Der Knoblauch (Allium sativum L.) spielte seit jeher bei den Völkern der mittleren Breitengrade eine wichtige Rolle, zuerst und bis heute noch als Gewürz- und Nahrungsmittel, später auch als Heilmittel; näheres darüber findet sich in einer geschichtlichen Abhandlung von A. Stoll und E. Seebeck in Scientia Pharmaceutica 18 (1950), 61.
Als Volksheilmittel wurde der Knoblauch früher bei den verschiedensten Krankheiten verwendet, jedoch verringerte sich der breite Indikationenkreis bis in jüngerer Zeit nach und nach, so dass er nun hauptsächlich Erkrankungen des Magendarmtrakts umfasst. Heute werden Knoblauch und Knoblauchpräparate insbesondere bei infektiösem Darmkatarrh jeglicher Genese, bei rein nervös bedingtem Durchfall und bei Gärungsdyspepsien und der damit einhergehenden Verstopfung verwendet.
Mit der wissenschaftlichen Erforschung des Knoblauchs und seiner Wirkstoffe befassten sich während mehrerer Jahrzehnte viele Apotheker, Chemiker und Pharmakologen. Schliesslich gelang es A. Stoll und E. Seebeck, den Alliin genannten Hauptwirkstoff in reiner Form zu isolieren und seine Struktur aullzuklären. Das Alliin, oder (+)-S-Allyl-Lcystein-sulfoxyd, ist eine Aminosäure der folgenden Formel:
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Es ist auch bekannt, dass unverletzte Knoblauchzinken nur sehr schwach riechen, dass aber ein intensiver Knoblauch geruch auftritt, sobald sie zerschnitten oder zerrieben werden.
Träger des typischen Geruchs ist das Allicin, ein Abbauprodukt des Alliins, das sich aus dem genuinen Wirkstoff unter der Einwirkung eines im Knoblauch enthaltenen Enzyms (Alliinase) äusserst rasch bildet. Der Abbau kann durch folgendes Reaktionsschema zusammengefasst werden:
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Das Alliin stellt aus folgenden Gründen (A. Stoll, loc.
cit.) zweifellos einen bemerkenswerten Naturstoff dar: a) enthält als Baustein das Cystein, eine lebenswichtige Aminosäure; b) der Schwefel liegt darin in chemisch reaktionsfähiger Form vor; c) der Sulfoxydgruppe wegen ist es ein kräftiges Oxydationsmittel; d) der enzymatische Abbau liefert interessante Spaltprodukte, darunter vor allem das Allicin. das sich nebst dem erwähnten charakteristischen Geruch durch ausgeprägte antibakterielle Eigenschaften auszeichnet.
Es sind daher bereits verschiedene Methoden vorgeschlagen worden, um Knoblauchpräparate herzustellen, in welchen das Alliin nicht schon während des Herstellungsvorganges enzymatisch abgebaut wird, und hierauf auch bei längerer Lagerung in seiner natürlichen Form erhalten bleibt. Diese Methoden beruhen meistens auf der Zerstörung der Alliinase durch Hitzeeinwirkung.
Unter anderem kann man (Schweizer Patentschrift Nummer 425 087) so verfahren, dass die unverletzten Knoblauchzinken mit Wasserdampf behandelt und hierauf getrocknet werden. Die Wasserdampfbehandlung soll vorzugsweise 12 bis 15 Minuten dauern, da sich eine längere Erhitzung infolge der Hitzeempfindlichkeit des Alliins sehr nachteilig auswirkt. Im erhaltenen Präparat lässt sich ein Alliingehalt von etwa 90% - bezogen auf die eingesetzte Menge frischen Knoblauchs nachweisen. Allerdings stellt dieser hohe Gehalt einen Maximalwert dar, welcher nur im Laborversuch erreicht werden kann; bei der Herstellung in industriellem Massstabe, z. B.
mit einem Ansatz von 20 kg Knoblauch, liegt der Alliingehalt des Präparates zwischen 70 und 80%. Ausserdem ergeben sich beim Schneiden und Trocknen grösserer Ansätze gewisse technische Schwierigkeiten, da die Knoblauchzinken vom Wasserdampf sehr stark erweicht werden.
Es wurde nun ein Verfahren gefunden, das sich als schonender und dem Alliingehalt zuträglicher erweist und sich auch im industriellen Massstab ohne Einbusse an Wirkstoff und ohne Schwierigkeiten durchführen lässt. Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren, welches die Herstellung von stabilisiertem Knoblauchpulver hohen Wirkstoffgehaltes ermöglicht und dadurch gekennzeichnet ist, dass man unverletzte Knoblauchzinken während 20 bis 30 Minuten in siedendem Wasser hält, wobei eine chemische Inaktivierung der Allinase erfolgt, und die Zinken hierauf schneidet, trocknet und vermahlt.
Dass die durch die Behandlung mit siedendem Wasser hervorgerufene, irreversible Inaktivierung der Alliinase auf einem chemischen, zwar nicht näher abgeklärten, aber sehr wahrscheinlich aus einer Hydrolyse bestehenden Vorgang beruht, darf auf Grund folgender Ergebnisse angenommen werden.
Zunächst lehrt R. Abderhalden (Klinische Enzymologie, 1958, Seite 11), dass die Inaktivierung von Fermenten durch Kochen ihrer Lösungen auf der Zerstörung ihrer Eiweisskomponente beruht. Nach F. Leuthardt (Lehrbuch der physiologischen Chemie, 14. Auflage, 1961, Seite 180) anderseits: In einigen Fällen dissoziiert die Wirkungsgruppe sehr leicht ab, und es besteht ein Gleichgewicht zwischen Wirkungsgruppe, Fermentprotein und wirksamem Ferment .
Dass durch Temperaturerhöhung jede Reaktion, z. B. Dissoziation oder Hydrolyse, beschleunigt und der Gleichgewichtszustand verschoben wird, braucht hier keine besondere Erwähnung.
Insgesamt folgt daraus, dass Wasser bei Siedetemperatur durchaus als chemisches Reagens gegenüber Proteinen zu werten ist und ferner, dass die anzunehmende Reaktion - ob nun Hydrolyse oder Dissoziation - im ungeordneten Zustand der Peptidkette, wie er bei einer Temperatur von 100 C eben vorliegt, besonders leicht erfolgen soll. Man darf also annehmen, dass die erwähnte irreversible Inaktivierung der Alliinase die Folge einer chemischen, wahrscheinlichst hydrolytischen Veränderung der Molekel ist.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens beschrieben.
Die frischen Knoblauchknollen werden - manuell oder maschinell - zu Zinken aufgesprengt und während 20 bis 25 Minuten in siedendem Wasser gehalten. Es soll darauf geachtet werden, dass die Zinken nicht verletzt werden, und ferner, dass sie nicht etwa an der Wasseroberflöche schwimmen, sondern effektiv im Wasser eintauchen, was z. B. durch ein unter der Wasseroberfläche angebrachtes Gitter leicht erreicht werden kann. Die Zinken bleiben prall und relativ hart, so dass das darauffolgende Schneiden auch bei grösseren Ansätzen keinerlei Schwierigkeiten bietet; dazu kann man beispielsweise eine Messerschneidmaschine verwenden.
Bei der Trocknung wird man möglichst schonend vorgehen, um nicht nur das relativ empfindliche Alliin, sondern auch die anderen im Knoblauch vorkommenden Wirkstoffe und Wert stoffe, insbesondere Vitamine und Kohlehydrate (Sinistrin), nicht zu beschädigen; als besonders geeignet hat sich die Trocknung in einem Luftstrom erwiesen. Schliesslich wird das erhaltene Material feinst vermahlt.
Das Verfahren lässt sich ohne weiteres in kontinuierlicher Arbeitsweise durchführen und eignet sich deshalb zur Anwendung im industriellen Massstab besonders gut. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass die Knoblauchzinken nicht zuvor gewaschen werden sollen; dadurch entfällt ein zusätzlicher, bei den früheren Methoden und auch bei der oben geschilderten Wasserdampfmethode notwendiger Arbeitsvorgang.
Im Vergleich zu den bisher bekannten Methoden zeichnet sich aber das neue Verfahren vor allem durch den sehr hohen, praktisch quantitativen Alliingehalt des erhaltenen Knoblauchpulvers aus. Schon die gegenüber der Farbe des verwendeten Ausgangsmaterials unveränderte Farbe des Pulvers deutet darauf hin, dass sämtliche Wirkstoffe und Inhaltsstoffe noch in genuiner Form vorliegen; bei der oben näher besprochenen Methode kann man hingegen immer eine gewisse Verfärbung des Endproduktes beobachten. Die Unversehrtheit der Wirkstoffe lässt sich übrigens durch Bestimmung des Alliingehaltes beweisen: er beträgt in der Tat mindestens 95 % - bezogen auf den Alliingehalt im frischen Knoblauch'und dies nämlich auch bei Durchführung des Verfahrens in industriellem Massstab oder in kontinuierlicher Arbeitsweise.
Nach monatelanger Lagerung des Knoblauchpulvers unter normalen Temperaturbedingungen und in trockenem Zustand lässt sich keine merkliche Abnahme des Alliingehaltes feststellen.
Es war jedoch nicht vorauszusehen, dass das erfindungsgemässe Verfahren sich gegenüber der bereits erwähnten Wasserdampfmethode als schonender erweisen würde, wird noch die Zerstörung oder Inaktivierung des Enzyms in beiden Fällen bei vergleichbaren Temperaturen bewirkt.
Die quantitative Bestimmung des Alliins im Knoblauchpulver erfolgt am besten dadurch, dass man das Pulver in Wasser aufschlämmt und die erhaltene Suspension mit einer aus frischem Knoblauch gewonnenen Enzymlösung versetzt; es entstehen dabei Allicin, Brenztraubensäure und Ammoniak. Nach 30 Minuten stehen bei Raumtemperatur kann man entweder das Ammoniak, z. B. nach der Methode von Folin, oder die Brenztraubensäure, z. B. durch Ausfällung mit 2,4-Dinitro-phenylhydrazin, bestimmen. Bei den Kontrollversuchen mit frischem, unbehandeltem Knoblauch werden die gleichen Methoden angewendet; selbstverständlich er übrigt sich dann der Zusatz einer ad hoc hergestellten Enzymlösung, durch Vermahlen oder Verreiben der Zinken bewirkt man direkt die. enzymatische Spaltung in der Droge.
Im erhaltenen Präparat ist die volle pharmakologische Wirkung des Alliins und der anderen im Knoblauch vorkommenden Wirkstoffe gewährleistet. Zudem wird es durch das Verfahren zum ersten Male möglich, ein Knoblauchpräparat nicht nur von konstantem, sondern noch von bekanntem, genau eingestelltem Alliingehalt herzustellen. Das Pulver ist völlig geschmackslos und geruchlos und bewirkt keine abnorme oder unangenehme Schweissabsonderung; daher kann es von jedem Patienten, auch über eine längere Zeitdauer, anstandslos eingenommen werden. Überdies hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass das neue Knoblauchpräparat eine milde laxative Wirkung eigener Prägung entfaltet, indem der Stuhl zwar geformt, aber weich abgegeben wird. Diese eigenartige Wirkung ist nicht nur allgemein gesehen von Vorteil, sondern vor allem bei hartem Stuhlgang und bei Hämorrhoidleidenden.
Das Knoblauchpulver kann für die therapeutische Anwendung in die üblichen Verabreichungsformen, wie Tabletten, Dragees und Kapseln, mittels bekannter Hilfsstoffe gebracht werden.
Die Indikationen des Präparates umfassen die akute und chronische Dysenterie (Ruhr) und die chronische Amöbenruhr, die akute und chronische Gärungsdyspepsie, die Magenund Darminfektionen, die organisch bedingten Magendarmspasmen (Hyperperistaltik), die Hypersekretion von Verdauungssäften, sämtliche Arten der Diarrhoe, die nervösen und phychogegen Darmspasmen, die funktionell bedingte Verstopfung, den chronischen Laxantienmissbrauch, die unregelmässigen Stuhlgewohnheiten, die Colitis ulcerosa, den Morbus Crohn, die Colica mucosa, ferner Symptome wie Flatulenz, Blähungen, Völlegefühl, Aufstossen, Gaskoliken und Übelkeit, die Verwendung als Anthelminticum gegen Oxyuren und Ascariden und während oder nach der Einnahme von Antibiotica.
Vorzugsweise wird das Präparat nach jeder Mahlzeit eingenommen.
Die folgenden Beispiele sollen die Durchführung des Verfahrens erläutern.
Beispiel 1
100 kg frische Knoblauchknollen werden auseinandergesprengt und die unverletzten Zinken in einen Kessel mit einem Inhalt von 300 Liter siedendem Wasser unterhalb eines unter der Wasseroberfläche befestigten Eisengitters gegeben. Nach Eintauchen des Knoblauches wird das Wasser während 23 Minuten auf Siedetemperatur gehalten und der Knoblauch dann sofort herausgenommen und in einem Luftstrom bei Raumtemperatur abgekühlt. Hierauf werden die Zinken in einer Messerschneidmaschine geschnitten, in einem Luftstrom bei 40 bis 50 C getrocknet und gemahlen. Es werden etwa 30 kg Knoblauchpulver erhalten.
Die Alliinbestimmung zeigt einen Gehalt von 96 %, bezogen auf den Alliingehalt desselben frischen, aber unbehandelten Knoblauchs.
Beispiel 2
In grosstechnischer Arbeitsweise wird folgendermassen vorgegangen. Die Knoblauchknollen werden maschinell zu Zinken aufgesprengt, wobei darauf zu achten ist, dass die Zinken nicht verletzt werden. Mit Hilfe eines Förderbands werden die Zinken durch einen mit siedendem Wasser gefüllten Tunnel geleitet; die Fördergeschwindigkeit wird so geregelt, dass die Verweildauer vom Zeitpunkt des Eintauchens ins Wasser bis zum Austritt aus dem Tunnel 20 Minuten beträgt.
Das Förderband mit dem stabilisierten Knoblauch wird durch eine Messerschneidmaschine und hierauf durch einen Luftstromkanal mit einer Temperatur des Luftstromes von 40 bis 50 C geführt. Anschliessend wird das trockene Material gemahlen.
Garlic (Allium sativum L.) has always played an important role among the peoples of the middle latitudes, first and still today as a spice and food, later also as a remedy; more details can be found in a historical treatise by A. Stoll and E. Seebeck in Scientia Pharmaceutica 18 (1950), 61.
As a folk remedy, garlic was previously used for a wide variety of diseases, but the broad range of indications has gradually narrowed until recently, so that it now mainly includes diseases of the gastrointestinal tract. Today, garlic and garlic preparations are used especially for infectious intestinal catarrh of any origin, for diarrhea caused by nervousness and for fermentation dyspepsia and the associated constipation.
For several decades, many pharmacists, chemists and pharmacologists have been involved in scientific research into garlic and its active ingredients. Finally, A. Stoll and E. Seebeck succeeded in isolating the main active ingredient, called Alliin, in pure form and clarifying its structure. The alliin, or (+) - S-allyl-lcysteine-sulfoxide, is an amino acid of the following formula:
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It is also known that uninjured garlic prongs have a very faint odor, but that an intense garlic odor occurs as soon as they are cut or ground.
The carrier of the typical odor is allicin, a breakdown product of alliin, which is formed extremely quickly from the genuine active ingredient under the action of an enzyme (alliinase) contained in garlic. The degradation can be summarized by the following reaction scheme:
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The Alliin provides for the following reasons (A. Stoll, loc.
cit.) is undoubtedly a remarkable natural product: a) contains cysteine, a vital amino acid, as a building block; b) the sulfur is present therein in a chemically reactive form; c) because of the sulfoxide group it is a powerful oxidizing agent; d) the enzymatic degradation yields interesting cleavage products, including above all allicin. which, in addition to the characteristic smell mentioned, is characterized by pronounced antibacterial properties.
Various methods have therefore already been proposed for producing garlic preparations in which the alliin is not enzymatically broken down during the production process and is then retained in its natural form even after prolonged storage. These methods are mostly based on the destruction of the alliinase by the action of heat.
Among other things, one can proceed (Swiss patent specification number 425 087) in such a way that the uninjured garlic prongs are treated with steam and then dried. The steam treatment should preferably last 12 to 15 minutes, since prolonged heating has a very disadvantageous effect due to the heat sensitivity of the alliin. An alliin content of around 90% - based on the amount of fresh garlic used - can be detected in the preparation obtained. However, this high content represents a maximum value which can only be achieved in laboratory tests; in manufacturing on an industrial scale, e.g. B.
with a batch of 20 kg of garlic, the alliin content of the preparation is between 70 and 80%. In addition, when cutting and drying larger batches, certain technical difficulties arise, as the garlic prongs are very much softened by the steam.
A process has now been found which has proven to be gentler and more beneficial to the alliin content and which can also be carried out on an industrial scale without loss of active ingredient and without difficulty. The subject of the invention is therefore a process which enables the production of stabilized garlic powder with a high active ingredient content and is characterized in that uninjured garlic tines are kept in boiling water for 20 to 30 minutes, whereby the allinase is chemically inactivated and the tines are then cut, dries and grinds.
It can be assumed on the basis of the following results that the irreversible inactivation of the alliinase caused by the treatment with boiling water is based on a chemical process that has not been clarified in detail, but very likely consists of hydrolysis.
R. Abderhalden (Klinische Enzymologie, 1958, page 11) initially teaches that the inactivation of ferments by boiling their solutions is based on the destruction of their protein components. According to F. Leuthardt (textbook of physiological chemistry, 14th edition, 1961, page 180) on the other hand: In some cases the active group dissociates very easily, and there is a balance between the active group, ferment protein and active ferment.
That every reaction, e.g. B. Dissociation or hydrolysis, accelerated and the state of equilibrium is shifted, needs no special mention here.
All in all, it follows that water at boiling temperature is definitely to be assessed as a chemical reagent against proteins and, furthermore, that the reaction to be assumed - whether hydrolysis or dissociation - is particularly easy in the disordered state of the peptide chain, as it is at a temperature of 100 C. should take place. One can therefore assume that the aforementioned irreversible inactivation of alliinase is the result of a chemical, most likely hydrolytic change in the molecules.
A preferred embodiment of the method is described below.
The fresh garlic bulbs are broken open into tines - manually or by machine - and kept in boiling water for 20 to 25 minutes. Care should be taken that the prongs are not injured, and also that they do not swim on the water surface, but are effectively immersed in the water, which z. B. can be easily reached by a grille mounted under the water surface. The tines remain firm and relatively hard, so that the subsequent cutting does not present any difficulties even with larger approaches; a knife cutting machine can be used for this purpose.
When drying, one should proceed as gently as possible so as not to damage not only the relatively sensitive alliin, but also the other active ingredients and valuable substances found in garlic, especially vitamins and carbohydrates (sinistrin); Drying in an air stream has proven to be particularly suitable. Finally, the material obtained is finely ground.
The process can easily be carried out in a continuous manner and is therefore particularly suitable for use on an industrial scale. Another advantage is that the garlic prongs should not be washed beforehand; this eliminates the need for an additional work process that was necessary with the earlier methods and also with the steam method described above.
In comparison to the previously known methods, however, the new process is characterized primarily by the very high, practically quantitative alliin content of the garlic powder obtained. Even the unchanged color of the powder compared to the color of the raw material used indicates that all active ingredients and ingredients are still in their original form; with the method discussed in more detail above, however, a certain discoloration of the end product can always be observed. Incidentally, the integrity of the active ingredients can be proven by determining the alliin content: it is in fact at least 95% - based on the alliin content in fresh garlic, and this also when the process is carried out on an industrial scale or in a continuous manner.
After months of storage of the garlic powder under normal temperature conditions and in a dry state, no noticeable decrease in the alliin content can be determined.
However, it could not be foreseen that the method according to the invention would prove to be gentler than the already mentioned steam method, if the destruction or inactivation of the enzyme is still effected in both cases at comparable temperatures.
The quantitative determination of the alliin in the garlic powder is best done by slurrying the powder in water and adding an enzyme solution obtained from fresh garlic to the suspension obtained; this produces allicin, pyruvic acid and ammonia. After standing for 30 minutes at room temperature, either the ammonia, e.g. B. by the Folin method, or pyruvic acid, e.g. B. by precipitation with 2,4-dinitro-phenylhydrazine determine. The same methods are used in the control experiments with fresh, untreated garlic; Of course, there is no need to add an ad hoc enzyme solution, which is achieved directly by grinding or rubbing the prongs. enzymatic cleavage in the drug.
In the preparation obtained, the full pharmacological effect of the alliin and the other active ingredients found in garlic is guaranteed. In addition, the process makes it possible for the first time to produce a garlic preparation not only with a constant but also with a known, precisely adjusted allin content. The powder is completely tasteless and odorless and does not cause any abnormal or unpleasant sweating; therefore it can be taken by any patient, even over a longer period of time. In addition, it has surprisingly been found that the new garlic preparation develops a mild, laxative effect of its own in that the stool is shaped but given off softly. This peculiar effect is not only beneficial in general, but especially in the case of hard stool and hemorrhoid sufferers.
For therapeutic use, the garlic powder can be brought into the usual forms of administration, such as tablets, coated tablets and capsules, by means of known auxiliary substances.
The indications of the preparation include acute and chronic dysentery (dysentery) and chronic amoebic dysentery, acute and chronic fermentation dyspepsia, gastric and intestinal infections, organically caused gastrointestinal spasms (hyperperistalsis), hypersecretion of digestive juices, all types of diarrhea, nervous and phychogenic Intestinal spasms, functionally related constipation, chronic laxative abuse, irregular stool habits, ulcerative colitis, Crohn's disease, mucous colic, and symptoms such as flatulence, gas, bloating, belching, gas colic and nausea, use as an anthelmintic and ascarid against oxyurides and while or after taking antibiotics.
The preparation is preferably taken after each meal.
The following examples are intended to explain the implementation of the process.
example 1
100 kg of fresh garlic bulbs are blasted apart and the uninjured tines are placed in a kettle with a content of 300 liters of boiling water underneath an iron grate fixed below the surface of the water. After dipping the garlic, the water is kept at the boiling temperature for 23 minutes and the garlic is then immediately removed and cooled in a stream of air at room temperature. The tines are then cut in a knife cutting machine, dried in a stream of air at 40 to 50 C and ground. About 30 kg of garlic powder are obtained.
The alliin determination shows a content of 96%, based on the alliin content of the same fresh but untreated garlic.
Example 2
The procedure for a large-scale technical operation is as follows. The garlic bulbs are mechanically blasted into prongs, being careful not to damage the prongs. With the help of a conveyor belt, the tines are guided through a tunnel filled with boiling water; the conveying speed is regulated in such a way that the dwell time from the point of immersion in the water to the point of exit from the tunnel is 20 minutes.
The conveyor belt with the stabilized garlic is led through a knife cutting machine and then through an air flow channel with an air flow temperature of 40 to 50 C. The dry material is then ground.