植物から有用成分の抽出方法

質問

ネットなどを見てると、「○○にはリグニンが含まれる。」「○○に含まれるソラニンは・・・」等植物に含まれる物質（たんぱく質？）に関する記述をみるのですが、それに関していくつか素人質問させていただきます。

１．サンプルから特定の物質を抽出するにはどのような方法を用いているのですか。植物に含まれる量は微量だと思うので、大量の葉っぱ等を採取、ミキサーで粉砕して何かの処理をしているのでしょうか。
２．抽出した物質がその物質であるということはどうやってわかるのですか。分子の構造モデルを見たりしますが、なぜ、そのような構造になっているとわかるのでしょうか。X線か発光分析などをするのでしょうか。
３．植物には複数の高分子成分が含まれていると思うのですが、不純物との分離はどのようにしてするのでしょうか。
４．抽出した物質というのは肉眼でみることができるのですか（最終的に結晶か何かの形になるのでしょうか）。

例えばワサビは独特の辛さがしますが、この成分を抽出し、何であるかを特定するまでの過程を例にとってご説明いただくとありがたいです。

私は金属物理を仕事で少々やっておりますので、XRD,XPS、SEM等の分析に関しては原理等はわかっておりますが、植物・生物学・有機化学・その分析技術に関してはまったくの素人です。

回答No.1

usokoku · ベストアンサー

1.複数の方法があって、どれか収率の良い物を最後には選択して使うという方針なので、どく低の方法はありません。
煮だし(なべでぐつぐつ煮る)、駅に溶け出すか、きちゅうに飛ぶか(加熱香気)。前者ならばエーテルちゅうしつ、後者ならば水蒸気上流。
まれに水面に浮く場合には、掬い取る
圧搾。プレスで潰して搾り取った汁について(以下上記液と同じ)
ヘットスペース。密封して、表面のガス成分を分離。乾燥お茶のこうき成分テアニンの分析に使われます。
そのままエーテルちゅうしつ。煮沸温度に耐えられない場合など熱変質しやすい場合に使います。低温に耐えるのであれば、いったん冷凍し、徐々に解凍、凍結・解凍によって細胞膜を破壊し中の成分を取り出しやすくします。
じっくり時間をかけた凍結と解凍は、農薬などの分析に使われます。

2.今はエーテルちゅうしつ液をカラムクロマトあたりでちょっと精製して、ガスマスをかけます。すると、大体の有機物(臭い成分程度の分子量)の主成分は分離され特定可能です。
ただ分量が少ない成分は、まず無理です。構造については、マススペクトルの解析方法を見てください。
3.煮だし等の分離で高分子はかなり除去されます。圧搾の場合、カラムクロマトでかなり除去家のう(うまく分かれるカラムを使用する)です。
4.相手次第出す。常温で固体で、十分な分量があれば結晶がえられますが、常温で液体の場合には結晶は得られません。
わさびの臭い成分は、揮発性なので、ガスです。気体なので、結晶構造の特定は大量に合成して低温で凍結凝固させて、その状態でX線をあてて(液体窒素温度で冷却しながらX線解説を取れる装置がある)分光したのだろう、ときいていてます。

参考文献は
農薬の分析の方法がJASのどこかに書いてあるので、その前処理の部分を見つけてください。カらむくろまと等も出ていたはず。実際に何を摘めるかというと製造メーカーのカタログを見ることになるかと思います。
臭い成分は、「加熱香気」の研究が進んでいるので香料関係の本、香料辞典だったかな、に書いて合ったかと思います。

わさびの場合
わさひを徐々に冷凍。どう冷凍物を時間をかけて解凍。
ミキサー(家庭用のミキサーと思ってください。機械代修理代がやすいので)ですりつぶす。
フラスコの中に水と入れてぐつぐつ煮る。このときに出た水蒸気を冷却し集める。運が良ければ(臭い成分が十分な分量あるならば)、水と香油に分かれます。
香油成分をエーテルちゅうしつして(分量が少なくて手で取り出せない)、1ul程度をシリンジで取り、カスマスに書ける。
カスマスのスペクトルから、成分を特定。
結晶構造の特定などは合成したもので。今は立体合成が比較的簡単にできるようになったので、天然物からの生成物を直接使うことはすくないです。せいぜい比較に使う程度です。

お礼

ありがとうございます。具体的なイメージが持てました。分析方法もネットで勉強してみます。

回答No.2

usokoku

ひとつ忘れていました。
わさびの例のように、精製しないで直接ガスマスをかけると、カラムが汚れます。
ガスマスの管理者にいやみたらたらに罵倒されながら、カラムの空焼きをしたりして掃除する作業が残っています。
空焼きをすると劣化する場合もあり、必要に応じてはカラムの交換になります。