CN110868873A - 用于交联生物聚合物的方法 - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C14—SKINS; HIDES; PELTS; LEATHER
- C14C—CHEMICAL TREATMENT OF HIDES, SKINS OR LEATHER, e.g. TANNING, IMPREGNATING, FINISHING; APPARATUS THEREFOR; COMPOSITIONS FOR TANNING
- C14C3/00—Tanning; Compositions for tanning
- C14C3/02—Chemical tanning
- C14C3/08—Chemical tanning by organic agents
- C14C3/10—Vegetable tanning
- C14C3/12—Vegetable tanning using purified or modified vegetable tanning agents
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
- A23V2250/00—Food ingredients
- A23V2250/20—Natural extracts
- A23V2250/21—Plant extracts
Abstract
本发明涉及一种用沙棘提取物交联生物聚合物的方法，还涉及作为用于交联生物聚合物例如蛋白质、肽或多糖的无毒性试剂的沙棘提取物的生产和用途。这些生物聚合物尤其用于食品、动物饲料、药品或药物中或其他工业应用中。
Description
本发明涉及一种用沙棘提取物交联生物聚合物的方法，还涉及作为用于交联生物聚合物例如蛋白质、肽或多糖的无毒性试剂的沙棘提取物的生产和用途。这些生物聚合物尤其用于食品、动物饲料、药品或药物中或其他工业应用中。
交联的生物聚合物例如蛋白质或多糖在自然界中常见，并广泛用于食品、动物饲料、酶、包装材料的生产或生物医学应用以及工业应用中。此外，生物聚合物的交联用于兽皮和毛皮的鞣制和织物整理中。
为了固定或交联生物聚合物，已使用了各种不同方法，在这些方法中利用了例如醛或二醛如甲醛或戊二醛或者乙酸或者酶，或者如同在兽皮鞣制中那样通过金属盐络合物进行交联。橄榄叶的环烯醚萜类和裂环烯醚萜类的使用，尤其被描述成用于交联生物聚合物的天然成分(EP 1489 135 A1)。
EP 1 489 135 A1详细描述了现有技术的缺点。具体来说，诸如甲醛或戊二醛的物质的毒物学特性限制了在食品、动物饲料、化妆品或药物中的使用。从人类或环境毒物学观点来看，在皮革鞣制中使用重金属存在明显缺陷，并需要执行废水的复杂处理或废材料的处置。
对可以以足够的量和合理的成本制备的用于交联蛋白质的天然、特别是草本替代品，存在着不断增长的需求。
沙棘的全球种植面积超过200万公顷。果实的用途已有很好的描述。在收获果实时，产生相当大量的木材、树叶和树皮。这些原料到目前为止仅在有限的程度上进行了商业利用，但也有为农民增收的潜力。
本发明的目的是提供一种在植物提取物的协助下交联生物聚合物的方法。本发明的另一个目的是提供用于交联生物聚合物的天然沙棘提取物。
所述目的通过一种用于交联生物聚合物的方法得以实现，在所述方法中使生物聚合物与用于交联所述生物聚合物的沙棘提取物进行接触。
将来自于沙棘植株地上部分的提取物或沙棘果实加工残留物的提取物用作沙棘提取物。沙棘果实加工残留物是在沙棘果实加工期间产生的沙棘植株残留部分或未使用的植株部分。沙棘浆果被保留用于果实加工。沙棘植株地上部分的提取中低的浆果比例对所述提取物的交联性能无害。
在一个实施方式中，在沙棘果实加工期间产生的沙棘植株残留部分或未使用的植株部分为木材、树叶、树皮和/或枝条。
在一个实施方式中，所述沙棘提取物选自沙棘品种Ascola、Hergo、Leikora、Pollmix 1和/或Pollmix 4，优选地选自沙棘品种Hergo。
所述沙棘提取物含有含量为10～95％(以所述提取物的干重计)的多酚，其中所述多酚来自于鞣酸类、黄酮类和儿茶酚类。所述多酚可以使用Folin-Ciocalteu的改良方法来测定(Singleton和Rossi(1965)，使用磷钼酸-磷钨酸试剂测定总酚类物质的比色法(Colorimetry of Total Phenolics with Phosphomolybdic-Phosphotungstic AcidReagents)，Am J Enol Vitic.16:144-158)。
在优选实施方式中，所述沙棘提取物含有含量为25％～50％(以所述提取物的干重计)的多酚。
所述多酚，特别是可水解的和缩合的鞣酸类，有利地引起所述生物聚合物的交联。
在一个实施方式中，所述沙棘提取物仅由天然成分构成，其中“天然成分”应理解为是天然存在的未修饰的草本物质。
用于交联生物聚合物的沙棘提取物通过使用水、有机溶剂或水与有机溶剂的混合物作为提取剂和/或溶剂提取干燥或新鲜形式的沙棘植株材料来获得。
在一个实施方式中，获得用于交联生物聚合物的沙棘提取物的方法通过使用水、有机溶剂或水与有机溶剂的混合物作为提取剂和/或溶剂提取干燥或新鲜形式的沙棘植株材料来进行。在另一个实施方式中，获得用于交联生物聚合物的沙棘提取物的方法通过使用水、有机溶剂或水与有机溶剂的混合物作为提取剂和/或溶剂提取冷冻形式的沙棘植株材料来进行。
所述提取物从植株的地上部分例如沙棘的树叶、木材和树皮或枝条或从沙棘果实加工残留物获得。在这种情况下，所述材料可以被新鲜加工，优选被干燥。沙棘果实加工残留物是在沙棘果实加工期间产生的沙棘植株残留部分或未使用的植株部分。沙棘浆果被保留用于果实加工。沙棘植株地上部分的提取中低的浆果比例对所述提取物的交联性能无害。
水、极性有机溶剂或极性有机溶剂与水的混合物可用作提取剂。根据本发明的一个实施方式，本发明的情形中的极性有机溶剂是醇类或酮类。特别优选的是具有1～4个碳原子的醇类或具有1～4个碳原子的酮类。有机溶剂的实例是甲醇、乙醇、1-丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、乙二醇、丙酮、丁酮或所提到的溶剂的任何所需混合物。
优选地，所述提取剂或溶剂是水性溶液与至少一种极性有机溶剂的混合物。所述混合物中的极性有机溶剂通常具有以体积计10～95％的比例。优选地，所述极性有机溶剂的比例为以体积计10～90％，更优选地20％～80％，最优选地30～70％。所述混合物中优选的极性有机溶剂对应于上文给出的优选极性有机溶剂。特别优选的是溶剂含量为以体积计20～80％的水/醇或水/酮混合物。
可以向所述提取剂添加辅助剂用于pH调节或降低表面张力。在20℃～95℃和pH 2～11的条件下进行所述提取。
根据本发明的一个实施方式，可以向所述提取剂中、特别是向水中加入添加剂，特别是酸或碱和/或阴离子型、非离子型或两性表面活性剂。
所述提取可以在常压或升高的压力下，以连续、不连续、单级或多级的方式，通过通常已知的方法例如浸渍、渗滤或消化来进行。
对粗提物进行加工以富集多酚，可以通过膜法或吸附来进行。此外，对所述粗提物进行加工以富集多酚可以利用液-液萃取来进行。
在一个实施方式中，所述多酚的富集利用吸附树脂来进行。
在实施所述方法后，对所述提取物进行酶或酸催化的处理。
结合的单糖的酸催化的裂解或酶法裂解使得所述提取物的活性提高。
在所述方法的一个实施方式中，结合的单糖的裂解通过所述提取物的酸催化的处理或酶法处理来进行，产生糖苷配基。“糖苷配基”应理解为意味着作为糖苷中的非单糖组分的有机化合物。作为糖苷配基，例如，异鼠李素可以从异鼠李素-3-O-糖苷形成，和/或槲皮素可以从槲皮素-3-O-芸香糖苷形成。
在实施所述方法后，所述酶法处理利用葡萄糖苷酶来进行。“葡萄糖苷酶”应理解为意味着催化糖苷键结合的葡萄糖水解的一组酶。
根据所述方法的另一个实施方式，使用微生物对所述提取物进行发酵。在一个实施方式中，所述发酵使用能形成葡萄糖苷酶的微生物来进行。
所述提取物可以以溶液形式或作为粉末使用。所述提取物的干燥可以通过已知的干燥方法来进行。
在本发明的上下文中，生物聚合物是在生物体的细胞中合成的聚合物。在一个实施方式中，生物聚合物选自蛋白质、肽和多糖，其中生物聚合物优选为蛋白质。
在一个实施方式中，蛋白质可以选自牛奶蛋白质，优选为酪蛋白或β-乳球蛋白，和/或谷类蛋白质，优选为麦醇溶蛋白、谷蛋白、白蛋白或球蛋白、胶原蛋白或明胶。
有利的是，使用本发明的方法，在通过使所述生物聚合物与所述沙棘提取物发生接触进行交联之前不必修饰所述生物聚合物。
在所述方法的一个实施方式中，所述生物聚合物的交联在水性介质中发生。“介质”应理解为意味着所述生物聚合物位于其中并且所述生物聚合物在其中交联的化学环境。在所述方法的一个实施方式中，所述水性介质包含水或水性缓冲溶液。
在所述方法的另一个实施方式中，通过向所述水性介质中加入所述沙棘提取物来交联所述生物聚合物。
在所述方法的另一个实施方式中，通过加入以所述生物聚合物重量计0.1％～100％的所述沙棘提取物，优选地以所述生物聚合物重量计0.5％～50％的所述沙棘提取物，来交联所述生物聚合物。
在所述方法的另一个实施方式中，所述生物聚合物的交联进行1h～72h的时间段。
本发明还涉及单独的或在混合物中的本发明所述的沙棘提取物的用途，其用于在食品、动物饲料、化妆品和药品中以及在医疗产品或工业应用中交联生物聚合物，用于兽皮和毛皮的鞣制以及用于织物整理。
在一个实施方式中，沙棘提取物用于在食品、动物饲料、化妆品和药品中以及在医疗产品或工业应用中交联生物聚合物，用于兽皮和毛皮的鞣制以及用于织物整理。
在一个实施方式中，使用来自于沙棘植株地上部分的提取物或沙棘果实加工残留物的提取物作为沙棘提取物。
在一个实施方式中，通过使用水、有机溶剂或水与有机溶剂的混合物作为提取剂和/或溶剂提取干燥或新鲜形式的沙棘植株材料，将沙棘提取物用于交联生物聚合物。
在一个实施方式中，沙棘提取物用于交联生物聚合物，其中所述用作提取剂的水与有机溶剂的混合物含有以体积计10～95％的有机溶剂。
在一个实施方式中，沙棘提取物用于交联生物聚合物，其中向所述提取剂中加入添加剂，特别是酸或碱和/或阴离子型、非离子型或两性表面活性剂。
在一个实施方式中，沙棘提取物用于交联生物聚合物，其中对所述提取物进行酶或酸催化的处理。
将参考随后的实用实施例更详细地解释本发明。
多酚的测定：
使用Folin-Ciocalteu的改良方法来测定多酚(Singleton和Rossi(1965)，使用磷钼酸-磷钨酸试剂测定总酚类物质的比色法(Colorimetry of Total Phenolics withPhosphomolybdic-Phosphotungstic Acid Reagents)，Am J Enol Vitic.16:144-158)。
黄酮类的测定：
利用HPLC在RP 18柱上测量黄酮类。使用外标(槲皮素-3-O-芸香糖苷、异鼠李素-3-O-芸香糖苷、异鼠李素-3-O-葡萄糖苷、槲皮素和异鼠李素)计算含量。
蛋白质、糖、脂肪和灰分含量按照德国食品和饲料法规(German Food and FeedCode)(Lebensmittel-,
-und Futtermittelgesetzbuch-LFGB2013)的方法确定。
实施例1
将干燥并磨碎的沙棘叶在40℃的温度下用水完全提取。将提取物过滤、浓缩并干燥。得到的提取物的多酚含量为20％(以所述提取物中的干重计)。
在实施例1的可选实施方式中，使用Hergo品种的沙棘叶，干燥并磨碎的沙棘叶的质量与提取剂的质量之比为1:10。得到的提取物的多酚含量为15％(以所述提取物中的干重计)，并且提取收率为17％。
所述提取收率应理解为意味着以所述干燥并磨碎的沙棘叶的质量计的提取的干重。
实施例2
将干燥并磨碎的沙棘叶在40℃的温度下用水完全提取。在将提取物过滤后，将pH调整到pH 7，然后添加一定量的β-葡萄糖苷酶(来自于杏仁)。在25℃下进行温育3h。利用HPLC通过分子异鼠李素-3-O-葡萄糖苷向异鼠李素和槲皮素-3-O-芸香糖苷向槲皮素的转化来控制糖苷键结合的多酚的降解。80％以上的糖苷发生降解。将提取物过滤、浓缩并干燥。
实施例3
将干燥并磨碎的Hergo品种的沙棘叶在40℃的温度下用乙醇/水混合物完全提取，其中乙醇的质量分数为60％。所述干燥并磨碎的沙棘叶的质量与提取剂的质量之比为1:10。将提取物过滤、浓缩并干燥。得到的提取物的多酚含量为20％(以所述提取物中的干重计)。提取收率为20％。
表1.实施例1和实施例3中沙棘提取物的多酚、黄酮类、蛋白质、总糖和灰分的含量：数值以所述提取物的干重计。
实施例4
将不含脂肪的天然酸奶与15g/L的实施例1的干燥提取物混合。在11℃下24h的温育期后，利用Bostwick稠度计检查粘度。实验结果显示，本发明的沙棘提取物的添加使得粘度增加。
实施例5
为了证实实施例1的沙棘提取物的交联性能，使用了酪蛋白溶液。将溶于磷酸钠缓冲液(pH 7)的10g/l酪蛋白溶液与10g/l实施例1的沙棘提取物混合。在室温下进行温育45min。基于所述溶液中发生的混浊，确定了所述酪蛋白溶液的交联。
实施例6
为了证实实施例3的沙棘提取物的交联性能，制备了2.5重量％的明胶水性溶液。将实施例3的干燥的沙棘提取物在水性溶液中制备成2.5重量％的浓度并通过0.45μm滤膜过滤直至透明。将两种透明溶液在室温下以1:1的比例混合。基于溶液立即发生的混浊，观察到通过沙棘提取物的添加获得的明胶的交联。
实施例7
在基于草的动物饲料的青贮饲料中，向所述青贮饲料添加实施例1的沙棘提取物。以所述青贮饲料的质量计，添加5重量％的沙棘提取物可以保护所述青贮饲料中的蛋白质免于水解，因此可以提高其饲料价值。沙棘提取物的添加使动物饲料中蛋白质的水解程度降低了18％。所述蛋白质的水解程度利用OPA方法来确定(Frister H,Meisel H,SchlimmeE(1990)
der modifizierten OPA-Methode in derProteinanalytik.
-Umschau 37:442-445)。
实施例8
将实施例2的沙棘提取物用于鞣制和复鞣绵羊皮。以所述绵羊皮的质量计，使用25重量％的所述沙棘提取物。可以显示，通过蛋白质结构的交联，绵羊皮的鞣制是可能的。达到的收缩温度为68℃～74℃。
Claims (12)
1.用于交联生物聚合物的方法，其特征在于，使生物聚合物与沙棘提取物进行接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将来自于沙棘植株地上部分的提取物或来自于沙棘果实加工残留物的提取物作为沙棘提取物。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，用于交联生物聚合物的所述沙棘提取物通过使用水、有机溶剂或水与有机溶剂的混合物作为提取剂和/或溶剂提取干燥或新鲜形式的沙棘植株材料来获得。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，作为提取剂的所述水与有机溶剂的混合物含有以体积计10～95％的有机溶剂。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，向所述提取剂中加入添加剂，特别是酸或碱和/或阴离子型、非离子型或两性表面活性剂。
6.根据权利要求3～5中任一项所述的方法，其特征在于，对所述提取物进行酶或酸催化的处理。
7.沙棘提取物在食品、动物饲料、化妆品和药品中以及在医疗产品或工业应用中交联生物聚合物，在鞣制兽皮和毛皮以及织物整理中的用途。
8.根据权利要求7所述的用途，其特征在于，使用来自于沙棘植株地上部分的提取物或来自于沙棘果实加工残留物的提取物作为沙棘提取物。
9.根据权利要求7或8所述的用途，其特征在于，用于交联生物聚合物的所述沙棘提取物通过使用水、有机溶剂或水与有机溶剂的混合物作为提取剂和/或溶剂提取干燥或新鲜形式的沙棘植株材料来获得。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，作为提取剂的所述水与有机溶剂的混合物含有以体积计10～95％的有机溶剂。
11.根据权利要求9或10所述的用途，其特征在于，向所述提取剂中加入添加剂，特别是酸或碱和/或阴离子型、非离子型或两性表面活性剂。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的用途，其特征在于，对所述提取物进行酶或酸催化的处理。
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