步包括0.04-0.08％重量的維生素C。
19.權利要求17的食品，進一步包括0.04-0.08％重量的維生素C。
20.權利要求14的食品，進一步包括0.8-22％重量的纖維。
21.權利要求15的食品，進一步包括0.8-22％重量的纖維。
22.權利要求15的食品，其中所述的食品是飲料。
23.權利要求17的食品，其中所述的食品是飲料。
24.權利要求21的食品，其中所述的食品是飲料。
25.權利要求15的食品，其中所述的食品是小吃。
26.權利要求17的食品，其中所述的食品是小吃。
27.權利要求21的食品，其中所述的食品是小吃。
全文摘要
一種從藤黃皮中制備的羥基檸檬酸濃縮物，包括23-54％重量的游離羥基檸檬酸，6-20％重量羥基檸檬酸的內酯，0.001-8％重量檸檬酸，和32-70％重量的水，其中的游離羥基檸檬酸、羥基檸檬酸內酯和檸檬酸構成溶于水中的溶質總重量的94-99％。還公開了一種從藤黃皮中制備這種濃縮物的方法，以及含有羥基檸檬酸的食品。
文檔編號A23L1/30GK1162910SQ95195577
公開日1997年10月22日 申請日期1995年8月22日 優先權日1994年8月24日
發明者S·A·莫菲特, A·K·博翰達里, B·拉文卓納思 申請人:新生草本植物公司, 維塔爾瑪爾雅科學研究基金會