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Gewinnung von oestrogenwirksamen Stoffen aus Hopfenextrakt
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Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung des Verfahrens gemäß
Patent . ... ... (Patentanmeldung P 28 27 002.2), wobei der nach diesem Verfahren
gewonnene Extrakt zur Gewinnung von oestrogenwirksamen Stoffen weiterverarbeitet
wird.
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Unter Hopfen wird hier die Hopfendolde sowohl in erntefrischem als
auch zurückgetrocknetem, handelsüblichen Zustand und unter Hopfenprodukten werden
Produkte verstanden wie beispielsweise Hopfenpulver, lupulinangereichertes Hopfenpulver
in Form von Pellets, Hopfenextrakte und Hopfenextraktpulver.
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Es ist bekannt, daß natürlicher Hopfen oestrogenwirksame Stoffe enthält.
Die Gewinnung von oestrogenwirksamen Stoffen aus natürlichem Hopfen ist möglich,
konnte bisher jedoch nur im Labormaßstab durchgeführt werden. Der Versuch, oestrogenwirksame
Stoffe aus handelsüblichen Hopfenextrakten zu gewinnen, scheiterte trotz vieler
Versuche bis jetzt. Dabei wurden diese Versuche sowohl an handelsüblichen Hopfenextrakten
vorgenommen, die durch ein Lösungsmittelextraktionsverfahren gewonnen wurden, als
auch an Hopfenpulvern bzw. angereicherten Hopfenpulvern, die auf trockenem Wege
gewonnen wurden.
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Vberraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß der nach dem Verfahren
des Hauptpatents gewonnene Extrakt noch merkliche Mengen an oestrogenwirksamen Stoffen
enthält, die aus diesem Extrakt gewonnen werden können. Obwohl der Grund dafür,
daß gerade dieser Extrakt oestrogenwirksame Stoffe enthält, nicht geklärt ist, so
darf doch angenommen werden, daß durch die bei tiefer Temperatur erfolgende Behandlung
mit fluidem Gas die oestrogenwirkssmen Stoffe unbeschädigt läßt.
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Die Abtrennung der oestrogenwirksamen Stoffe aus dem nach dem Hauptpatent
gewonnenen E--akt kann mittels eines üblichen Xtherauszugs erfolgen, jedoch können
auch chromatographische oder elektrophoretische Trennverfahren angewendet werden.
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Die so gewonnenen oestrogenwirksamen Stoffe können als eiweißaufbauende
Substanzen Futtermitteln oder als wirksame Bestandteile kosmetischen Mitteln zugesetzt
werden oder sie eignen sich als Badezusätze.
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Verfahren zur Gewinnung von Hopfenextrakten werden in üblicher Weise
mittels organischer Lösungsmittel und Wasser durchgeführt.
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Diese Lösungsmittel lösen jedoch nicht nur den gewünschten Extrakt
aus dem Ausgangsmaterial, sondern daneben auch unerwünschte Stoffe. Es ist auch
nicht zu vermeiden, daß Reste des Lösungsmittels mit in den Extrakt übergeht, was
auf Jeden Fall unerwünscht ist.
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Es ist ferner bekannt, Extraktionen mittels fluider Gase, insbesondere
mittels C02 durchzuführen, wodurch die oben beschriebenen Nebenerscheinungen zwar
unterbunden werden oder zumindest nur in geringem Umfang auftreten, jedoch nicht
verhindert werden kann, daß chlorophyllartige Stoffe und höher molekulare Polyphenole
in den Extrakt übergehen.
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Aus der DE-PS 2 127 618 ist es bekannt, Hopfen mit C02 bei »Eberkritischem
Druck und überkritischer Temperatur zu extrahieren.-Die Dauer der Extraktion ist
jedoch bei diesem Verfahren unwirtschaftlich lang.
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Aus der russischen Patentschrift 167 798 ist es bekannt, Extrakte
aus pflanzlichen Stoffen, wie Kaffee, Tee oder Hopfen herzustellen, wobei Temperaturen
von 20 bis 25 0C und Drucke von 50 bis 60 bar angewandt werden. Aus der japanischen
Patentanmeldung 44 864 ist ein C02-Extraktionsverfahren bekannt, bei dem mit Temperaturen
von -20 bis +25°C und mit Drucken von 20 bis 70 bar gearbeitet wird. Aus der DE-OS
27 45 829 ist schließlich ein Hopfenextraktionsverfähren mit C02 bekannt, bei dem
fflemperatur und Druck so gewählt werden, daß diese nicht zu dicht an der kritischen
£[emperatur liegen, um die Möglichkeit auszuschalten, daß das Kohlendioxid zufällig
überkritisch wird.
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Diesen drei Literaturstellen ist gemeinsam, daß im unterkritischen
Bereich für Temperatur und Druck gearbeitet wird. Gemeinsam ist diesen Verfahren
weiterhin, daß sie-unwirtschaftlich lange Extraktionszeiten benötigen oder daß die
Ausbeute an wertvollen Bitterstoffen völlig ungenügend ist.
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Aus der DE-AS 22 12 281 ist ein Verfahren bekannt, bei dem dem Rohkaffee
durch Behandlung mit flüssigem Kohlendioxid das Coffein entzogen wird. Dieses bekannte
Verfahren wird bei Temperaturen zwischen O °C und der kritischen Temperatur des
Kohlendioxids durchgeführt, wobei Drucke im Bereich von 80 bar -aufwärts bis zu
einer praktischen Grenze von 400 bar angewendet werden. Bei diesem Verfahren wird
das unerwünschte Alkaloid Coffein im flüssigen C02 gelöst und aus dem Extraktionsbehälter
abgeführt, während im Extraktionsbehälter der vom Coffein befreite Rohkaffee einschließlich
der aromabildenden Extrak*stoffe in unveränderter Menge verbleiben.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, aus dem nach dem Hauptpatent
erhaltenem Extrakt aus Hopfen oder Hopfenprodukten oestrogenwirksame Stoffe zu gewinnen.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der so gewonnene
Extrakt zur Gewinnung von oestrogenwirksamen Stoffen weiterverarbeitet wird.
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Wenn hier von kritischen Temperaturen und Drucken gesprochen wird,
dann beziehen sich diese für das eingeleitete reine C02 auf dieses C02 selbst, während
sich diese Begriffe im Druckbehälter auf das angereicherte Gas beziehen, dessen
kritische Temperatur und dessen kritischer Druck von denen des -reinen CO2 verschieden
sind, da sie z.B. von dem Verhältnis Konzentrat zu CO2 abhängen.
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Grundsätzlich ist an Stelle von C02 jedes andere verflüssigbare Gas
verwendbar, wie z.B. N20 jedoch ist C02 am leichtesten verfugbar, relativ ungefährlich
und seine kritische Temperatur und sein kritischer Druck liegen in einem Bereich,
der technisch leicht beherrschbar ist.
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Nach einer bevorzugten Ausfiihrungsform der Erfindung erfolgt die
Weiterverarbeitung durch chromatographische Verfahren unter Verwendung von Sephadex
oder Sepharose. Auch Extraktion mit Äther ist möglich.
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Im folgenden wird eine Vorrichtung beschrieben, die zur Gewinnung
des als Ausgangsmaterials verwendeten Extrakts geeignet ist.
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Flüssiges C02 wird aus dem Tank 1 im unterkritschen Druck- und Temperaturzustand
entnommen. Durch den Wärmeaustauscher 2 wird das C02 auf die gewünschte unterkritsche
Temperatur eingestellt und mit Hilfe der Hochdruckpumpe 3 der notwendige überkritische
Druck erzielt. Durch das Durchflußmeßgerät 16 gelangt die C02 in den Druckbehälter
4, wo die Extraktion des Ausgangsmaterials stattfindet.
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Die Befüllung und Entleerung des Druckbehälters 4 mit Produkt erfolgt
entweder diskontinuierlich durch Öffnen und Verschließen der Kopföffnung nach jeder
Extraktion oder kontinuierlich durch Verwendung der Hochdruckschleusen 5 und 6,
die ohne wesentliche Druckninderung einen ständigen Nachschub an frischen Pellets
und eine fortlaufende Entnahme extrahierter Pellets gewährleisten.
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Der Druck im flüssigen C02 wird nach Verlassen des Druckbehälters
4 mit einem Druckaufnehmer 14 bestimmt. Das flüssige C02, das die extrahierten Hopfeninhaltsstoffe
enthält, wird über das Druckregelventil 8 und den Wärmeaustauscher 9 in den Druckbehälter
10, wo zeitweise drei YhapeD (extrahiertes Gut, flüssige C02
mnd
entspannte gasförmige CO2) vorliegen. Die trennung der im überkritischen Druckbereich
befindlichen flüssigen CO2 wird durch das Druckregelventil 8 eingeleitet und - falls
gewünscht -durch weiteres Senken der Temperatur im Wärmeaustauscher 9 unterstützt.
Im Druckbehälter 10 fällt der Hopfenextrakt aus und kann am Boden des Druckbehälters
10 kontinuierlich durch das Ventil 11 entnommen werden.
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Das aus dem Druckbehälter 10 austretende C02 kann über die Leitung
11 rezirkuliert werden. Zur Uberwachung der Drucke in den Leitungen sind Druckmeßgeräte
vorgesehen. Die Steuerung kann von Hand oder mittels eines elektrischen Steuergeräts
12 erfolgen, dem als Eingänge die mit einem gemperaturfühler 13 im Druckbehälter
4 gemessene Temperatur, die mit Druckaufnehmern 14 und 15 gemessenen Drucke der
aus dem Druckbehaltern 4 und 10 austretenden Gasströme sowie die mit dem Durchflußmesser
7 gemessene Durchflußmenge. In Abhängigkeit von diesen Meßwerten wird das Druckregelventil
9 und gewünschtenfalls auch die Eühlleistung im Wärmeaustauscher 9 eingestellt.
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Zur Gewinnung der oestrogenwirksamen Stoffe aus dem mit der obigen
Vorrichtung hergestellten Extrakt, kann eine übliche Apparatur für chromatographische
oder elektrophoretische Trennung verwendet werden, wobei sich als Füllmittel für
die chromatographische Säule Sephadex und Sepharose als vorteilhaft erwiesen haben.
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Sephadex ist ein dreidimensional vernetztes Polysaccharid, das durch
Quervernetzung der linearen Makromoleküle von Dextran erhalten wird.
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Sepharose ist ein Sortiment von perlförmigen Materialien zur Gelchromatographie
in wässriger Lösung auf der Basis eines modifizierten gelierfähigen Polysaccharids
aus Agar, dessen Polysaccharidketten zu einem dreidimensionalen Netzwerk verknüpft
sind.
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Anhand der folgenden Beispiele die Herstellung des Hopfenextraktes
beschrieben, der noch so ausreichende Mengen an oestrogenwirksamen Stoffen enthält,
daß sich die Gewinnung dieser oestrogenwirksamen Stoffe lohnt.
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Beispiel 1: 1 kg lupulinangereichertes Hopfenpulver in Pelletform,
Alphagehalt 11,2 % wfr, Wassergehalt 7,2 % wurden in den Druckbehälter 4 gegeben
und mit C02 2 Stunden lang bei einem Druck von 115 bar und einer Temperatur von
23,2 °C extrahiert.
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Nach erfolgter Extraktion wurden aus dem Druckbehälter 9 am Entnahmeventil
361 g goldgelber Hopfenextrakt entnommen. Die Analyse des Ausgangsprodullrts und
des gewonnenen Extraktes waren: Ausgangspunkt Extrakt 1 Gesamtharz 34,9 % 99,2 %
Weichharz 31,2% 88,7% Alphasäure kw-Wert 11,2 % 30,5 % Alphasäure dc 11,0 % 29,6
% Betasäure dc 13,1 % 27,2 % Gesamt-Hopfenöl 2,5 % 2,1 % Sämtliche Werte sind Gewichts-%,
wasserfrei Wasser 7,2,', 3,9,' P.I. Index 1,35
Beispiel 2: Gleiches
Hopfenpulver wie in Beispiel 1 wurde im Druckbehälter 4 mit CO2 90 Minuten bei einem
Druck von 500 bar und einer Temperatur von 25 0C extrahiert.
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Aus dem Entspannungsbehälter 4 wurden 354 g Hopfenextrakt entnommen,
seine Analysenwerte waren: Extrakt 2 Gesamtharz 98,7,' Weichharz 88,2 % Alphasäure
kw-Wert 30,6 % Alphasäuredc 29,5 % Betasäure dc 27,7 % Gesamt-Hopfensöl 2,3 % Sämtliche
Werte sind Gewichts-%, wasserfrei Wasser 6,3 % P.I. Index 0,35
Beispiel
3: 1 kg des gleichen Hopfens wie in Beispiel 1 und 2 wurden mit 333 g Wasser versetzt,
so daß der Wassergehalt der Pellets 40,5 % betrug und im Druckbehälter 4 mit CO2
2 Stunden lang bei einem Druck von 140 bar und einer Temperatur von 20 0C extrahiert.
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Nach Beendigung der Extraktion wurden 365 g (Lftr. Extrakt) erhalten,
der folgende Analysewerte zeigte.
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Gesamtharz 94,4 % Weichharz 84,4 % Alphasäure kw-Wert 28,8 % Alphasäure
dc 27,9 % Betasäure dc --26,2 Gesamt-Hopfenöl 2,0 % Sämtliche Werte sind Gewichts-%,
wasserfrei.
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Wasser 8,5 % P.I. Index 0,88 Die nach den Beispielen 1 bis 3 gewonnenen
Extrakte enthalten alle oestrogenwirksame Stoffe.
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L e e r s e i t e