DE102021104013A1 - Gel-forming extracts from the fungi of the genus earlobe fungi (Auricularia) and process for their production - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft die Entwicklung einer Technologie zur Vorbereitung von gelbildenden Extrakten aus den Pilzen der Gattung Auricularia. Ein wesentlicher Aspekt der Technologie besteht darin, die löslichen, viskosen bis halbfesten, gelartigen Extrakte zu gewinnen, die bis zum 50 Gew.-% wertvolle Homo- und Heteropolysaccharide enthalten und ein vielversprechendes wirtschaftlichen Nutzungspotential aufweisen. In Form von Gel, Pulver, Flüssigkeit, Paste, Presslingen oder Kapseln kann das Produkt u.a. in der Medizin, Kosmetik und Lebensmittebranche pur oder als Mischung mit anderen Zutaten verwendet werden.The invention relates to the development of a technology for the preparation of gel-forming extracts from the fungi of the genus Auricularia. A key aspect of the technology is to obtain the soluble, viscous to semi-solid, gel-like extracts that contain up to 50% by weight valuable homo- and heteropolysaccharides and have a promising commercial potential. In the form of gel, powder, liquid, paste, pellets or capsules, the product can be used in medicine, cosmetics and the food industry, for example, on its own or as a mixture with other ingredients.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft gelbildende Extrakte aus den Pilzen der Gattung Ohrlappenpilze (Auricularia) sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.The present invention relates to gel-forming extracts from the fungi of the genus earlobe fungi (Auricularia) and a process for their production.
Einleitungintroduction
Die ohren- bis muschelförmigen gallertartigen Pilzfruchtkörper der Gattung Auricularia sind als Lebensmittel und als Therapeutikum bekannt. Eine Vielzahl von Publikationen zeigen die anticancerogene, antimikrobielle, antiinflammatorische, antioxidative, gerinnungshemmende und hypoglykämische Wirkungen von Auricularia spp. auf (vgl. Bandara AR, Rapior S, Mortimer PE, Kakumyan P, Hyde KD, Xu J. (2019): A review of the polysaccharide, protein and selected nutrient content of Auricularia, and their potential pharmacological value. Mycosphere 10(1), 579-607]). Gemahlene Fruchtkörper als auch Pilzextrakte existieren als Nahrungsergänzungsmittel auf dem Markt. Einige Auricularia-Extrakte aus A. auricula-judae und A. polytricha werden als pflegende kosmetische Ingredienzien angeboten.The gelatinous mushroom fruiting bodies of the genus Auricularia, which are ear-shaped to shell-shaped, are known as food and as a therapeutic agent. A large number of publications show the anticancerogenic, antimicrobial, antiinflammatory, antioxidant, anticoagulant and hypoglycaemic effects of Auricularia spp. (cf. Bandara AR, Rapior S, Mortimer PE, Kakumyan P, Hyde KD, Xu J. (2019): A review of the polysaccharide, protein and selected nutrient content of Auricularia, and their potential pharmacological value. Mycosphere 10(1 ), 579-607]). Ground fruit bodies as well as mushroom extracts exist as dietary supplements on the market. Some Auricularia extracts from A. auricula-judae and A. polytricha are offered as caring cosmetic ingredients.
Nebst zahlreichen Aktivstoffen wurden für Auricularia spp. hervorragende Quelleigenschaften und Wasserspeicherkapazitäten nachgewiesen. Dafür sind meist Polysaccharide und Proteinmoleküle verantwortlich. Vereinzelt gibt es Mitteilungen über für Auricularia spp. spezifischen sauren Heteropolysaccharide, wie z.B. α-1,3-Glucuronoxylomannan, das aus einem α-1,3 D-Mannopyranose Gerüst mit verknüpften D-Glucopyranosuronsäure, D-Mannopyranose und D-Xylopyranose-Resten besteht (Sone Y, Kakuta M, Misaki A. (1978): Isolation and Characterization of polysaccharides of „Kikurage“ fruit body of Auricularia auricula-judae. Agricultural and Biological Chemistry 42(2), 417-425).In addition to numerous active substances, Auricularia spp. excellent swelling properties and water storage capacities proven. Polysaccharides and protein molecules are mostly responsible for this. There are isolated reports of Auricularia spp. specific acidic heteropolysaccharides such as α-1,3-glucuronoxylomannan, which consists of an α-1,3 D-mannopyranose backbone with linked D-glucopyranosuronic acid, D-mannopyranose and D-xylopyranose residues (Sone Y, Kakuta M, Misaki A (1978) Isolation and Characterization of polysaccharides of "Kikurage" fruit body of Auricularia auricula-judae Agricultural and Biological Chemistry 42(2), 417-425.
Hydrokolloide, die in Wasser als Kolloide in Lösung gehen und ein hohes Vermögen zur Gelbildung zeigen, werden als Geliermittel, Verdickungsmittel und Stabilisatoren in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie seit Jahrzehnten eingesetzt. Die Nachfrage der Industrie nach neuen Hydrokolloiden aus natürlichen Quellen ist sehr groß.Hydrocolloids, which dissolve in water as colloids and show a high ability to form gels, have been used as gelling agents, thickeners and stabilizers in the food and cosmetics industries for decades. The industrial demand for new hydrocolloids from natural sources is very high.
Problemstellungproblem
Der besondere Fokus der vorliegenden Erfindung liegt auf dem wirtschaftlichen Nutzungspotential der gelbildenden Eigenschaften von Pilzen der Gattung Auricularia.The particular focus of the present invention is on the economic utilization potential of the gel-forming properties of fungi of the genus Auricularia.
Bisher publizierte Methoden beschreiben komplizierte mehrstufige Extraktion mit anschließenden Analysen von rohen oder teilweise gereinigten Polysacchariden aus Auricularia Fruchtköpern (vgl. Bao H, You S, Cao L, Zhou R, Wang Q, Cui S W. (2016): Chemical and rheological properties of polysaccharides from fruit body of Auricularia auricular-judae. Food Hydrocolloids 57, 30-37 und Ma Z, Wang J, Zhang L. (2008): Structure and chain conformation of β-Glucan Isolated from Aurciularia auricula-judae. Biopolymers 89, 614-622). In den genannten Methoden werden zerkleinerte Trockenpilze zunächst mit heißem Ethylacetat, Methanol oder Ethanol für 2-4 Stunden entfettet. Der Rückstand wird mit Wasser oder 0,15 M Natriumchlorid-Lösung bei 80-100 °C für 2 Stunden extrahiert. Die Polysaccharide werden aus dem abzentrifugierten Überstand durch Präzipitation gewonnen und ggf. von Proteinen gereinigt und anschließend filtriert oder mehrere Tage dialysiert. Die gereinigten Polysaccharide werden getrocknet, entweder bei Raumtemperatur oder mittels Gefriertrocknung (vgl. Bao et al. 2016, Xu et al. 2012, a.a.O. bzw. Ma et al. 2008, a.a.O.).Methods published to date describe complicated multi-stage extraction followed by analysis of crude or partially purified polysaccharides from Auricularia fruit bodies (cf. Bao H, You S, Cao L, Zhou R, Wang Q, Cui SW. (2016): Chemical and rheological properties of polysaccharides from fruit body of Auricularia auricular-judae Food Hydrocolloids 57, 30-37 and Ma Z, Wang J, Zhang L (2008): Structure and chain conformation of β-glucan isolated from Auricularia auricula-judae Biopolymers 89, 614 -622). In the mentioned methods, crushed dried mushrooms are first degreased with hot ethyl acetate, methanol or ethanol for 2-4 hours. The residue is extracted with water or 0.15 M sodium chloride solution at 80-100° C. for 2 hours. The polysaccharides are obtained from the centrifuged supernatant by precipitation and, if necessary, purified from proteins and then filtered or dialyzed for several days. The purified polysaccharides are dried, either at room temperature or by means of freeze drying (cf. Bao et al. 2016, Xu et al. 2012, loc. cit. and Ma et al. 2008, loc. cit.).
Die beschriebenen Methoden eignen sich gut für wissenschaftlichen Zwecke, insbesondere, um die Zusammensetzung von Auricularia spp. zu identifizieren und deren enthaltenen Polysaccharide zu erforschen. Aus wirtschaftlicher Betrachtung gibt es viele kritischen Schritte, wie zeitaufwändige Produktionsprozesse (bis zu fast 2 Wochen), hoher Verbrauch von Lösemitteln wie Ethylacetat und Alkohol, geringe Ausbeuten, usw.The methods described are well suited for scientific purposes, in particular to determine the composition of Auricularia spp. to identify and research the polysaccharides they contain. From an economic point of view, there are many critical steps, such as time-consuming production processes (up to almost 2 weeks), high consumption of solvents such as ethyl acetate and alcohol, low yields, etc.
Um die wachsende Nachfrage der Industrie nach neuen natürlichen Hydrokolloiden zu befriedigen, wären vereinfachte und kostengünstigere Technologien wünschenswert.To meet the growing industrial demand for new natural hydrocolloids, simplified and less expensive technologies would be desirable.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine in großtechnischen Maßstaben besser skalierbare und weniger aufwendige Technologie zur Vorbereitung von gelbildenden Extrakten aus den Pilzen der Gattung Auricularia bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide a technology for preparing gel-forming extracts from the fungi of the genus Auricularia that is more scalable on an industrial scale and less expensive.
Technische Beschreibung der ErfindungTechnical description of the invention
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.The aforementioned task is solved by means of a method with the features of patent claim 1.
Verfahrensgemäß hergestellte gelbildende Extrakte sind Gegenstand des Patentanspruches 10.Gel-forming extracts produced according to the method are the subject of patent claim 10.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.Advantageous configurations are each described in the dependent patent claims.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Entwicklung einer Technologie zur Vorbereitung von gelbildenden Extrakten aus den Pilzen der Gattung Auricularia, insbesondere aus Auricularia auricula-judae, A. polytricha, A. cornea, A. americana, A. villosula, A. delicata, A. heimuer, A. fuscosuccinea, A. mesenterica, A. sordescens usw. Eine genaue Nennung der Auricularia-Spezies ist kaum möglich aufgrund ständiger Korrekturen in der Klassifikation. Man spricht eher über einen Artenkomplex. Vor kurzen wurde z.B. eine neuen Spezies A. heimuer identifiziert, die vor allem in China weit verbreitet ist und für sehr lange Zeit als A. auricula-judae bekannt und untersucht wurde (vgl. Wu F, Yuan Y, Malysheva VF, Du P, Dai Y C. (2014): Species clarification of the most important and cultivated Auricularia mushroom „Heimuer“: evidence from morphological and moleculare data. Phytotaxa 186, 241-253). Die Auricularia spp. ähneln sich morphologisch und besitzen die erwähnten stark ausgeprägten wasserbildenden Eigenschaften.The present invention relates to the development of a technology for the preparation of gel-forming extracts from the fungi of the genus Auricularia, in particular from Auricularia auricula-judae, A. polytricha, A. cornea, A. americana, A. vil losula, A. delicata, A. heimuer, A. fuscosuccinea, A. mesenterica, A. sordescens, etc. An exact naming of the Auricularia species is hardly possible due to constant corrections in the classification. One speaks rather of a species complex. Recently, for example, a new species A. heimuer was identified, which is particularly widespread in China and has been known and studied as A. auricula-judae for a very long time (cf. Wu F, Yuan Y, Malysheva VF, Du P, Dai Y C (2014): Species clarification of the most important and cultivated Auricularia mushroom "Heimuer": evidence from morphological and molecular data. Phytotaxa 186, 241-253). The Auricularia spp. are morphologically similar and have the strongly pronounced water-forming properties mentioned.
In der vorliegenden Erfindung werden Auricularia spp. in Form von ganzen Fruchtkörpern, Pulver oder Pilzmyzel, frisch oder getrocknet, verwendet.In the present invention, Auricularia spp. in the form of whole fruit bodies, powder or mushroom mycelium, fresh or dried.
Gelbildende Extrakte werden aus den oben genannten Pilzen mithilfe von Wasser und kurzkettigen Alkoholen (Ethanol, 2-Propanol, n-Butanol usw.) gewonnen. Das Verhältnis Wasser-Alkohol beträgt zwischen 1:99 (v/v) und 99:1 (v/v). Das Gewichtsverhältnis von Auricularia spp. zum Wasser-Alkohol-Gemisch liegt zwischen 1 und 99. Die Extraktionszeit beträgt 1 bis 72 Stunden. Die Extraktionstemperatur kann zwischen +4 und +100 Grad Celsius variieren. Die durch Extraktion gewonnenen Phasen können durch Zentrifugierung getrennt werden und direkt verwendet, aufkonzentriert oder getrocknet werden oder auch mit anderen Stoffen vermischt werden. Mögliche Anwendungsgebiete sind u.a. Medizin, Kosmetika und Lebensmittel.Gel-forming extracts are obtained from the above fungi using water and short-chain alcohols (ethanol, 2-propanol, n-butanol, etc.). The water-alcohol ratio is between 1:99 (v/v) and 99:1 (v/v). The weight ratio of Auricularia spp. to the water-alcohol mixture is between 1 and 99. The extraction time is 1 to 72 hours. The extraction temperature can vary between +4 and +100 degrees Celsius. The phases obtained by extraction can be separated by centrifugation and used directly, concentrated or dried or mixed with other substances. Possible areas of application include medicine, cosmetics and food.
Laut der chemischen Analyse, enthalten die getrockneten gelbildenden Auricularia-Extrakte bis zu 50 Gew.-% lösliche Kohlenhydrate, die vorwiegend aus Glucose, Mannose als auch aus Glucuronsäure, Xylose und Galactose aufgebaut sind. Die Zusammensetzung weist auf das Vorhandensein von Homo- als auch Heteropolysaccharide hin.According to the chemical analysis, the dried gel-forming Auricularia extracts contain up to 50% by weight of soluble carbohydrates, which are mainly made up of glucose, mannose as well as glucuronic acid, xylose and galactose. The composition indicates the presence of both homo- and heteropolysaccharides.
Das Homopolysaccharid β-Glucan, das in essentiellen Mengen (durchschnittlich 20%) in den getrockneten gelbildenden Auricularia-Extrakten nachgewiesen wurde, ist aus mehreren Glucose-Molekülen (D-Glucopyranosyl) aufgebaut und enthält neben β-1 →3-glykosidischen Verknüpfungen auch 1→-6-glykosidische Verzweigungen. Diese spezielle Form von β-Glucanen ist typisch und einzigartig für Pilze und liegt in der Regel in wasserunlöslicher Form vor. In der Erfindung vorliegende gelbildende Auricularia-Extrakte enthalten eine der löslichen Formen von ß-Glucanen. Pilzliche ß-Glucane gelten als funktionelle Inhaltstoffe und besitzen u.a. immunmodulierende, antibakterielle und antitumorale Eigenschaften. In mehreren Studien wurden z.B. anticancerogene Wirkungen von Glucanen aus Auricularia nachgewiesen (vgl. Ma Y, Wang C, Zhang Q, Peng X. The effects of polysaccharides from Auricularia auricula (Huaier) in adjuvant anti-gastrointestinal cancer therapy: A systematic review and network meta-analysis. Pharmacological Research, 2018, 132: 80-89).The homopolysaccharide β-glucan, which was detected in essential amounts (20% on average) in the dried gel-forming Auricularia extracts, is made up of several glucose molecules (D-glucopyranosyl) and, in addition to β-1 →3-glycosidic linkages, also contains 1 →-6-glycosidic branches. This special form of β-glucans is typical and unique to fungi and is usually found in a water-insoluble form. Gel-forming extracts of Auricularia present in the invention contain one of the soluble forms of β-glucans. Fungal ß-glucans are considered functional ingredients and have, among other things, immunomodulating, antibacterial and antitumor properties. In several studies, e.g. anticancerogenic effects of glucans from Auricularia have been demonstrated (cf. Ma Y, Wang C, Zhang Q, Peng X. The effects of polysaccharides from Auricularia auricula (Huaier) in adjuvant anti-gastrointestinal cancer therapy: A systematic review and network meta-analysis Pharmacological Research, 2018, 132:80-89).
Anhand der Analysedaten kann die andere Hälfte den löslichen Kohlenhydraten als Heteropolysaccharide dargelegt werden. Heteropolysaccharide (Heteroglykane) sind aus diversen Monosacchariden wie Mannose, Xylose und Galactose, die in gelbildenden Extrakten nachgewiesen sind, aufgebaut. Essentielle Mengen von Acetyl-Resten und Glucuronsäure als auch Vorhandensein von N-Acetylglucosamin weisen auf saure Polysaccharide hin (Heteropolysaccharide, die auch als Glykosaminoglykane oder Mucopolysaccharide bekannt sind), die für die gelbildenden Eigenschaften der Auricularia-Extrakte verantwortlich sind.Based on the analysis data, the other half can be explained to the soluble carbohydrates as heteropolysaccharides. Heteropolysaccharides (heteroglycans) are made up of various monosaccharides such as mannose, xylose and galactose, which are found in gel-forming extracts. Substantial amounts of acetyl residues and glucuronic acid as well as the presence of N-acetylglucosamine indicate acidic polysaccharides (heteropolysaccharides also known as glycosaminoglycans or mucopolysaccharides) responsible for the gel-forming properties of Auricularia extracts.
Das Ausgangsstoff-Extrakt-Verhältnis beträgt durchschnittlich 10:1 für den feuchten gelartigen Extrakte und 100:1 für den Extrakten nach der Trocknung.The raw material to extract ratio averages 10:1 for the wet gel-like extract and 100:1 for the extract after drying.
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