Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung bzw. Isolation von Taxifolin aus Holz, insbesondere aus Lärchenholz.

Der Stand der Technik kennt unterschiedliche Verfahren zur Herstellung von Taxifolin (auch: Dihydroquercetin) aus Lärchenholz. Allerdings zeigen die vorbekannten Verfahren lediglich Methoden zur Herstellung kleiner Mengen, insbesondere für die Pharmaindustrie. Diese Methoden eignen sich nicht zur wirtschaftlich sinnvollen Herstellung großer Mengen dieses Wertstoffes.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das bei kostengünstiger und umweltverträglicher Durchführung das wirtschaftliche Herstellen von möglichst reinem Taxifolin aus Holz ermöglicht. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand. Somit wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Taxifoiin. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte in gegebener Reihenfolge: Zunächst erfolgt ein Aufschichten von Holzpartikeln in einem Perkolator. Bevorzugt wird hier Lärchenholz verwendet. Besonders bevorzugt werden Holzpartikel des unteren Stammbereichs und/oder des Wurzelstocks der Lärche, insbesondere der sibirischen Lärche (larix sibirica/larix dahurica), verwendet. Ursächlich hierfür ist der hohe Gehalt an Taxifoiin in dem Stammabschnitt und/oder dem Wurzelstock der Lärche. Insbesondere werden Rindholz, Splintholz und Astholz entfernt und nicht extrahiert. Nach dem Aufschichten der Holzpartikel im Perkolator erfolgt ein Extrahieren der Holzpartikel mit Ethanol, zum Lösen von Harzen und Ölen und somit auch von Taxifoiin. Nach dem Extrahieren erfolgt ein Abführen des ethanolischen Extraktes aus dem Perkolator. Im Anschluss erfolgt ein Aufreinigen des ethanolischen Extraktes zur Herstellung von Taxifoiin mit den folgenden Schritten in gegebener Reihenfolge: (i) Erzeugen eines Gemisches aus Wasser und dem ethanolischen Extrakt; vorzugsweise wird zumindest die gleiche Menge Wasser zugemischt, wie ethanolischer Extrakt vorhanden ist, (ii) Durchmischen des Gemisches bei 70°C bis 99°C, sodass Taxifoiin in der Wasserphase des Gemisches in Lösung geht; das Taxifoiin geht insbesondere bei diesem Temperaturbereich aus den gelösten Harzen in das Wasser in Lösung, (iii) Abkühlen des Gemisches auf unter 65°C zum Abscheiden und Abführen der Harz- Phase und der Öl-Phase von der Wasserphase, (iv) Zugabe von Taxifolinimpfkristallen zu der Wasserphase, (v) Temperieren der Wasserphase auf 0°C bis 30°C zur Auskristallisierung des Taxifolins, und (vi) Separieren des auskristallisierten Taxifolins von der Mutterlauge.

Bevorzugt wird zum Extrahieren Ethanol mit einer Konzentration von mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 80%, besonders vorzugsweise mindestens 95%, verwendet. Zum Lösen eines verbliebenen Restextraktes erfolgt bevorzugt ein Anlegen eines Unterdrucks am Perkolator und ein Nachspülen der Holzpartikel im Perkolator mit frischem Ethanol sowie eine anschließende Vereinigung der ethanolischen Extrakte. Vor dem Aufreinigen wird der ethanolischen Extrakte durch Evaporation, vorzugsweise auf eine Konzentration zwischen 50 und 250 g/L (Gramm pro Liter) Taxifolin, eingedampft. Die Temperatur- und Druckverhältnisse bei der Evaporation werden so gewählt, dass der Ethanolgehalt im ethanolischen Extrakt reduziert wird. Vorzugsweise erfolgt die Evaporation bei einer Temperatur zwischen 55°C und 70°C und reduziertem Druck.

Der anschließende Aufreinigungsprozess weist bevorzugte folgende weitere Schritte auf:

Das Erzeugen des Gemisches aus Wasser und dem ethanolischen Extrakt erfolg bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 70°C und 95°C. Dadurch ist das Gemisch gut vortemperiert für die Durchmischung. Direkt vor und/oder während dem Durchmischen des Gemisches erfolgt bevorzugt eine Reduktion des Ethanolgehaltes im Gemisch durch Evaporation.

Vorteilhafterweise erfolgt das Durchmischen des Gemisches aktiv, vorzugsweise mittels eines Rührwerkes. Für ein optimales Lösen des Taxifolins in der wässrigen Phase zeigte sich ein Temperaturbereich beim Durchmischen zwischen 70°C und 99°C, vorzugsweise zwischen 70°C und 95°C, besonders vorzugsweise zwischen 80°C und 95°C, als vorteilhaft. Direkt vor und/oder während dem Durchmischen des Gemisches wird bevorzugt weiteres Wasser dem Gemisch zugefügt. Insbesondere wird zumindest die gleiche Menge Wasser zugemischt, wie Gemisch nach der Evaporation des Gemisches noch vorhanden ist.

Nach dem Durchmischen folg das Abscheiden der Harz-Phase (untere Phase) von der Wasserphase (obere Phase) und der Ölphase (oberste Phase) durch Abkühlen des Gemisches auf unter 65°C. Vorzugsweise wird das Gemisch über zumindest 30 Minuten von den 70°C bis 99°C beim Durchmischen auf 35°C bis 64°C abgekühlt. Nach dem Abkühlen erfolgt ein Separieren der Harzphase aus dem Gemisch und bevorzugt zumindest ein einmaliges Rückführen der Harz-Phase in das Gemisch vor dem Abkühlen. Vorzugsweise wird die Harz-Phase vor und/oder während dem oben genannten Durchmischen in das Gemisch zurückgeführt. Nach zumindest einmaligem Rückführen der Harze erfolgt ein Abführen der Harz-Phase und ein Separieren und Abführen der Ölphase von der Wasserphase.

Im nächsten Schritt erfolgen die Zugabe von Taxifolinimpfkristallen zu der Wasserphase und ein Abkühlen zur Auskristallisierung des Taxifolins. Daraufhin folgt ein Separieren des auskristallisierten Taxifolins von der Mutterlauge und Abführen der Mutterlauge.

Bevorzugt erfolg dann zumindest eine erneute Kristallisation mit den folgenden Schritten in gegebener Reihenfolge: Lösen des von der Mutterlauge separierten, auskristallisierten Taxifolins in Wasser bei 70°C bis 99°C, Zugabe von Taxifolinimpfkristallen, Temperieren der Wassers auf 0°C bis 30°C zur Auskristallisierung des Taxifolins, Separieren des erneut auskristallisierten Taxifolins von der Mutterlauge, und Abführen der Mutterlauge. Bevorzugt ist vorgesehen, dass beim erstmaligen und/oder dem erneuten Kristallisieren die Zugabe der Taxifolinimpfkristalle bei einer ersten Temperatur des Wassers zwischen 30°C und 65°C, vorzugsweise zwischen 45°C und 60°C, erfolgt, und das Wasser zum Auskristallisieren auf eine zweite Temperatur zwischen 0°C und 30°C, vorzugsweise zwischen 20°C und 10°C, temperiert wird. Das Abkühlen von der ersten Temperatur auf die zweite Temperatur erfolg vorzugsweise über 5 bis 15 Stunden. Besonders vorteilhaft für die Kristallisation ist ein Halten der zweiten Temperatur über 0,5 bis 2 Stunden.

Nach dem Kristallisieren erfolgen ein Waschen des auskristallisierten Taxifolins mit kaltem Wasser (unter 50°C) und ein Trocknen des gewaschenen Taxifolins.

Im gesamten beschriebenen Verfahren, bei der Extraktion und bei der Aufreinigung, kommt bevorzugt ausschließlich Wasser und Ethanol zum Einsatz. Bevorzugt wird weder das Holz noch der Extrakt oder das Taxifolin mit anderen Stoffen als Wasser oder Ethanol behandelt. Für das Gemisch und die Kristallisation wird bevorzugt ausschließlich Wasser, ohne weitere Zusätze, verwendet. Dadurch wird jedwede Verunreinigung des Taxifolins vermieden. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Ablauf der Extraktion gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, und

Fig. 2 einen Ablauf der Aufreinigung von Taxifolin gemäß dem erfindungsgemäßen

Verfahren.

Fig. 1 zeigt die Schritte S1 bis S6 zur Extraktion von Lärchenholz. Nach dem Schritt S6 folgen die Schritte S13 bis S28 gemäß Fig. 2 zur Aufreinigung des Taxifolins.

Als Ausgangsstoff wird der untere Stammabschnitt der Lärche, insbesondere der sibirischen Lärche (Larix sibirica), insbesondere der dahurischen Lärche (Larix dahurica), insbesondere Larix spp. verwendet. Im Schritt S1 erfolgt ein Zerkleinern des Holzes. Dies erfolgt insbesondere mittels eines Hackers und/oder einer Hammermühle. Im Schritt S2 erfolgt ein Aufschichten der zerkleinerten Holzpartikel in einem Perkolator. Im Schritt S3 wird Ethanol in den Perkolator eingeleitet. Insbesondere wird das Ethanol oben in den Perkolator eingeleitet und unten gesammelt. Über eine Pumpe wird das Ethanol mehrmals durch den Perkolator gepumpt. Im Schritt S4 wird der gewonnene ethanolische Extrakt aus dem Perkolator abgeführt und es erfolgt im Schritt S5 eine Evaporation des ethanolischen Extraktes. Dabei wird ein Teil des Ethanols verdampft. Im Schritt S6 erfolgt ein Transfer des aufkonzentrierten, ethanolischen Extraktes zum Schritt S13 (siehe Fig. 2). Zu Beginn der Aufreinigung des ethanolischen Extraktes zur Gewinnung von Taxifolin erfolgt ein Wechsel des Lösungsmittels. Im Schritt S13 erfolgt ein Mischen des ethanolischen Extraktes mit Wasser und eine erneute Evaporation im Schritt S14. Die Temperatur- und Druckverhältnisse im Schritt S14 sind so gewählt, dass in erster Linie Ethanol verdampft. Im Schritt S15 wird erneut Wasser zugeführt und es erfolgt ein aktives Mischen, vorzugsweise mit einem Rührwerk, so dass das Taxifolin aus den Harzen in das Wasser in Lösung geht. Hierbei wird auch von einer wässrigen Harzextraktion oder einer Flüssig/Flüssig-Extraktion im Schritt S15 gesprochen. Das Mischen im Schritt S15 erfolgt bevorzugt bei der gleichen oder höherer Temperatur, als die Evaporation in S14. Im Schritt S16 erfolgt ein Abkühlen des Gemisches aus S15. Insbesondere wird über eine längere Zeit abgekühlt, so dass sich die Harzphase in dem Gemisch absetzt. Durch dieses Abkühlen trennt sich das Gemisch in eine Harzphase (untere Phase) und in eine flüssige Phase (obere Phase). In dieser oberen Phase befinden sich ganz oben Öle und zwischen der Harzphase und den Ölen befindet sich eine wässrige Phase. Im Schritt S17 werden die Öle und die wässrige Phase von dem Harz separiert. Das Harz wird nochmals zurückgeführt zum Schritt S15. Dieses Zurückführen der Harze wird zumindest einmalig durchgeführt. Nach dem zweiten Zyklus werden die Harze abgeführt. Die obere Phase, bestehend aus Ölen und der wässrigen Phase aus beiden Zyklen, wird im Schritt S18 separiert. Dabei werden die Öle abgeführt. Das verbleibende wässrige Extrakt wird in den folgenden schritten durch Kristallisationsprozesse und Waschen weiterverarbeitet.

Im Schritt S19 erfolgt eine Zugabe von Taxifolinimpfkristallen zu der wässrigen Phase. Im Schritt S20 wird langsam abgekühlt, so dass das Taxifolin auskristallisiert. Die Mutterlauge wird im Schritt S21 abgeführt und das auskristallisierte Taxifolin in Schritt S22 erneut mit Wasser vermischt. Dabei wird eine erhöhte Temperatur gewählt, so dass das Taxifolin erneut im Wasser in Lösung geht. Im Schritt S23 erfolgt ein Abkühlen und im Schritt S24 eine Zugabe von Taxifolinimpfkristallen. Im Schritt S25 wird weiter langsam abgekühlt, so dass das Taxifolin auskristallisiert. Im Schritt S26 wird wiederum die Mutterlauge abgeführt und das auskristallisierte Taxifolin kann im Schritt S27 gewaschen werden. Das Waschen erfolgt unter Zugabe von kaltem Wasser. Anschließend erfolgt eine Trocknung im Schritt S28, bevorzugt unter Schutzgas. Nach dem Trocknen wird ein Taxifolingehalt von 85-95 %erreicht.

Der Taxifolingehalt im Endprodukt wurde basierend auf dem bekannten Molekulargewicht von Taxifolin und der Peakfläche der etablierten flüssigchromatografischen Analysemethode (HPLC/UPLC) bestimmt. Die bestimmten Taxifolingehalte lagen hierbei zwischen 90-92%. Die Reinheit der Proben wurde ebenfalls Flüssigkeitschromatografisch über den Peakflächenanteil (% area) des Probenchromatograms bestimmt und lag im Schnitt bei 82 - 83 % area. Die Hauptverunreinigungen setzt sich aus 6 % area Dihydrokaempferol, 7 % area Quercetin 0.8 % area Naringenin, 0.6 % area Epitaxifolin zusammen.