DE10302307A1

DE10302307A1 - Verfahren zur enzymatischen Herstellung eines Pflanzenhydrolysats

Info

Publication number: DE10302307A1
Application number: DE10302307A
Authority: DE
Inventors: Günther M. Klett-Loch; Per Dr. Klüwer; Lore M. Klett-Loch
Original assignee: KLETT LOCH LORE MARIA
Current assignee: KLETT-LOCH, CAROLINE, 68309 MANNHEIM, DE
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2004-08-12
Also published as: WO2004064533A1; AU2003283390A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur enzymatischen Herstellung eines Pflanzenhydrolysats, bei dem man in einem wässrigen, auf einen pH-Wert von 6-8 gepufferten Medium ein Gemisch von pflanzlichen und/oder bakteriellen Enzymen auf ein zerkleinertes Pflanzenmaterial einwirken lässt, das aus der Gesamtpflanze oder ihren Teilen gewonnen worden ist, und das erhaltene Pflanzenhydrolysat dann aus der Reaktionslösung durch Filtration und anschließende Sprühtrocknung als trockenes Pulver isoliert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur enzymatischen Herstellung eines Pflanzenhydrolysats, bei dem man ein Gemisch von pflanzlichen und/oder bakteriellen Enzymen auf zerkleinertes Pflanzenmaterial einwirken lässt, wobei als Pflanzenmaterial die Gesamtpflanze oder ihre Teile eingesetzt werden, und das so erhaltene Pflanzenhydrolysat aus der Reaktionslösung durch Filtration und anschließende Sprühtrocknung gewonnen wird.

Aus der Literatur sind bereits viele Verfahren zur Extraktion von Pflanzeninhaltsstoffen bekannt. Bei diesen Verfahren werden meist aufgrund der unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften nur bestimmte Pflanzenstoffe erfasst und eine vollständige Extraktion ist in der Regel nicht möglich, obwohl es seit langem zahlreiche Bestrebungen gibt, die Verfahren zur Extraktion von Pflanzen zu verbessern.

Die deutsche Offenlegungsschrift 25 39 823 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Tees, Salben, Cremes aus Heilpflanzen durch Gefriertrocknung. Hierbei wird das Pflanzengut zuerst zerkleinert, gefriergetrocknet und anschließend fein pulverisiert; die so erhaltenen Pflanzenbestandteile können in Tees und Salben eingebracht werden. Dieses Herstellungsverfahren hat jedoch den Nachteil, dass die biologisch aktiven Substanzen durch fehlenden oder mangelhaften Zellaufschluss nur bedingt für die gewünschte Applikation nutzbar gemacht werden können.

Die deutsche Patentschrift DE 35 39 492 beschreibt ein Verfahren zur Hydrolyse von zerkleinerter Lignocellulose mit konzentrierter Salzsäure und anschließender destillativen Rückgewinnung der eingesetzten Salzsäure und Nachhydrolyse der gebildeten Zuckerlösung nach Verdünnung mit Wasser.

Die deutsche Patentanmeldung DE 38 43 027 beschreibt ein biotechnisches Verfahren zur Gewinnung von Öl aus ölhaltigen Pflanzenprodukten durch enzymatische Spaltung in wässrigem Medium. Durch das verwendete Enzymsystem geht das Protein in Lösung und die Abtrennung des durch die Hydrolyse des Proteins freigesetzten Öls von der wässrigen Phase ist möglich.

Die deutsche Patentanmeldung DE 41 16 744 beschreibt ein Verfahren zur enzymatischen Würz- oder Würzmittelherstellung aus pflanzlichen Rohstoffen. Bei diesem Verfahren wird eine in Wasser fein verteilte Protease zugesetzt und das Substrat mittels der Protease unter milden Bedingungen hydrolysiert, bis ein Verhältnis von Aminostickstoff zu Gesamtstickstoff von etwa 0,5 oder mehr erreicht ist. Vorteilhafterweise können zusätzlich zu den Proteasen auch noch Exopeptidasen verwendet werden, um eine weitere Aufspaltung der gewonnen Peptide in die Aminosäuren zu erreichen. Die verschiedenen Enzyme zur Bildung des Würzaromas können in einem einstufigen Verfahren im Gemisch eingesetzt werden; vorteilhaft ist es jedoch, die Enzyme in einem mehrstufigen Verfahren nacheinander zuzusetzen.

Alle diese Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass nur ein Teil der Inhaltsstoffe der Pflanzen zugänglich ist, während andere nicht erschlossen oder sogar als Abfall verworfen werden.

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein besonderes Verfahren zur Herstellung von Pflanzenhydrolysaten, das alle Inhaltsstoffe der betreffenden Pflanze erschließen kann und dabei diese Stoffe in einer gegenüber gebräuchlichen Extraktionsverfahren überraschend hohen Ausbeuten einer therapeutischen, kosmetischen oder anderweitigen Verwertung zur Verfügung stellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch ein schonendes Verfahren zur Herstellung von Pflanzenhydrolysaten alle Inhaltsstoffe einer Pflanze zu erschließen und sie ohne den bei jedem Extraktionsverfahren unvermeidlichen Ausbeuteverlust vollständig einer therapeutischen, kosmetischen oder anderweitigen Verwertung zuzuführen.

Dieses Aufgabe wird durch ein Verfahren zur enzymatischen Herstellung eines Pflanzenhydrolysats gelöst, bei dem man in einem wässrigen, auf einen pH-Wert von 6 – 8 gepufferten Medium ein Gemisch von pflanzlichen und/oder bakteriellen und/oder Pilz-Enzymen auf ein zerkleinertes Pflanzenmaterial einwirken lässt. Als Pflanzenmaterial dient dabei die Gesamtpflanze oder ihre Teile. Das so gewonnene Pflanzenhydrolysat wird dann aus der Reaktionslösung abfiltriert und nach anschließender Sprühtrocknung als trockenes Pulver gewonnen.

Die mit dieser Erfindung erzielten Vorteile liegen darin begründet, dass das erfindungsgemäße Verfahren durch genaue Einhaltung eines am Neutralpunkt liegenden pH-Wertes durch Zusatz von Puffersubstanzen die bei anderen Hydrolyseverfahren stets auftretende Ansäuerung der Reaktionslösung durch Freisetzung von Säuregruppen vermieden wird. Da ein während der Hydrolyse ständig saurer werdendes Medium nicht nur die Aktivität der eingesetzten Enzyme beeinflusst, sondern auch die freigesetzten Pflanzeninhaltsstoffe verändert und denaturiert, lässt sich ohne eine strenge Kontrolle des pH-Wertes während der Hydrolyse kein der natürlichen Zusammensetzung entsprechendes Gemisch der Pflanzeninhaltsstoffe gewinnen. Hinzu kommt, dass eine standardisierte Qualität von Pflanzenhydrolysaten nur erhältlich ist, wenn Schwankungen des pH-Wertes zwischen den verschiedenen Produktionschargen vermieden werden.

Von besonderer Bedeutung ist es für die vorliegende Erfindung außerdem, dass die wässrige Lösung während der Hydrolyse eine Temperatur von weniger als 60°C, vorzugsweise zwischen 35 und 55°C aufweist und der Lösung ein Gemisch von vorzugsweise von zellulolytischen und/oder pektinolytischen pflanzlichen oder bakteriellen Enzymen zugegeben wird. Bevorzugte Enzyme sind hierbei Cellulasen, Pektinasen, Glucanasen, Proteasen und Amylasen. Ganz besonders geeignet ist ein Gemisch der vorstehend genannten Enzyme, die aus Tieren, Pflanzen, Pilzen und Bakterien stammen. Ein Beispiel hierfür ist ein Enzymgemisch bestehend aus etwa gleichen Anteilen Pankreatin, Papain, Pilzprotease und Bakterienprotease.

Die verschiedenen Enzyme können in einem einstufigen Verfahren im Gemisch eingesetzt werden, jedoch kann es auch vorteilhaft sein, die Enzyme in einem mehrstufigen Verfahren gruppenweise nacheinander einzusetzen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können beliebige Pflanzenmaterialien aufgeschlossen werden. Sowohl Früchte, als auch Blüten, Blätter oder Stammteile sowie unterirdische Pflanzenteile wie Wurzeln oder Rhizome sind geeignet. Auch Weizen, Roggen, Gerste oder Reis lassen sich erfindungsgemäß in schonender Weise hydrolysieren. Ganz besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren aber zum Aufschluss von Heilpflanzen, deren Wirkstoffe ohne wesentliche Ausbeuteverluste im erhaltenen Hydrolysat zur therapeutischen oder kosmetischen Anwendung frei verfügbar vorliegen.

Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, dass sich an das Zermahlen des Pflanzenmaterials das Suspendieren des Mahlgutes in Wasser anschließt. Nach Zugabe eines pH-Puffers wird das suspendierte Mahlgut anschließend für 4 – 6 Stunden auf 35 bis 55°C unter ständigem Rühren erhitzt. Anschließend erfolgt die thermische Inaktivierung der Enzyme, indem man für mindestens 30 Minuten auf wenigstens 90°C erhitzt. Der Ansatz wird filtriert und danach im Vakuum eingeengt. Das so erhaltene Konzentrat kann sprühgetrocknet werden. Nach beendeter Fermentierung werden die unlöslichen Bestandteile abgetrennt, die erhaltene Hydrolyselösung aufkonzentriert, mittels Hitze bei 90°C für mindestens 30 Minuten inaktiviert, sprühgetrocknet und ggf. zur Langzeitstabilisierung durch UV- oder Gammastrahlung stabilisiert.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, das eingesetzt Pflanzenmaterial zu einem Mehl zu vermahlen, um so den enzymatischen Aufschluss zu erleichtern.

Das erhaltene Pflanzenhydrolysat kann in vielfältiger Weise in arzneilichen oder kosmetischen Zubereitungen, aber auch als Zusatz zu Nahrungsmitteln eingesetzt werden.

10 kg Weizenkeimlinge werden fein vermahlen und in 100 l kaltem destilliertem Wasser suspendiert. In diesem Zustand gibt man ein Enzymgemisch aus etwa gleichen Anteilen Pankreatin, Papain, Pilzprotease und Bakterienprotease zu und erwärmt unter ständigem Rühren auf etwa 40°C. Man hält eine Stunde die Temperatur konstant und erhöht dann auf etwa 55°C. Wiederum wird 2 Stunden bei dieser Temperatur gerührt und anschließend auf 90°C erhitzt, mit Filtererde versetzt und durch eine Filterpresse geklärt. Die Lösung wird im Vakuum eingeengt, mit Alkohol/Wassergemisch (70/30) versetzt und vom ausfallenden Rückstand getrennt. Nach Abdampfen des Alkohols wird die Lösung sprühgetrocknet.
Das erfindungsgemäß hergestellte Hydrolysat kann in Bezug auf seine biologische Aktivität standardisiert werden.

Claims

Verfahren zur enzymatischen Herstellung eines Pflanzenhydrolysats, dadurch gekennzeichnet, dass man in einem wässrigen, auf einen pH-Wert von 6 – 8 gepufferten Medium ein Gemisch von pflanzlichen und/oder bakteriellen Enzymen auf ein zerkleinertes Pflanzenmaterial einwirken lässt, das aus der Gesamtpflanze oder ihren Teilen gewonnen worden ist, und das erhaltene Pflanzenhydrolysat dann aus der Reaktionslösung durch Filtration und anschließende Sprühtrocknung als trockenes Pulver isoliert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Enzymen um ein, Gemisch aus zellulolytischen und/oder proteolytischen Enzymen tierischen, pflanzlichen, pilzlichen oder bakteriellen Ursprungs handelt.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Cellulasen, Pektinasen, Glucanasen, Amylasen und Proteasen als Enzyme eingesetzt werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch aus etwa gleichen Anteilen Pankreatin, Papain, Pilzprotease und Bakterienprotease eingesetzt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Enzyme in einem einstufigen Verfahren eingesetzt werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Enzyme in einem mehrstufigen Verfahren nacheinander eingesetzt werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung während der Hydrolyse eine Temperatur kleiner als 60°C, insbesondere zwischen 35°C und 55°C aufweist.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Verfahrensschritte umfasst: – Zermahlen des Pflanzenmaterials. – Einmanschen des Mahlguts in Wasser. – Einstellen des pH-Wert mittels eines Puffers. – Erhitzen auf 35 bis 55°C für 4 – 6 Stunden und anschließend abkühlen lassen. – Abtrennung der unlöslichen Bestandteile. – Aufkonzentrierung der erhaltenen Hydrolysat-Lösung. – Inaktivierung der Enzyme durch Hitze bei etwa 90°C für mindestens 30 Minuten – Sprühtrocknen und gegebenenfalls Langzeitstabilisierung durch UV- oder γ-Bestrahlung.
Verfahren nach dem Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der pflanzliche Rohstoff vor der Hydrolyse zu einem Mehl vermahlen wird.
Pflanzenhydrolysat aus einer Gesamtpflanze oder ihren Teilen, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 9 erhältlich ist.
Pflanzenhydrolysat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es in arzneilichen oder kosmetischen Zubereitungen oder als Zusatz zu Nahrungsmitteln eingesetzt wird.