JPS6020041B2 - 藻類の成分抽出方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は藻類の成分を十分に抽出する方法及びその装置
に関し、さらに詳しくは、成分抽出に先立って薮体を機
械的に強制圧縮、解放することによってその細胞壁破裂
を行わｌしめ、細胞内成分をも直接的に抽出せしめうる
よ，うにすると共に、時間的に継続して連続的にもその
抽出操作を行し、うるようにした藻類の成分抽出方法及
びその装置に関する。

海産及び淡水産の藻類は、従来多種類のものが知られて
おり、それらは食用に供されたり、家畜の飼料や農林或
は園芸用の肥料として広く用いられてきている。

しかるところ、これら藻類について本発明者が行ってき
た多くのイｂ学的研究成果の蓄積、分析等の結果、これ
までに知られていなかった新しい物質や、藻類中には存
在しないと思われていた成分が含有されていることが判
明してきた。その結果、藻類全体として食用などの上記
用途以外に、その構成成分を純粋なものとして分離し、
個別の成分ごとに別個の用途に従って活用することが極
めて重要な課題である、ということが認識されるに至っ
た。このような個別成分ごとの特殊用途に着目すること
は、藻類に含まれる各種成分について従釆考慮され得な
かった高度の利用を計ることが可館となり、資源利用上
、産業的実生活的利用上等において、大きな意味を有す
るものである。

たとえばこのような個別成分を３つの面から大きく区分
して分類し、各区分毎の活用化への態様及びその具現化
例を簡単に示せば、第１には爽雑成分を対象としたもの
が区分され、これに区分されるような従来爽雑物程度の
意味しかなかった成分を単離して、その成分特有の機能
を尖鋭な形式において活用しようとするもので、抗菌性
物貿、医薬品、調味料、色素、合成イｂ学用中間体又は
出発原料、醗酵用原料、研究用薬品（試薬）等として適
用しうるものである。第２には公３的成分を対象とした
ものが区分され、藻類の伝統的、本来的用法に即した栄
養、肥効等の成分を分離し、各種の様態において高効率
で活用しようとするもので、栄養剤、保健薬（アミノ酸
、ビタミン剤、ダイエット・ファイバー製剤）、農耕園
芸用の土壌改良剤等として適用し得、又第３には有害成
分を対象としたものが区分されるが、これには簾体中の
抗菌性物質、呈味物質臭気（発香）成分、色素などの勤
次成分の一部又は全部を抽出除去して、藻体に含まれる
本来的栄養物質の横取効果を向上せしめ、又一方抽出さ
れた富。次成分それ自体の有効活用化を計ることの両面
を考慮していこうとするもので、前者の場合には有毒、
苦味成分の除去による食用不適な藻類の食用化、後者の
場合には単機操作に伴う有毒物質の殺菌剤、殺虫剤への
適用、抗菌性物質の保存料、整腸剤、治療薬への適用を
なしうるものである。このように、簾体中から有効成分
、有害成分を抽出分離することは、共に非常に有意義で
あり、藻類に含まれる各種成分の従来にない高度の利用
を計ることが可能となるのであって、このためには藻類
の成分を経済的に、効率的に、十分に、即ち細胞内物質
をも含めた状態での成分抽出を簡易に行うことが絶対に
必要となる。

ところで、従来知られている一般的物体の成分抽出方法
としては、たとえば被抽出物体を予め機械的に粉砕し、
抽出過程での溶媒との接触面積を単に大となすようにし
たり、常圧又は加圧状態、にて高温の溶媒と接触せしめ
ることにより、抽出速度を大とするようにした抽出方法
があるが、これらの場合にはいずれも精々組織破壊が行
われた程度の状態で行っているもので、細胞内物質の成
分抽出量率は低く、その抽出成分も限定されたものとな
ってしまうという欠点があった。

本発明は上述欠点に鑑み、溶媒による成分抽出に先立っ
て機械的に強制圧縮、解放することによって藻類を予め
細胞破裂させ、細胞内物質をも含めた状態での藻類の成
分抽出を、容易に高効率で行いうるようにした藻類の成
分抽出方法及びその装置を提供せんとするもので、その
要旨とするところは、送り込まれる湊体を機械的に順次
連続して強制圧縮せしめると共にその圧縮化最終段階で
順、次連続して低圧部に瞬間的に解放せしめて穣体の細
胞壁を破裂させ、次いで該細胞破裂した湊体を順次溶媒
に接触或は浸簿することによって上記溶媒に細胞内成分
をも抽出せしめる一方、密閉状において残留物を順次排
出せしめるようにしたことを特徴とする藻類の成分抽出
方法及び藻体移送用の第一ねじコンベアの移送先端部を
順次縮径形成すると共に核先端都側に小径の放出口を形
成した機械的強制圧縮部と、該放出口に続く解放空間を
有すると共に溶媒と接触しうるように配設した第二ねじ
コンベアによって順次藻体の成分抽出を行わしめる溶媒
抽出部と、上記溶媒抽出部に連結配設された加熱溶媒の
蒸発分を冷却環流せしめる溶媒環流部と、上記溶媒抽出
部に連結して配設され抽出残留物を溶媒抽出部を密閉し
ながら排出せしめうる排出部とからなる藻類の成分抽出
装檀にある。

以下、図面を参照しつつ本発明をさらに詳述するが、第
１図は本発明の成分抽出方法を実施する場合の各過程を
説明するためにブロック系統図、第２図は第１図のブロ
ック系統に対応して本発明方法を実施する場合の本発明
に係る成分抽出装置の一実施例を示した縦断面図、第３
図は本発明方法及び装置による細胞破裂以前の簾体の状
態を写真で示した拡大正面図、第４図は同破裂後の簾体
の状態を写真で示した拡大正面図である。第１図におい
て１は簾体を機械的に圧縮するかそれに加えて高気圧状
態にして、高圧圧縮して高密度に圧縮化する圧縮ブロッ
クであり、２は常圧か少なくとも圧縮ブロック１の圧力
状態よりもかなり低い圧力状態におかれ、圧縮後の簾体
が送られて細胞破裂をなさしめる膨張ブロック、３は細
胞破裂された藻体が送られて溶媒に接触或は浸簿され成
分抽出が行われる溶媒抽出ブロック、４は成分抽出され
た溶媒が濃縮され、抽出液として貯留される抽出液貯留
ブロック、５は抽出液中の溶媒を蒸発させ、環流冷却器
を介して冷却凝縮した溶媒を溶媒抽出ブロック３へ戻す
環流ブロックである。

従って、本発明方法によれば、適宜送り込み方法によっ
て圧縮ブロック１に送り込まれた成分抽出を行うべき藻
体は、たとえば機械的な押圧力、好ましくはそれに加え
た液化炭酸ガスなどの送気圧、さらには該送気圧単独に
よって、１０〜２００気圧／地好ましくは２０〜３５気
圧ノが程度の高圧状態として高度な圧縮状態とする。

この際圧縮される漠体の圧縮度をよくし、圧解状態を維
持せしめると共に細胞内に水分を浸透させるために適度
な水分を加え、１５〜３５％好ましくは２５％程度の含
水状態とする必要があるが、これによって藻体は高度に
圧縮されると共に、成分変質が行われない状態としての
１０〜２８０ｑｏの温度状態におかれる。尚、上記圧縮
圧力が小さい場合には後述の細胞破裂が生ぜず、大きす
ぎると有価物の素成分が変質したり、燃焼してしまう。
そこでこの状態から上記機械的圧力、送気圧等を瞬時に
取除くか、圧縮状態の漠体を上記加圧力よりもかなり低
い圧力、たとえば常気圧程度の状態におかれた部分に瞬
時に移送するかなどして、膨張ブロック２の段階に薮体
をおく。これによって高圧縦状態の藻体は低圧下に瞬間
的に解放されるので、組織部分での膨張破壊が行われる
と同時に、細胞自体において、その部分に存在する水分
による蒸気圧、或は内部に溶存する０２，Ｎ２等による
ガス圧「 さらには細胞内応力等が作用して、セルロー
ス質から成る強靭な細胞壁の破壊が行われ、本釆の袋状
構造が膨張破裂して細胞破裂の現象を呈する。従って、
この段階で藻体は組織破壊が行われると共に、さらにそ
れらにおける細胞破裂で、組織体部分に存在する物質に
細胞内の原形質分が直接的に混在する状態となる。この
ようにして行われた細胞破裂の前後における細胞の状態
は、たとえば第３図、第４図で示したアオサの顕微鏡に
よる拡大写真の如くなる。即ち、第３図においてはアオ
サの細胞が規則的に整列した状態が明らかに見られ、第
４図においては各細胞壁が破裂分散し、細胞内原形質分
が裸出混在した様子がはっきりと見られる。こうして細
胞破裂が行われた藻体は、溶媒抽出フロック３に送られ
ることによって溶媒に接触或は浸潰され、たとえば１時
間程度かけて溶媒中に藻体の成分を抽出させる。

この溶媒抽出においては、たとえば溶媒を水とした場合
には藻体成分中の蛋白、ミネラル、ビタミン、カロチノ
ィド等が溶解抽出され、液化炭素を用い・た場合にはア
ミノ酸、有機酸、ビタミン等が、炭化水素を用いた場合
には抗菌性物、脂質、ビタミン等が、アルコール類を用
いた場合にはアミノ酸、ビタミン、カロチ／ィド、有機
酸、マンニツト等が、さらに液化アンモニアを用いた場
合にはマンニツト等がそれぞれ抽出され得る。このよう
にして成分抽出された抽出液は、抽出液貯留ブロック４
に溜められると共に、溶媒は蒸発させられて環流ブロッ
ク５により冷却或は加圧することにより液化され、再び
溶媒抽出ブロック３に戻される。而して、成分抽出され
た抽出液は適宜炉過、濃縮等を行い、さらに化学、及び
物理的方法によって成分分離を行って所望の成分を折出
、生成せしめる。

尚、成分抽出を行った後の残留物は適宜収集し飼料、肥
料等に再利用する。

次いで、本発明方法を実施する場合に使用される本発明
に係る菱鷹を、第２図に示した一実施例によって以下説
明する。

１川ま圧縮装置で、一端上部には原料投入用のホッパ−
１１が配設されると共に、該端部側面にはモーター１２
が取付けられている。

又池端は順次径が縮小されて４・径の放出口１３を形成
しており、内部には第一移送機構を構成するねじコンベ
ァ１４が配設され、その一端は上記モーター１２に連結
していると共に、その他端は上記放出ロー３に達してい
る。１５は上部中央部に設けられた給水及び溶媒注入口
である。

１６は膨張室で、放出口１３に接続され一端は開放して
いる。

１７は溶媒抽出装置で、一端は開放して膨張室１６に連
結され、該端部下方は開口して抽出液取出口１８を形成
していると共に、該取出口１８の上部にはステンレスな
どから成る絹１９が配設されている。

又他方端上部には溶媒環流用の公知の冷却環流装置２０
が設置され、下部には残留物排出口２１が設けられてお
り、該端部側面にはモーター２２が取付けられている。
又内部には一端が膨張室１６に設けられた軸受部２３に
支承され、他端がモーター２２に連結されて第二移送機
構を構成するねじコンベア２４が配段されている。尚、
溶媒抽出装置１７は、抽出液取出口１８側に対し排出口
２１側がや）高くなるように煩斜せしめてある。２５は
抽出液貯留槽で、上部が溶媒抽出装置１７の抽出液取出
口１８に連結して密閉されている。

２６は排出装置で、たとえば４枚の羽梶から成る回転密
閉機構２７で構成されている。

２８は熱交換装置で、熱媒体が圧縮装置１０の縮小径部
から放出口１３及び膨張室１６にかけての外壁上に巻か
れ又貯液槽２５の下部外壁上にも巻かれたパイプ２９、
及びその途中に配設されたポンプ３０‘こより構成され
ている。

従って、このように構成された本願に係る成分抽出装置
によれば、原料の含水率２０％前後の簾体３１が、まず
ホツパー１１から投入されることによりねじコンベア１
４によって移送され、途中給水口１５より適宜給水を受
けながら２５％程度の含水状態とされると共に、順次装
置内径が縮４・されることにより圧縮されて、最終的に
放出口１３の部分においては、２０〜３５気圧／仇程度
の高度の圧縮状態とされる。

この高圧縦状態の湊体３１は、続いて移送圧縮される藻
体によって放出口１３から瞬間的に膨張室１６内に放出
される。膨張室１６は常圧におかれているので、この時
藻体３１は前述の如く細胞破裂現象を呈し、原形質を裸
出した状態の薮体３１′となる。次いで、細胞破裂され
た薮体３１′はねじコンベア２４によって順次移送され
るが、一方、予め抽出液貯留槽２５に入れられた溶媒が
図示しないヒーターによって蒸発し、冷却環流装置２０
‘こよって環流されて溶媒抽出装置１７内に戻され、内
部懐斜面を通り貯留槽２５に向けて流れるので、この間
に藻体３１′の成分は溶媒に溶出し、ねじコンベア２４
の一端から池端までの移送時間を、たとえば１時間程度
となるように、送り速度、長さ等を適宜に設定しておけ
ば、所定の成分抽出は十分に行われる。この抽出作用を
なした抽出液３２は溶媒抽出装置１７の煩斜最下部で、
網１９を通り貯留槽２５に溜められる。ところでこの貯
留槽２５には、熱交換装置２８のヒーター用パイプ２９
が巻かれており、藻体３１が放出口１３直前で高度に圧
縮される際に生じる熱を放出口１３付近で吸収し、その
熱を放出利用するようにしてあるので、貯留槽２５は装
置運転中はこの熱交換作用で常時加熱されている結果、
抽出液３２中の溶媒は再び蒸発して、還流装置２０を介
して再度液化され、溶媒抽出装置１７内に戻される。以
後上述作用が繰返され、貯留槽２５には濃縮された成分
の抽出液３２が溜められる。抽出液３２は適宜取出し、
炉過、濃縮等を行い所望の成分を折世、生成せしめる。
尚、成分抽出されて溶媒抽出装置１７の最終端まで送ら
れた藻体３１′は残留物３１ｒとして排出菱贋２６から
外部へ排出回収される。ところで、上述装置において膨
張室１６は特に改めて設ける必要はなく、溶媒抽出装置
に直接的に連結してもよく、又必要に応じ膨張室１６、
溶媒抽出装置１７には適宜圧力調整装置を取付けるよう
にしてもよい。

又、ねじコンベア１４の前半部及びねじコンベア２４は
、ベルトコンベアなど他の移送機構であってもかまわず
、ねじコンベア１４の後半圧縮部は順次送りピッチをつ
めるようにしてもよい。さらに抽出液貯留槽２５の加熱
は、熱交換装置２８によらずとも別体のヒーターのみに
よってもよく、それらを併用してもかまわず、排出装置
２６は二重開閉シャッター式としてもよい。又採集直後
の滋体を安全弁のある当該装置に入れて抽出する装置な
ど、本発明装置は上述構成に限定されるものではない。
次に実際に上述の如き装置によって細胞破裂処理を行っ
た薬体と、細胞破裂が行われていない単なる粉砕状態の
簾体とを、同一抽出操作にかけた場合の差位を示すため
の比較実験結果例を以下に示す。

実験例 １ 乾アオサ６ｋｇを上述装置によって細胞破裂処理させ、
その１００夕を家庭用ミキサで粉砕し、その１０夕を採
取。

又、未処理の乾アオサを同様にミキサで粉砕し１０夕を
採取。両者にそれぞれ５．０奴のアルコールを加え、環
流冷却器付フラスコにより、水浴上で１時間沸騰抽出を
行う。冷却後、ブフナー漏斗で吸引炉過し、炉液を５０
０の【三角フラスコ中に保存する。このようにして得た
炉液において、細胞破裂処理済みのものは、クロロフィ
ルの溶出によると思われる強い緑色（ほぼ黒色）を示す
のに対し、禾処理のものは遥かに薄い緑色を呈するにと
どまる。されにこれを定量的に示すため、アオサに含ま
れる葉緑素のうち、クロロフィルａを代表物質として分
光学的に示すと次の如くなる。即ち、上記両炉液のそれ
ぞれ０．５の上をガラス製シャーレに滴下し、開放して
１時間常温放置しアルコールを輝散させる。

次いでこれにエーテル５の‘を加え、直ちにシャーレの
蓋をし、クロロフィルａを含む溶質成分が完全に溶けた
と思われる頃（約１〜２分後）、エーテル溶液をキュベ
ットに移し、直ちに６６仇ｍの波長で比色操作（吸光度
側定）を行う。その結果は第１表に示す如く、細胞破裂
処理を行ったものの方が遥かに大きな吸光度を示し、溶
出量の大であることが判明する。この場合の抽出倍率は
約４．４１となる。第１表 実験例 ２ アサクサノリ９夕をエタノール１８０の【を用いて、８
５ｏｏの水浴上で１時間環流冷却器付のフラスコで抽出
し、抽出液を減圧濃縮後炉過、最終的にエタノールで１
６０私とする。

以上の操作は細胞破裂を行ったものと未処理のものにつ
いてそれぞれ並行して行う。次いで両エタノール溶液の
各１叫を時計皿上に滴下、室温でアルコールを輝散させ
た後、それぞれｌｏｗ‘のェチルコｃーテルを注ぎ試験
管に漏斗を用いて流し込み、アオサの場合と同様６６仇
ｍで比色する。その結果は第２表の如くなり、やはり細
胞破裂処理を行ったものの方が高い光学密度となり、抽
出物の多いことが示された。この場合の抽出倍率は約４
．２５となる。第２表 この実験においては、アサクサノリがクロロフィルａの
みならず、紅藻色素であるフィコェリスリン、フィコシ
アンを含むため５６別ｍ、６１則ｍの吸収をみたが、や
はり４倍前後の光学密度の増大が観測された。

実験例 ３ マコンプ６ｋ９を用い、前例と同様に細胞破裂を行い、
禾処理のものと比較した。

この場合両者とも前例とは異なり、特に粉砕することな
く、常法に従ってアルギン酸の抽出を行った。簡単に操
作過程を示すと、原料海藻−０．２５％炭酸ソーダ処理
−水洗−０．５％塩酸処理−水洗−抽出（１％炭酸ソー
ダ、６５〜７０℃、１時間）−稀釈ーアルギン酸ゲル折
出（０．０解きの１０％硫酸添加）−脱水漂白一中和（
当量の炭酸ソーダによる）−分離−乾燥−アルギン酸ソ
ーダとなる。この抽出結果を比較したところ、第３表で
示す如く細胞破裂処理を行ったものの方がよい収率を示
した。この場合、クロロフィルａを示標とした前記実験
例の場合に比し、細胞破裂処理による収率の増加が顕著
でないのは、クロロフィルａの場合は細胞内にあった葵
緑体から抽出されるのに対し、アルギン酸の場合は細胞
壁そのものに存在するために、細胞壁の破壊、非破壊の
如何は大きな影響を与えないためであると考えられる。
第３表 以上の如く、本発明方法及び装置によれば、藻類の成分
抽出操作に先立って藻体を機械的に強制圧縮、解放する
ことによってその細胞破裂を行わしめるようにしたので
、細胞内の原形質成分をも含めて、藻類の成分抽出を確
実に極めて効率よく、極めて容易に行いうろこととなり
、又その抽出操作も時間的に継続して連続的に行うこと
もできるもので、工業的な規模での処理操作が可能とな
り、これらによる個々の成分単離によって、それぞれ別
個の用途での利用が計られ、従来藻類に対して認識され
なかった面をも含めて、藻類全体としての高度の利用を
計ることができるという特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の成分抽出方法を実施する場合の各過程
を説明するためのブロック系統図、第２図は第１図のブ
ロック系統に対して本発明方法を実施する場合の本発明
に係る成分抽出装置の−実施例の縦断面図、第３図は本
発明方法及び装置による細胞破裂以前の藻体の状態を写
真で示した舷大正面図、第４図は同破裂後の藻体の状態
を写真で示した拡大正面図である。 １０・・…・圧縮装置、１２，２２・…・・モーター、
１３……放出口、１４，２４……ねじコンベア（移送機
構）、１６・・・・・・膨張室、１７・・・・・・溶媒
抽出装置、２０・・・・・・冷却環流装置、２５・・・
・・・抽出液貯留槽、２６・・・・・・排出装置、２８
・・・・・・熱交換装置、３１，３１′，３１〆・・・
・・・簾体。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 送り込まれる藻体を機械的に順次連続して強制圧縮
   せしめると共にその圧縮化最終段階で順次連続して低圧
   部に瞬間的に解放せしめて藻体の細胞壁を破裂させ、次
   いで該細胞破裂した藻体を順次溶媒に接触或は浸漬する
   ことによつて上記溶媒に細胞内成分をも抽出せしめる一
   方、密閉状において残留物を順次排出せしめるようにし
   たことを特徴とする藻類の成分抽出方法。 ２ 藻体移送用の第一ねじコンベアの移送先端部を順次
   縮径形成すると共に該先端部側に小径の放出口を形成し
   た機械的強制圧縮部と、該放出口に続く解放空間を有す
   ると共に溶媒と接触しうるように配設した第二ねじコン
   ベアによつて順次藻体の成分抽出を行わしめる溶媒抽出
   部と、上記溶媒抽出部に連結配設された加熱溶媒の蒸発
   分を冷却環流せしめる溶媒環流部と、上記溶媒抽出部に
   連結して配設され抽出残留物を溶媒抽出部を密閉しなが
   ら排出せしめうる排出部とからなることを特徴とする藻
   類の成分抽出装置。