DE2312285A1

DE2312285A1 - Verfahren zur herstellung von sterolinreichen produkten

Info

Publication number: DE2312285A1
Application number: DE2312285A
Authority: DE
Inventors: Karl Heinrich Pegel
Original assignee: Individual
Current assignee: Roecar Holdings Netherlands Antilles NV
Priority date: 1972-03-17
Filing date: 1973-03-13
Publication date: 1973-09-20
Also published as: AR198078A1; ES412581A1; IL41741A0; US3933789A; IL41741A; GB1417272A; IE37385B1; NL7303718A; SE421671B; AT342193B; AU471937B2; BE796887A; FR2176818A1; CH584518A5; FR2176818B1; ATA236973A; CA989388A; ZA721855B; AU5346673A; IE37385L

Description

PATENTANWÄLTE /.Ö1ZZ.OQ

DR.-JNG. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH DIPL-ING. SELTING

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den 12.3.1973 Avli/Ax

Verfahren zur Herstellung von sterolinreichen Produkten

•Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung und/oder Extraktion von Sterolinen aus Pflanzenmaterial (Steroline sind Phytosteringlykoside) einschließlich der natürlich vorkommenden Sterolinester»

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß Steroline zu den essentiellen, d.h. lebenswichtigen und unentbehrlichen Bestandteilen von Nahrungsmitteln gehören, und daß diese Verbindungen wertvoll wenn nicht unentbehrlich bei der Behandlung von geriatrischen Beschwerden und sog. "Zivilisationskrankheiten" und Alterskrankheiten, z.B. Prostatahypertrophie, Cholesterose, Arthritis und Gicht, sind. Diese überraschenden therapeutischen Wirkungen werden bei oraler Verabreichung von Zubereitungen oder Produkten, die diese Steroline enthalten, erzielt»

Diese Steroline kommen in praktisch allen Pflanzen vor„ Die diesbezüglichen Literatur3tellen, die nachstehend mit Zahlen wiedergegeben sind, sind insgesamt am Ende der Beschreibung zusammengestellt. "Die Steroline wurden in Äpfeln (1), Kartoffeln (2i3), Karotten, Zwiebeln, Rettich, Salat (4), Tabak (5), Baumwolle (6), Erdnüssen (7), Zitrusfrüchten (8), Spinat (9), Bohnen (9) und anderen Pflanzen (11 bis 15) und

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vielen weiteren Pflanzen festgestellt, aber ihr therapeutischer Wert oder ihre Bedeutung als essentieller Nahrungsmittelbestandteil wurde Ms zu dieser Erfindung nie erkannt (11,16 bis 20), obwohl Berichte über ihre biologische Aktivität in der wissenschaftlichen Literatur (19,21-23) veröffentlicht worden sind.

Die Produkte gemäß der Erfindung können als solche als Nahrungsmittel oder als therapeutische Mittel oder als Zusatzstoffe oder Bestandteile von Nahrungsmitteln oder pharmazeutischen Zubereitungen verwendet werden. Da der Nutzen dieser mit Sterolin angereicherten Produkte von ihrem Sterolingehalt abhängt, bestimmt dieser Gehalt die Tagesmenge des Produkts, die für den Verbraucher oder Patienten (Mensch oder Tier) erforderlich ist. Die Steroline selbst sind ungiftig, wenn sie oral genommen werden,. Nach Feststellungen des Erfinders sind sie von geringem ,nützlichen oder therapeutischen Wert, wenn sie in reiner _ kristalliner Form eingenommen werden. Eine Tagesdosis von :o,ol mg ß-Sitosteryl-ß-D-glucosid (das am häufigsten vorkommende natürliche Phytosterolin) reicht für die Therapie aus. Überdosen der Steroline sind unschädlich. Mit Sterolin angereicherte Wahrungsmittel, Nahrungsmittelzusätze,, pharmazeutische Produkte oder Zusätze zu pharmazeutischen Produkten sollten daher auf eine bevorzugte Verfügbarkeit •von Sterolin von täglich o,ol - o,lo mg eingestellt sein. Die aus beliebigen Pflanzentypen erhältlichen Steroline

sind als Phytosteroline^ besser bekannt. Diese Verbindungen sind die Glykoside, gewöhnlich die Glucoside von Pflanzen oder Plrytosterine. Von diesen Pflanzensterinen kommt am. häufigsten und reichlichsten das ß-Sitosterin (12,24-27) vor, das gewöhnlich mit geringeren Mengen Campesterin und Stigmasterin (24,25,26b) und sehr häufig mit geringen Mengen Cholesterin (24,25) vergesellschaftet ist» Das am reichlichsten in einer Pflanze oder sogar einer Pflanzengattung oder -familie vorkommende Phytosterin und somit Phytosterolin ist nicht unbedingt das ß-Sitosterin mit 3 09838/1257

seinen Glykosiden (9,12,25,27). S3 sind zahlreiche andere •eng verwandte Phytosterine "bekannt, und es wird angenommen und wurde festgestellt, daß alle als die entsprechenden Steroline oder deren Ester vorkommen (1-3, 8,9,28-30). Das Vorkommen (12,15,24,25,27,31,32) und die Beschreibungen (12, 15, 24, 25, 27, 31, 32, 33) dieser Pflanzensterine sind in zahlreichen Veröffentlichungen "belegt.

Gegenstand der Erfindung ist ein einfaches und wirksames Verfahren zur Konservierung, Extraktion oder Konzentrierung von Sterolinen, die in Pflanzenmaterialien vorhanden sind, oder zur Herstellung oder Verarbeitung von Pflanzenprodukten in einer solchen Weise, daß die natürlichen Steroline gegen Abbau oder Zerstörung geschützt sind.

Bei jedem Verfahren zur Konservierung, Extraktion, Anreicherung oder Konzentrierung von Sterolinen müssen zuerst alle im jeweiligen Pflanzenmaterial vorhandenen Glykosidenzyme vollständig zerstört werden. Glykosidenzyme sind verhältnismäßig widerstandsfähige Verbindungen, die mit organischen Lösungsmitteln (Äthanol) als Fällmittel isoliert werden können. Nur durch hohe Temperaturen (60°G und mehr) werden sie bleibend denaturiert. Durch vorübergehende Deaktivierung oder Denaturierung durch Gefriertrocknen oder Zusatz von organischen Lösungsmitteln wird somit nicht verhindert, daß ein Glykosidenzym seine Wirksamkeit wiedergewinnt, wenn die deaktivierende Umgebung entfernt worden ist. Nur nach bleibender Denaturierung (Zerstörung) der Glykosidenzyme kann das Pflanzenmaterial zur Extraktion, Anreicherung oder Konzentrierung der Steroline durch Zerkleinerung (des Pflanzenmaterial) und anschließendes Kochen in Wasser weiter verarbeitet werden. Die bevorzugte Kochzeit für den denaturierten wässrigen Pflanzcnbrei beträgt 30 Minuten bis 2 Stunden bei Normaldruck oder erhöhtem Druck.

Gemäß der Erfindung wird die Konservierung, Konzentrierung und/oder Extraktion von Sterolinen aus Pflanzen, die sie

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enthalten, nach einem Verfahren vorgenommen, bei dem man

a) die sterolinspezifischen abbauenden Enzymsysteme durch

jBriiitzen des Pflanzenmaterials (entweder als solches , oder als Brei, Schnitzel, Scheiben, Schalen usw., die von Pflanzenteilen erhalten werden) erhitzt und

■fa) das Pflanzenmaterial, dessen Enzyme deaktiviert worden sind, durch Kochen in Wasser zu sterolinreichen Konzen*- traten oder Extrakten weiter verarbeitete

Diesem Erhitzen können alle Pflanzenmaterialien unterworfen werden, die zu lagern oder der Weiterverarbeitung (z.B. Auspressen, Saftextraktion, Trocknung oder Gefrieren) zu unterwerfen sind* Es ist wichtig, daß dieser Konservierungsprozess bei der frühestmöglichen Gelegenheit bei jeder Pflanzenproduktherstellung vorgenommen wird, gleichgültig, ob es sich um eine !lebensmittelkonservierung, eine Sterolinextraktion oder eine Konzentrierung handelt.

Die Sterolinstabilisierung in Pflanzenprodukten kann wie folgt vorgenommen werdetti

1) Man erhitzt das frische Pflanzenmaterial, um die sterolinspezifischen abbauenden Enzyme zu deaktivieren, bevor die Verarbeitung zum essbaren Endprodukt beginnt:.

2) Man erhitzt die Pflanzenprodukte unmittelbar nach den ersten Verarbeitungsstufen, die beispielsweise das Zerschneiden zu Scheiben, Zerkleinern, Zerhacken, Zerstampfen, Zerschnitzeln, Auspressen und Saftabtrennung, erfordern, bevor die weitere Verarbeitung zu den endgültigen essbaren Produkten fortgesetzt wird.

Bei den zur Stabilisierung der Steroline und, falls erforderlich, der Mobilisierung der Steroline angewandten Erhitzungaprozesseh kann die Endtemperatur 60 bis 200 C im gesamten Pflanzenmaterial erreichen, dessen Enzyme deaktiviert werden sollen. Die Erhitzungsdauer kann einige

Sekunden bis zu Stunden dauern, da Steroline unter neutra-309838/1257

len Bedingungen verhältnismäßig wärmebeständig sind₀ Bevorzugt wird eine Erhitzungsdauer von 30 Minuten bis 1 Stunde vom Siedebeginn, wenn die Endprodukte mit Sterolin angereicherte Pflanzenextrakte oder -konzentrate sind, oder 15 bis 60 Sekunden bei 75 + 5°C, wenn ein die Enzyme zerstörender Pasteurisierungsprozess für die Konservierung der Steroline angewandt wird. Es ist zu bemerken, daß außer Kochen verschiedene andere Formen des Erhitzens, z.B. Erhitzen mit Wasserdampf oder trockenes Erhitzen, möglich sind.

Das Pflanzenmaterial oder -produkt kann aus beliebigen endgültig essbaren, ungiftigen Pflanzenprodukten, z„B. Früchten aller Art, Blättern, Stengeln, Stielen, Y/urzeln und Knollen, und sogar aus Abfallprodukten, z.B. Schalen, Fruchtkernen und -gehäusen und Blattabfällen, bestehen.

Typisch sind die folgenden Arbeitsweisen beim Verfahren gemäß der Erfindung!

a) Das Pflanzenmaterial wird unmittelbar nach der Zerklei-r nerung vor der Weiterverarbeitung erhitzt.

b) Das Pflanzenmaterial wird erhitzt, bevor etwaige Prozesse, die die Pflanzenzellen schädigen, einsetzen.

Ein wertvoller und zuverlässiger Test auf Sterolinaktivität ist die therapeutische Wirkung von Sterolinen auf Patienten mit benigner Hypertrophie der Prostata. Dies wird in der britischen Patentanmeldung 1 298 047 beschrieben.

Extraktionsverfahren

Ein Vergleich der verschiedenen angewandten Extraktionsverfahren und die erhaltene Sterolinkon-zentration in einem mit Sterolin angereicherten Endprodukt gibt einen sehr guten Anhaltspunkt für die Wirksamkeit dieser verschiedenen Verfahren. Darüber hinaus lassen die vorteilhaften Ergebnisse dieser angereicherten Produkte bei Verabreichung 309838/1 257

(in Kapseln u.dgl_o) an Patienten mit benigner Prostatahypertrophie ihren therapeutischen Wert und ihre Wirksamkeit erkennen ο

Verglichen werden nachstehend die Konzentration von Sterolinen in Extrakten, die aus Knollen von Hypoxis rooperi hergestellt worden sind. Die in einer Anzahl von Versuchen ermittelten durchschnittlichen Sterolingehalte, gerechnet als ß-Sitosteryl-ß-D-glucosid, sind in mg/100 g sprungetrockenetes Pulver ausgedrückt.

Methode 1 (a) ■ '

Der Saft von 3 kg gewaschenen Hypoxisknollen wurde mit einem nach dem Zentrifugenprinzip arbeitenden Haushaltsentsafter extrahiert. Der durch ein feingewebtes Tuch filtrierte Saft wurde 3 Tage gekühlt und dann sprühge" trocknet.
0,055 mg/100 mg

Methode 1 (b) ·

Der Saft von 3 kg gewaschenen Hypoxisknollen wurde mit einem nach dem Zentrifugenprinzip arbeitenden Haushaltsentsafter extrahiert. Der extrahierte Saft wurde "unmittelbar in 1 1 kochendes Wasser gegossen. Das Gemisch wurde 30 Minuten gekocht« Es wurde dann durch ein feingewebtes Tuch filtriert. Das ]?iltrat wurde 3 Tage gekühlt und dann sprühgetrocknet.
0,81 mg/100 g -

Schlußfolgerung:

1) Der Unterschied in der Konzentration des Sterolins bei den beiden Methoden wird der Tatsache' zugeschrieben, daß durch das sofortige Kochen des extrahierten Safts der Abbau des Sterolins durch die Enzymwirkung beendet wurde.

2) Durch den Kochprozess wurde weiteres Sterolin aus den im extrahierten Saft gebliebenen feinen Pasern extrahiert, bevoJQ^g ^gs^g gl^rch die Filtration bei der

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Methode 1 (b) entfernt wurden.

Methode 2(a)

3 kg frische gewaschene Hypoxisknollen wurden zu einem feinen Brei zerkleinert, mit 6 1 Wasser bei Raumtemperatur gemischt und 11 Stunden stehen gelassen, bevor mit der Kühlung begonnen wurde. Das Gemisch wurde dann 3 Tage in der Kälte gehalten und anschließend filtriert und sprühgetrocknet.
0_t31 mg/100 g

Methode 2(b)

3 kg frische gewaschene Hypoxisknollen wurden zu einem feinen Brei verarbeitet, mit 6 1 Wasser bei Raumtemperatur gemischt,sofort gekühlt und 3 Tage in der Kälte gehalten, bevor filtriert und das Piltrat sprühgetrocknet wurde. 5,75 mg/100 g

Methode 2(c)

3 kg frische gewaschene Hypoxisknollen wurden zu einem feinen Brei verarbeitet und mit 6 1 siedendem Wasser gemischt, worauf eine weitere Stunde gekocht wurde. Anschließend wurde das Gemisch filtriert und das Piltrat 3 Tage gekühlt und dann sprühgetrocknet. 6,92 mg/100 g

Schlußfolgerung t

Es scheint offensichtlich zu sein, daß die bei den Methoden 2(b) und 2{c) erhaltene sehr viel höhere Sterolinkonzentration auf die Verhinderung des Abbaues des Sterolina durch Enzymwirkung zurückzuführen ist, wie er bei der Methode 2{a) bei Raumtemperatur für einige Zeit vor Beginn der Kühlung stattfinden muß. Der Unterschied zwischen 2(b) und 2(c) kann

1) einem teilweisen Abbau des Sterolins durch Enzymwirkung bei der Methode 2(b) und

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2) besserer und vollständigerer Extraktion des Sterolins durch fortgesetztes Kochen in Wasser nach der Breibereitung bei der Methode 2(c) ■
zugeschrieben werden.

Methode 3(a)

3 kg frische gewaschene Hypoxisknollen wurden zu einem feinen Brei zerkleinert und mit 2,7 1 absolutem Äthanol gemischt. Das Gemisch wurde 1 Stunde kräftig gerührt und dann filtriert. Das Filtrat wurde sprühgetrocknet. Kein messbares Sterolin.

Methode 3(b)

3 kg frische gewaschene Hypoxisknollen wurden zu einem . feinen Brei zerkleinert und mit 6 1 eines Gemisches von Äthanol und Wasser, das 60$ Äthanol enthielt, gemischt. Der verdünnte Brei wurde 1 Stunde kräftig gerührt und filtriert. Das Piltrat wurde sprühgetrocknet. Kein messbares Sterolin. ·

Methode 3(c)

-3 kg frische gewaschene Hypoxisknollen wurden zu einem . feinen Brei zerkleinert und mit 6 1 eines 60$ Alkohol enthaltenden Gemisches von Alkohol und Wasser gemischte Der verdünnte Brei wurde 3 Tage gekühlt und dann filtriert. Das Filtrat wurde sprühgetrocknet. 0,23 mg/100 g -

Schlußfolgerung; ·

Die Ergebnisse der beiden Methoden 3(a) und 3(b) zeigen, daß durch kurzzeitige Extraktion mit reinem Äthanol oder einem Äthanol-Wasser-Gemisch keinerlei Sterolin extrahiert oder mobilisiert wird, und daß eine Sprühtrocknung hieran nichts ändert.

Die durch eine längere Extraktionszeit unter Kühlung erzielte höhere Sterolinkonzentration zeigt, daß die Zeit eine Rolle bei der Extraktion mit einem Äthanol-Wasser-Gemisch spielt, jedoch lässt ein Vergleich der Methode 3(c)

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mit der Methode 2(b) erkennen, daß durch Äthanol die ■während der gleichen Zeit extrahierte Sterolinmenge erheblich verringert wurde, nämlich auf 0,23 mg im Vergleich zu 5,75 mg Sterolin/loQ g Endprodukt.

Methode 4(a)

3 kg frische gewaschene Knollen von Hypoxis rooperi wurden in einem geschlossenen Behälter in einen Brückkocher gestellt, der 1 1 Wasser enthielt» Das Waaser wurde unter einem Druck von 1,4 kg/om zum Sieden gebracht, worauf man es weitere 30 Minuten sieden ließ. Die;sterilisierten Knollen wurden dann in einem Homogenisator unter ständiger Zugabe von insgesamt 6 1 Wasser gemahlen. Nach dieser Phase wurde nicht weiter zum Sieden erhitzt. Der wässrige Brei wurde filtriert. Das sprühgetrocknete FiI-trat bestand im wesentlichen aus einem wasserlöslichen Pulver, das reich an Kohlenhydrat war. Kur Spuren

Methode 4(b)

3 kg Knollen von Hypoxis rooperi wurden in einem geschlossenen Behälter in einen Druckkocher gestellt, der 1 1 Wasser enthielt. Das Wasser wurde unter einem Druck von 1,4 kg/cm zum Sieden gebracht, worauf man es weitere 30 Minuten sieden ließ. Die sterilisierten Knollen wurden in einem Homogenisator unter kontinuierlicher Zugabe von insgesamt 6 1 Wasser gemahlen. Das erhaltene Gemisch von Brei und Wasser wurde 1 Stunde gekocht, worauf es filtriert wurde. Das Filtrat wurde sprühgetrocknet. Das erhaltene hellbraune sterolinreiche Pulver bestand im wesentlichen aus löslichen Kohlenhydraten (Saccharose, Glucose, Fructose und Stärken) und Sterolinen. 9,01 mg/100 3

Schlußfolgerung:

Eine wirksam Extraktion des Sterolins wurde bei der Methode 4(a) nicht erreicht, obwohl die Enzymwirkung durch die angewandte-UoiißJEßnip£;ra.tür ausgeschaltet worden war.

-1Q-

Bas Ergebnis des zusätzlichen Kochens "bei der Methode 4(b) nach der Vermischung des Breies mit Wasser läßt die Notwendigkeit dieser abschließenden Heißextraktion (durch Kochen) erkennen* -

Therapeutische Wirkung A

Die bei den Extraktionsmethoden 1(a), 1(b)» 2Ca), 3(a),

3(q) und 4(a) erhalte net) Produkte zeigte keine therapeutische Wirkung bei Anwendung bei Patienten mit beriigner ProstatahypeEtrophie. Die angewandte Dosis be— trag 3 Kapseln pro Tag, von denen eine nach jeder Hauptmahlzeit gegeben wurde« Jede Kapsel enthielt 100 mg des sprühgetrockneten Pulvers, und die Tagesdosis an Sterol!» betrug in allen Fällen weniger als insgesamt Q,01 mg.

Therapeutische Wirkung B

Das bei den Extraktionsmethoden 2(b), 2(c) und 4(b) erhaltene sprühgetrocknete Pulver wurde zur Behandlung voö Patienten -verwendet» die Symptome vpn benigner Prostatabypertrophie zeigten. Nach einer Medikation für 2 Wochen berichteten alle Patienten über eine subjetive Verbesserang ihrer Symptome, Eine Untersuchung nach einer Behandlungsdauer von 4 Wochen ergab, daß das Volumen von zurück behaltenem Urin bei allen Patienten verringert war. Bei weiterer längerer Behandlung (3 Monate) wurde eine Verkleinerung der geschwollenen Prostata festgestellt.

■ Dosierung %

3 Kapseln Extrakt, pro Tag, je eine nach jeder Hauptmahlzeit, Jede Kapsel enthielt 100 mg des Extrakts mit einem Sterolingehalt von 0,005 bis 0,009 mg Sterolin (gerechnet als ß-Sitosteryl-ß-D-glucosid). Dies ergab eine effektive Tagesdosis von 0,0.15 bis 0,027 mg Sterolin.

Methode 5

Beta Vulgaris L., subsp.varietas conditiva (rote Rübe) ergab bei Behandlung und Verarbeitung wie bei' der Extrak-

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tionsmethode 4(t>) ein dunkelrotes Pulver mit einem Sterolingehalt von durchschnittlich 0,015$, gerechnet als ß-Sitosteryl-ß-D-glucosid.

Therapeutische Wirkung

Patienten mit Symptomen von benigner Prostatahypertrophie wurde» mit dem Extrakt von Beta vulgaris behandelt. Alle Patienten zeigten ähnliche subjektive und objektive Besserungen, -wie sie vorstehend unter "therapeutische Wirkung B" beschrieben wurden.

Dosierung

3 Kapseln Extrakt pro Tag, je eine nach jeder Hauptmahlzeit. Jede Kapsel enthielt 50 mg Extrakt mit einem durchschnittlichen Sterolingehalt von 0,0075 mg. Dies ergab eine durchschnittliche Tagesdosis von 0,0225 mg Sterolin.

Methode 6

Kartoffelschalen werden homogenisiert. Der Brei wird unmittelbar in kochendes Wasser gegeben, worauf weitere 30 bis 60 Minuten erhitzt oder gekocht wird, um das Sterolin zu extrahieren. Der Brei wird filtriert, das Filtrat durch Kochen eingeengt und das Konzentrat abschließend sprühgetrocknet, wobei ein sterolinreicher Extrakt erhalten wird.

Methode 7 -

Frisch ausgepresster Orangensaft wird unmittelbar nach dem Auspressen aus der Frucht pasteurisiert (60°bis 80°C).Der Saft kann dann durch Zusatz von Konservierungsmitteln oder durch Kühlen und durch Verpacken für den Verbrauch weiter verarbeitet werden. Der in dieser Weise hergestellte Saft enthält praktisch alle mit dem Saft ausgepressten Steroline, jedoch bleibt der größte Teil der ursprünglich vorhandenen Steroline im festen Rückstand (Pulpe), da diese Steroline nur durch längeres Kochen löslich gemacht worden wären. Der Pasteurisierprozess (schnelles Erhitzen für

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Sekunden und anschließendes schnelles Kühlen) hat wenig Einfluß auf den Geschmack des Saftes«

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Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zur Herstellung von sterolinreichen Produkten, dadurch gekennzeichnet, daß man Pflanzenmaterial, das Steroline enthält, schnell auf eine Temperatur erhitzt, bei der die sterolinspezifischen abbauenden Enzymsysteme deaktiviert werden, und dann extrahiert oder konzentriert.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das die Steroline enthaltende Pflanzenmaterial vor dem schnellen Erhitzen zerkleinert und die Extraktion oder Konzentrierung durch Kochen in Wasser vornimmt O

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