CH662732A5

CH662732A5 - Verfahren zur aufschliessung von pollen und herstellung eines pollenextraktes.

Info

Publication number: CH662732A5
Application number: CH3475/84A
Authority: CH
Inventors: Shinichi Shimizu; Tetsuo Rikiishi; Yasuo Koyama
Original assignee: Saitama Bee Keeping Co Ltd
Priority date: 1983-07-18
Filing date: 1984-07-17
Publication date: 1987-10-30
Also published as: US4588134A; JPS6024169A; JPS6121059B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufschliessung von Pollen durch Pulverisierung der Pollenkörner wie auch auf die Herstellung eines Pollenextraktes durch Aufschliessen der Pollen und durch wirksame Extraktion der extrahierbaren Bestandteile. Die hergestellten Pollenprodukte dienen als Nahrungsmittel und Nährstoffmate-rial, wobei in den Produkten der charakteristische Geschmack und das Aroma der Pollenkörner erhalten bleiben.

Es wurde erkannt, dass Pollenkörner im allgemeinen, wohl variierend von der Art, der Wachstumsumgebung, etc. der Blumen, eine reiche Anzahl von wirksamen Bestandteilen, wie Proteine, Zucker, Vitamine, Mineralien, verschiedene Aminosäuren, etc. enthalten, die zur Lebenserhaltung lebender Körper unerlässlich sind. In letzter Zeit werden daher Pollenkörner als hoch nahrhafte natürliche Nahrungsmittel, die gut ausgeglichene Nährstoffe enthalten, eingesetzt und die Behandlungsmethoden werden auch graduell zu Solchen verändert, die zu sichereren Nährstoffen führen und vorteilhafter sind. Im Handel ist eine Anzahl marktfähiger Artikel erschienen, die unter Verwendung von Pollenkörnern oder Pollenladungen, d.h. Pollenkörnern, die von Honigbienen für den Transport in den Bienenstock zu kleinen Kügelchen geformt werden, zu einer Anzahl verschiedener Formen verarbeitet werden, wie Pulver, Granulat, Teilchen, etc., Kosmetika, Nahrungsmitteln und dgl.

Die Bildung von Pollen erfolgt solcherart, dass die zuerst im Staubbeutel einer Blume gebildete Pollen-Mutterzelle durch ein Verfahren von Reduktionsteilung vier Zellen, d.h. eine Tetrade, bildet, und dann jede Zelle der Pollen-Tetrade individuell unter Anlage von Reserven, wie Stärke, wächst. Der genannte Staubbeutel ist mit einer Flüssigkeit gefüllt und es wird gesagt, dass die Nährstoffbestandteile in den Pollen in dieser Flüssigkeit gebildet werden. Es ist auch bekannt, dass bei Beginn der Pollenbildung die anstossenden Zellen in der Pollen-Mutterzelle durch eine aus Lipoprotein etc. gebildete Zellmembran unterteilt werden, jedoch an der Aussenseite der genannten Zellmembran Sporopollenin oder ähnliche Substanzen und an der Innenseite der genannten Zellmembran Pectin oder ähnliche Substanzen graduell anhaften und die äussere und innere Wandung bilden. Da die innere Wandung der Zellmembran der gewöhnlichen Zelle äquivalent ist, ergibt sich, dass der Pollen nicht nur von der Zellwand, sondern auch mit einer weiteren äusseren Wand umgeben ist. Der Pollen ist somit von einer Mantelmembran umgeben, die aus dieser inneren und äusseren Wand besteht und sich vor dem Blühen mit einer öligen Substanz oder färbenden Materie etc. umgibt und so zur Zeit der Blüte aus der Blume austritt. Die äussere Wand des Pollens enthält zusätzlich zum vorstehend genannten Sporopollenin Lignin, die innere Wand, welche die Zellwand bildet, enthält zusätzlich zum vorstehend genannten Pectin Cellulose, die Zellmembran enthält Lipide und Proteine und das Innere der Zellwand enthält im Überfluss eine grosse Anzahl verschiedener wirksamer Bestandteile, wie Stärkekörner, Lipidteil-chen, etc.

Das Sporopollenin, das in der äusseren Wand des Pollens gefunden wird, ist jedoch eine so zähe und stabile Substanz, dass es sehr schwierig ist, dieses selbst durch Säure, Alkali oder Enzym zu zersetzen; und da der Pollen ein hochaktiver, lebender Körper ist, der Veränderungen in seiner chemischen und physikalischen Umgebung in solchem Ausmass standhält, dass der Pollen beträchtlich wärmebeständig und genügend stabil ist, um bei Eintauchen in ein organisches Lösungsmittel, wie Ether, Alkohol, etc., unverändert zu bleiben, oder selbst unter energiereicher Strahlung seinen Pollenschlauch ausstrecken kann, ergeben sich die nachstehenden ernsthaften Schwierigkeiten. Selbst wenn der Pollen als solcher in ein beliebiges Nahrungsmittel eingebracht werden könnte, würde er ohne jegliche Zersetzung oder höchstens geringfügig durch die Keimpore des Pollens zersetzt, eliminiert, sodass der grösste Teil der wirksamen Bestandteile weder verdaut noch absorbiert werden könnte.

Im Bestreben, das vorstehend beschriebene Problem zu beheben, wurde ein Verfahren geschaffen, in welchem Pollen in einer künstlichen Kultur unter Verwendung von Zuckerrohrlösung etc. gekeimt oder nach einer Enzymbehandlung in einem Mörser zerrieben wird, wobei jedoch das erstgenannte Vorgehen aus folgenden Gründen praktisch unausführbar ist. Da die Eigenschaften des Pollens in Abhängigkeit der Art der Pflanze stark unterschiedlich sind, kann in gewissen Fällen in einer künstlichen Kultur kein Pollen absolut gekeimt werden, und da die optimale Konzentration von Rohrzucker für Pollen auch ziemlich spezifisch ist, wird bei entweder zu hoher oder zu niedriger Konzentration des Rohrzuckers nicht nur kein Pollen gekeimt, sondern auch die für die Keimung des Pollens benötigte Zeitdauer ist solcherart unterschiedlich, dass sie zwischen 2 min in Gartenbalsam und 20 h in japanischer Rotpinie variiert. Andererseits ist es im letztgenannten Fall ein Nachteil, dass die Behandlung sehr zeitraubend ist, obwohl das Zerreiben bis zu einem Ausmass von etwa 50% vom Ganzen erzielt werden kann.

Um die vorstehend beschriebenen, bisher bekannten Probleme zu beheben, wurde durch die Patentinhaberin ein Verfahren geschaffen, um den Inhalt von Pollenkörnern zu extrahieren, indem die Zellmembran der Pollenkörner zerquetscht wird, wobei die Pollenkörner ungeachtet von deren

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

662 732

Art während mehr als 24 h in einem Tiefkühler bei —20 C gehalten, dann in ein Mischgefass überführt und rapid mit Heisswasser von 90 —100 C in einem Mengenverhältnis von Wasser:Pollen = 200 ml: 5 g überschüttet und danach gerührt werden, wie in der JP-PS 1 002 326 (JP-PP-31 067/ 1979) beschrieben. Dieses Verfahren war jedoch darauf gerichtet, den Inhalt aus Pollenkörnern durch Zerquetschung der Zellmembran und nicht der Mantelmembran der Pollenkörner zu extrahieren, sodass kaum eine vollständige Extraktion des Inhalts erzielt werden konnte und ausserdem die Verwendung von Heisswasser eine Gefahr der Zerstörung von thermolabilen Bestandteilen der wirksamen Bestandteile der Pollenkörner darstellte.

In Kenntnis der vorstehend angeführten Probleme war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Behandlung von Pollen zu schaffen, nach welchem die Bestandteile der Pollenkörner vollständig freigelegt werden können, ohne irgendwelche der wirksamen Bestandteile zu zerstören.

Die Erfindungsgegenstände sind somit in den Patentansprüchen 1 und 3 definiert.

In Bezug auf die Aufschliessung der Pollenkörner durch Eintauchen der Pollenkörner in ein bei niedriger Temperatur verflüssigtes Gas und Pulverisierung der gefrorenen Pollen durch einen Pulverisator vom Schlagtyp ist zu erwähnen,

dass die Pulverisierung die Verbreiterung des Einsatzbereichs der vorstehend beschriebenen Anwendungsform der Bestandteile bedeutet und somit die Art der Verwendung in weitem Sinn in zwei Kategorien aufgeteilt werden kann. Einerseits kann das pulverisierte Produkt direkt als solches dem Nahrungsmittel zugesetzt werden und andererseits können aus dem pulverisierten Produkt die wirksamen Bestandteile extrahiert und der Extrakt konzentriert werden. Der konzentrierte Extrakt kann zur Weiterverarbeitung eingesetzt werden. Vom Standpunkt der Form von Nahrungsmitteln mit Pollenzusatz aus gibt es verschiedene Möglichkeiten, nämlich für crèmeartige, feste, flüssige Nahrungsmittel etc. Wenn pulverisierte Pollenkörner extrahiert werden und der erhaltene Extrakt als Nahrungsmittelzusatz verwendet wird, ist die erfindungsgemässe Pulverisierungsbehandlung für die Extraktion der Bestandteile höchst vorteilhaft. Es kann mit Bestimmtheit festgestellt werden, dass die Wirksamkeit der Extraktion durch die Pulverisierung in grossem Ausmass be-einflusst wird. In diesem Zusammenhang ist es auch wichtig, der an die Pulverisierung anschliessenden Extraktionsbehandlung selbst höchste Aufmerksamkeit zu schenken. Beispielsweise müssen der spezifische Charakter des jeweiligen Nahrungsmittels, die Verbesserung der Extraktionswirkung, die ökonomische Extraktionsmethode, die Einfachheit der Herstellung, etc., als Faktoren berücksichtigt werden. Als erste Überlegung wurden allgemein Extraktionsmethoden natürlicher Substanzen durch Behandlung mit Heisswasser, organischen Lösungsmitteln, wie Alkohol, Ether, etc., anorganischen oder organischen Säuren, wie auch Alkalien, in Betracht gezogen, wobei jedoch, wie vorstehend erwähnt, bei der Extraktion von Pollenkörnern mit Heisswasser, Alkohol oder organischer Säure Fäulnis auftrat, sodass die für Pollen charakteristischen färbenden Anteile, Geschmacks- und Aromanoten geschädigt wurden und die Gefahr einer Wertverminderung als Nahrungsmittel auftrat. Durch zielgerichtete Abklärungen wurde festgestellt, dass die Extraktion am pulverisierten Produkt der Pollenkörner und nicht direkt an den Pollenkörnern ausgeführt werden soll, wobei das im Anspruch 3 definierte Verfahren gefunden wurde, das es ermöglicht, die wirksamen Bestandteile aus den Pollenkörnern auf leichte und einfache Art und dazu ökonomisch und wirksam zu extrahieren, ohne färbende Materie, Geschmack und Aroma der Pollenkörner zu schädigen.

Das erfindungsgemässe Extraktionsverfahren umfasst den Aufschluss der Pollenkörner durch Pulverisierung und die Extraktion der pulverisierten Pollenkörner gemäss der im Anspruch 3 angegebenen Erfindungsdefinition.

Die Extraktion wird vorteilhaft unter Rühren des Ex-traktionsgemischs während 2 — 3 h bei 50 — 60 C ausgeführt und die Konzentration des erhaltenen klaren Extraktes erfolgt zweckmässig in einem Vakuum-Konzentrator in einem Vakuum von 1,3 — 6,7 kPa (10 — 50 mmHg) bei 40 — 50 C bis zu einem spez. Gew. von 1.15— 1,29 (Bx. 35 — 60 Brix-grade, Saccharose).

Gegebenenfalls ist es vorteilhaft, wenn dem Extraktionsgemisch zusätzlich zur wässrigen Ethanollösung das 0,1 — 1,0-fache Gewicht der Pollenkörner an Essigsäure zugesetzt wird.

Für optimale Ausbeute ist es vorteilhaft, den abgeschiedenen Extraktionsrückstand ein zweites mal auf gleiche Art. mit oder ohne Zusatz von Essigsäure, zu extrahieren.

Beispiel 1

Für die Tauchbehandlung wurde ein Behälter aus rostfreiem Stahl mit 10 —15 1 Fassungsvermögen zu etwa zwei Drittel mit flüssigem Stickstoff als Kühlmittel, was eine inerte Substanz und eines der bei niedriger Temperatur verflüssigtem Gase darstellt, gefüllt. Dann wurden langsam und in kleinen Portionen die zu pulverisierenden Pollenkörner in den Behälter gegeben und durch Eintauchen während 60 —90 s gefroren, bis Niedrigtemperatur-Versprödung eintrat. Dann wurden die tiefgefrorenen und versprödeten Pollenkörner mit einem Schöpfer aus dem Behälter geschöpft und in einer Hammermühle bei 14 000 min unter Verwendung eines Siebs mit Maschenöffnungen von 0.3 mm feinpulverisiert. Hierbei wurde ein sehr fein pulverisiertes Pollenprodukt erhalten, in welchem das darin enthaltene Material vollständig freigelegt war. Das feinpulverisierte Produkt ist bei Betrieb der Hammermühle mit 8000 min oder mehr erhältlich. Für die Pulverisierung kann neben einer Hammermühle jeder beliebige konventionelle Schlag-Pulverisator verwendet werden.

Im vorliegenden Beispiel wurden das Tiefgefrieren und die Pulverisierung der Pollenkörner separat ausgeführt. Für kontinuierliche Massenproduktion wird jedoch vorteilhaft ein industrieller Niedrigtemperatur-Pulverisator eingesetzt.

Beispiel 2

Von dem nach Beispiel 1 erhaltenen, pulverisierten Produkt aus Pollenkörnern wurden 5 kg mit 50 kg einer 20%igen wässrigen Ethanollösung versetzt und nach Extraktion der wirksamen Bestandteile unter Rühren während 3 h bei einer Temperatur des Extraktionsgemischs von 60 C. wurde das Gemisch in einer Zentrifuge, die während 30 min bei 5000/'min betrieben wurde, in klaren Extrakt und Rückstand aufgetrennt. Dann wurde der erhaltene klare Extrakt in einen Vakuum-Konzentrator überführt, in welchem Alkohol und verdampfbare Anteile bei 50 C in einem Vakuum von 4,0 kPa (30 mmHg) entfernt wurden. Die Konzentration wurde weitergeführt bis zu einem spez. Gew. von 1.15 (BX. 35 ).

Hierbei wurden 7,5 kg Pollenextrakt in Form eines viskosen Sirups heller Bernsteinfarbe mit Geschmack und Aroma der ursprünglichen Pollenkörner erhalten.

Beispiel 3

Von dem nach Beispiel 1 erhaltenen pulverisierten Produkt von Pollenkörnern wurden 5 kg mit 50 kg einer 5°«igen wässrigen Ethanollösung und danach mit 2,5 kg 10° oigem Essig versetzt, wobei eine Gesamtkonzentration des Essigs von 0,5 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Ge-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

662 732

4

mischs, erhalten wurde. Nach Extraktion der wirksamen Bestandteile unter Rühren während 2 h bei einer Temperatur des Extraktionsgemischs von 50 C, wurde das Gemisch in einer Zentrifuge, die während 30 min bei 5000/min betrieben wurde, in klaren Extrakt und Rückstand aufgetrennt. Dann wurde der klare Extrakt in einen anderen Behälter überführt und der Rückstand wurde weiterhin mit 30 kg einer 5%igen wässrigen Ethanollösung unter Rühren des Extraktionsgemischs während 1 h bei 60 C erneut extrahiert und das Extraktionsgemisch auf gleiche Art wie vorstehend beschrieben in einer Zentrifuge in klaren Extrakt und Rückstand aufgetrennt. Die beiden erhaltenen klaren Extrakte wurden in einen Vakuum-Konzentrator überführt und Alkohol und verdampfbare Anteile bei 40 :C in einem Vakuum von 4,0 kPa (30 mmHg) entfernt. Die Konzentration wurde weitergeführt. bis zu einem spez. Gew. von 1,15 (BX. 35;).

Hierbei wurden 10 kg Pollenextrakt in Form eines viskosen Sirups erhalten.

Im vorliegenden Beispiel wurde im ersten Extraktionsschritt Essig als zusätzliches Lösungsmittel zugesetzt, wodurch die Trennwirkung verbessert und auch durch Herabsetzung des pH-Wertes eine antiseptische Wirkung erzielt wurde. Ausserdem wurde durch die Wiederholung der Extraktion die Extraktionswirkung im Vergleich zu derjenigen in Beispiel 2 verbessert.

Zusätzlich wurde in den Beispielen 2 und 3 die Konzentration des Extraktes weitergeführt, bis zu einem spez. Gew, von 1,15 (BX. 35:)- Da jedoch keine derartige Begrenzung notwendig ist, kann jede beliebige Konzentration in Abhängigkeit des vorgesehenen Verwendungszwecks des Pollenextraktes gewählt werden. Demzufolge sollten das Ausmass des Vakuums wie auch die Temperatur der Vakuumbehandlung von Fall zu Fall zweckentsprechend gewählt werden.

Wie vorstehend beschrieben, werden im erfindungsge-mässen Verfahren die mit einer chemisch äusserst stabilen Mantelmembran umhüllten Pollenkörner durch Tiefgefrieren niedrigtemperatur-versprödet, wobei die Mantelmembran zerbrechlich wird und die Pollenkörner leicht mittels eines Pulverisators pulverisiert werden können. Die wirksamen Bestandteile werden dabei vollständig freigelegt und 5 durch die Verwendung eines Pulverisators vom Schlagtyp wird ein nicht-zusammenhängendes, freifliessendes, pulverisiertes Produkt erhalten, das im Gegensatz zu einem Pulver, das durch Mahlen oder Reibung erhalten wurde, frei ist von Whiskers.

io Wenn Pollenkörner bei Zimmertemperatur pulverisiert werden, macht das in den Pollenkörnern enthaltene, zusammengesetzte ölige Material oder dgl. nicht nur die Pulverisierung auf Grund des Auftretens von Ölfusion etc. sehr schwierig, sondern es besteht auch die Gefahr der Austrei-15 bung flüchtiger Materialien durch die Wärmeabgabe bei der Pulverisierung oder der Zerstörung oder Wert Verminderung der wirksamen Bestandteile. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren jedoch, in welchem die Pollenkörner niedrigtemperatur-versprödet werden, wird das pulverisierte Produkt 20 von Pollenkörnern mit hohem Nährwert erhalten, wobei die vorstehend genannten Verluste vermieden werden.

Insbesondere werden in der beschriebenen besonderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, nach welcher die wie vorstehend beschrieben durch eine spezielle 25 Behandlung pulverisierten Pollenkörner extrahiert werden, färbende Materie und Geschmack und Aroma der Pollenkörner nicht der Zersetzungsgefahr ausgesetzt wie bei Lösung, Zersetzung oder Behandlung auf irgendeine andere Art in oder mittels Heisswasser, Alkohol, organischer Säure 30 etc. während der Behandlung. Die wirksamen Bestandteile für die Verwendung in Nahrungsmitteln und dgl. können somit mit hoher Wirksamkeit extrahiert werden. Hieraus geht hervor, dass nach der Erfindung hergestellter Extrakt aus Pollenkörnern weitverbreitet in verschiedenen Produkten 35 eingesetzt werden kann, beispielsweise in Honig oder Honigpräparaten, Arzneimitteln, Kosmetika, etc.

45

50

55

60

S

Claims

662 732

1. Verfahren zur Aufschliessung von Pollen zwecks Gewinnung der wirksamen Bestandteile, dadurch gekennzeichnet, dass man die Pollenkörner durch Eintauchen in ein bei niedriger Temperatur verflüssigtes Gas tieftemperatur-ver-sprödet und die gefrorenen Pollen nach Entfernung aus dem bei niedriger Temperatur verflüssigten Gas in noch tieftem-peratur-versprödetem Zustand mittels eines Pulverisators vom Schlagtyp pulverisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bei niedriger Temperatur verflüssigte Gas flüssiger Stickstoff ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren zur Herstellung eines Extrakts, dadurch gekennzeichnet, dass man nach Anspruch 1 Pollenkörner pulverisiert und diese mit dem 6 — 10-fachen Gewicht der Pollenkörner mit einer wässrigen Ethanollösung als Lösungsmittel versetzt, aus dem erhaltenen Gemisch die wirksamen Bestandteile der Pollenkörner bei Zimmertemperatur oder darüber während 1 — 3 h unter Rühren extrahiert, den Rückstand durch Filtration oder zentrifugieren entfernt und danach den erhaltenen klaren Extrakt im Vakuum konzentriert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man den pulverisierten Pollenkörnern zusätzlich zur wässrigen Ethanollösung das 0,1 — 1,0-fache Gewicht der Pollenkörner an Essigsäure zusetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass man den Rückstand nochmals der genannten Extraktionsbehandlung unterzieht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 — 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Konzentration im Vakuum bei einer Temperatur der Flüssigkeit von 40—50 °C in einem Vakuum von 1,3 — 6,7 kPa (10 — 5 mmHg) bis zu einem spez. Gewicht von 1,15—1,29.