DE69103989T2 - Verfahren zur Stabilisierung von pflanzlichem Material. - Google Patents

Verfahren zur Stabilisierung von pflanzlichem Material.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine neues Verfahren zur Stabilisierung von Pflanzen, wie insbesondere Pflanzen zur Verwendung im medizinischen oder kosmetischen Bereich oder als Gewürz, Aromat oder Nahrungsmittel.
  • Wie bekannt ist, weisen Pflanzen ihre optimalen Eigenschaften in dem Moment auf, in dem sie gepflückt werden. Dagegen verschlechtern sich diese Eigenschaften sehr schnell. Es ist daher wichtig, sie zu "stabilisieren", um zu versuchen, so weit wie möglich den wesentlichen und erwünschten Teil dieser Eigenschaften zu konservieren.
  • Wie bekannt ist, ist die Stabilisierung von frischen Pflanzen ein Vorgang, der darauf abzielt, diesen Waren sämtliche ihrer anfänglichen Eigenschaften zu erhalten, sowohl bezüglich ihrer therapeutisch aktiven Bestandteile (Alkaloide, Spurenelemente, Vitamine, ätherische Öle, Polyphenole, etc.) als auch bezüglich anderer Eigenschaften, wie beispielsweise dem Geschmack, der Farben und der Düfte.
  • Im allgemeinen werden die Pflanzen zum Stabilisieren an der Luft getrocknet. Wie weithin bekannt ist, weist diese Technik zahlreiche Nachteile auf, die im wesentlichen mit der Langsamkeit des Vorgangs verbunden sind, welche Verschlechterungen, Entfärbungen und Duftverluste zur Folge hat. Alle bis heute bekannten Verfahren zum Stabilisieren von Pflanzen zielen darauf ab, die in ihr enthaltenen Enzyme unwirksam zu machen. Wie bekannt ist, wird die Denaturierung der Enzyme bei einer jedem Enzym eigenen Temperatur erreicht, wobei diese Temperaturen meistens zwischen 70 und 90ºC liegen. Aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Gewebe der Pflanzen erhitzen sich bestimmte Bereiche nahe der Oberfläche erheblich, während die Temperaturen der inneren Zonen langsam ansteigen. Dies trifft insbesondere bei holzigen und dicken Teilen zu.
  • Bis heute hat man zum Stabilisieren von Pflanzen, d.h. zum vernichten der Enzyme, im wesentlichen Verfahren verwendet, die auf Feuchtigkeitswärme, auf Wasserdampf, sogar auf Alkohol-Dampf, insbesondere Ethanol-Dampf zurückgreifen. Die trockene Wärme wird selten verwendet, da bei dem langsamen Temperaturanstieg die Enzyme unglücklicherweise wirken, lang bevor sie zerstört werden.
  • Es wurde schon vorgeschlagen, ultra-hochfrequente Ströme an frischen oder getrockneten Pflanzen oder zum Trocknen ölhaltiger Samenkörner, z.B. Sonnenblumenkernen, zu verwenden, insbesondere um die Schälbarkeit dieser Samenkörner zu verbessern. Diese Techniken haben sich nicht entwickelt, wahrscheinlich wegen ihrer hohen Kosten, da sie extrem lange Behandlungsdauern erfordern, und haben sich nur für die Behandlung von Samenkörnern und nicht von Pflanzen als nützlich erwiesen.
  • Die Erfindung beseitigt diese Nachteile. Ihr Ziel ist ein Verfahren zum Stabilisieren von Pflanzen, ohne Veränderung ihrer therapeutisch aktiven Bestandteile und unter Erhaltung ihres Geschmacks und ihres Duftes, was bisher nicht in wirtschaftlicher und effizienter Weise erreichbar war.
  • Dieses Verfahren zur Stabilisierung von Pflanzen, ist durch die folgenden Schritte gekennzeichnet:
  • - zunächst Rehydrieren der frischen Pflanzen, um ihren Wassergehalt in den Bereich des Anfangs-Wassergehaltes der frisch gepflückten Pflanze zurückzubringen;
  • - anschließend Unterziehen der rehydrierten Pflanze einer Behandlung mit Ultra-Hochfrequenzen, bis in dieser Pflanze eine Temperatur erreicht wird, die mindestens gleich der Temperatur der Denaturierung der in dieser Pflanze enthaltenen Enzyme ist.
  • Mit anderen Worten besteht die Erfindung zunächst darin, die frischen Pflanzen zu rehydrieren, um ihren Gehalt an freiem Wasser (von dem man weiß, daß er ungefähr 75 bis 90 % des in einer Pflanze enthaltenen Wassers ausmacht) in den Bereich ihres Anfangs-Wassergehalts zu bringen, und anschließend darin, diese über ihre Oberfläche rehydrierte Pflanze einer Behandlung mit Ultra-Hochfrequenzen zu unterziehen, bis eine Temperatur erreicht wird, die zumindest gleich der Temperatur der Denaturierung der spezifischen, in dieser Pflanze enthaltenen Enzyme ist. So werden diese Pflanzen aufgrund der Oberflächen-Rehydration stark mit freiem Wasser gefüllt, von dem bekannt ist, daß es sehr große dielektrische Verluste aufweist, wogegen die wesentlichen Bestandteile des Pflanzengewebes (Zellulose und Lignin) nur geringe dielektrische Verluste aufweisen, jedoch nicht sehr stark den Durchgang der ultra-hochfrequenten Ströme behindern. Auf diese Weise erfolgt nach der Oberflächen-Rehydration während der anschließenden ultra-hochfrequenten Bestrahlung ein rapider und homogener Anstieg der Temperatur, welcher die enzymatische Wirkung vernichtet, ohne andere Eigenschaften zu verändern oder andere erwünschte Bestandteile zu denaturieren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, selektiv die in den frischen Pflanzen enthaltenen Enzyme unwirksam zu machen, wobei die in den Pflanzen enthaltenen, therapeutisch aktiven Bestandteile geschont werden.
  • Wie bekannt ist, sind Ultra-Hochfrequenzen, teilweise auch U.H.F.-Wellen genannt, elektromagnetische Wellen, deren Wellenlänge im Zentimeterbereich liegt. In der Industrie sind die Generatoren dieser Wellen Magnetrone oder auch Klystrone.
  • Vorteilhafterweise und in der Praxis
  • - werden frische Pflanzen behandelt, d.h. Pflanzen, die höchstens ein Drittel ihres anfänglichen freien Wassers verloren haben und die sich daher schnell, d.h. in einigen Minuten, rehydrieren;
  • - besteht die Rehydrations-Phase aus dem Benetzen der Pflanze mit mindestens einer dünnen Wasserschicht, um, wie bereits gesagt, den Wassergehalt der Pflanzen in den Bereich ihres Anfangs-Wassergehaltes, insbesondere in den Bereich von 95 % dieses Anfangsgehaltes, zu bringen; es wurde festgestellt, daß ein Rehydrations-Grad oberhalb von 95 % schwer zu erreichen ist und es nicht ermöglicht, eine feststellbare Verbesserung zu erhalten;
  • - erfolgt die Rehydration bei Umgebungstemperatur durch Eintauchen der Pflanze in Wasser oder auch Wässern der Pflanze durch Besprühen und anschließendes Abtropfen, dem eventuell ein Schütteln folgt, um das überschüssige Oberflächenwasser zu entfernen, welches unnützerweise während der anschließenden Behandlung mit Ultra- Hochfrequenzen Energie verbrauchen würde;
  • - ist die Behandlung mit Ultra-Hochfrequenzen mit einer Infrarot-Erhitzung verbunden und kann durch eine natürliche Trocknung vervollständigt werden, insbesondere bei Umgebungstemperatur und in gelüfteter Atmosphäre.
  • Die kennzeichnende Phase der äußeren Rehydration über die Oberfläche ermöglicht es, die Zirkulation zwischen dem Oberflächenwasser und dem Wasser zwischen den Pflanzenzellen zu reaktivieren, welches durch die Behandlung mit Ultra- Hochfrequenzen angeregt wird. Es ist daher wichtig, daß der Gehalt an freiem Wasser ausreichend groß ist, um homogene dielektrische Verluste in dem gesamten Volumen der zu behandelnden Pflanze zu erreichen, wobei, wie bereits gesagt, ein Überschuß des Oberflächenwassers unnütz ist.
  • Hieraus resultiert, daß während der anschließenden Behandlung mit Ultra-Hochfrequenzen die innere Erwärmung der Pflanze um einige Grad oberhalb der des äußeren Bereiches liegt. Dies führt zu einer Migration des Wassers der inneren Zonen in Richtung der äußeren Zonen, die zusätzlich dadurch gesteigert wird, daß die Viskosität des Wassers mit einem Ansteigen der Temperatur abnimmt. Dieser Vorgang vereinfacht das Entweichen eines größeren Wasseranteils, wodurch eine Trocknung der Pflanze begünstigt wird.
  • Die Behandlung mit Ultra-Hochfrequenzen erfolgt in bekannter Weise, zum Beispiel mittels eines Ofens, der mit mehreren Magnetronen oder Klystronen ausgerüstet ist, um eine bessere Verteilung, ein besseres Eindringen und eine bessere Homogenität der ultra-hochfrequenten Ströme zu erreichen. Es ist wichtig, daß die Emission der Wellen homogen ist. Die Frequenzen der Magnetrone werden aus den für eine industrielle Nutzung zugelassenen Bändern ausgewählt. Es wird vorzugsweise das Band B (2450 MHz) verwendet. Eventuell kann auch das Band A, d.h. 915 MHz, verwendet werden.
  • Bei einer Variante ist die Behandlung mit Ultra-Hochfrequenzen mit einer Infrarot-Behandlung verbunden, die eine Vereinfachung des Anstiegs der Wassertemperatur bewirkt. Die Dauer der Behandlung variiert von einer Pflanze zur anderen, je nach der Art der in der Pflanze enthaltenen Enzyme, dem Anteil an holzigem Gewebe und dem Volumen und der Natur der zu behandelnden Pflanze (Blätter, Wurzeln, etc.). Die Temperatur kann mit jedem geeigneten Mittel überwacht werden, insbesondere mit Hilfe einer Temperatursonde, die im Zentrum des zu behandelnden Materials angeordnet ist. Wie bereits gesagt, muß eine Temperatur erreicht werden, die die Denaturierung des katalytischen Effekts der jeder Pflanze eigenen Enzyme bewirkt und die der Fachmann kennt oder die er leicht durch einfache, vorangehende Versuche ermitteln kann.
  • Möglicherweise kann nach der Behandlung mit Ultra-Hochfrequenzen das behandelte Material einer Trocknung ausgesetzt werden, um den Wassergehalt auf den des gebundenen Wassers zurückzubringen. Diese zusätzliche Trocknung kann auf natürlichem Weg erfolgen, insbesondere bei Umgebungstemperatur und in gelüfteter Atmosphäre, sogar auch unter Ultra-Hochfrequenzbestrahlung, um die Trocknung zu homogenisieren, insbesondere da die zusätzlichen Kosten dieser Phase kein wirtschaftliches Hindernis für die betroffenen Pflanzen darstellt.
  • Nachdem das gesamte freie Wasser oder ein wesentlicher Teil davon verschwunden ist, wird das Erhitzen der Pflanze eingestellt, so daß die anderen, erwünschten Bestandteile nicht beeinflußt werden.
  • In der Praxis wird das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt durchgeführt:
  • Die gewünschten Teile (oberirdische Teile, Blätter, Wurzeln ...) der Pflanze werden gepflückt.
  • Die zu behandelnden Pflanzen werden im noch frischen Zustand, d.h. sie enthalten mindestens zwei Drittel ihres anfänglichen Wassers, bei Umgebungstemperatur durch Eintauchen während einiger Minuten gewässert und anschließend abgetropft. Sie werden daraufhin an Trägern aus Material mit geringen dielektrischen Verlusten befestigt. Der Träger wird mit seiner Ladung mit einem Förderband oder einem äquivalenten, anderen Mittel in einen Ultra-Hochfrequenz-Ofen eingebracht, der anschließend verschlossen wird. Es ist wichtig, daß der Ofen gegen den Austritt von Ultra-Hochfrequenz- Strahlung abgeschirmt ist, zum Beispiel mittels metallischer Geflechte, die am offenen Ende des Ofenraums befestigt sind. Der Ofen umfaßt Sicherungsbauteile und Sichtfenster, die den anzuwendenden Normen entsprechen. Die Zeit der Bestrahlung wird in vorangehenden Versuchen ermittelt, in Abhängigkeit von der Temperatur der Denaturierung der der betreffenden Pflanze eigenen Enzyme. Als Magnetrone werden handelsübliche Magnetrone (zum Beispiel eine Reihe von serienmäßigen 2 KW Magnetronen), insbesondere mit einem Luftkühlsystem und einem System zum Drehen der abgestrahlten Wellen verwendet. Vorzugsweise wird der Ofen belüftet, um den sich bildenden Wasserdampf zu entfernen. Die Homogenität der Umgebung wird mittels einer gebogenen Scheibe, die zu einer Vor- und Zurückbewegung angetrieben wird, bewirkt. Wie bereits gesagt, kann der untere Abschnitt des Ofens gegebenenfalls mit Heizwiderständen oder Infrarot-Lampen versehen sein, um die Ultra-Hochfrequenzerhitzung mit einer Erhitzung durch Wärmeleitung zu kombinieren.
  • Die Träger werden anschließend aus dem Ofen entnommen, und die Trocknung wird durch ein herkömmliches Verfahren erreicht. Da ein Teil des freien Wassers während der Behandlung mit Ultra-Hochfrequenzen verlorengeht, ist die Trocknung schnell, insbesondere aufgrund der Migration des Wassers aus den inneren, feuchteren Zonen in Richtung der peripherischen Zonen, deren Wassergehalt geringer ist. Die Homogenität des Wassergehalts, die daraus resultiert, begünstigt so das Entweichen des Wassers durch Kapillarwirkung.
  • Die Art, in der die Erfindung realisiert werden kann, und die Vorteile, die sich aus ihr ergeben, gehen besser aus den folgenden Ausführungsbeispielen hervor.
    • Beispiel 1:
  • In bekannter Weise werden die oberirdischen Teile (Stiele und Blätter) nicht blühender Passionsblumen (pasiflora incarnata) entnommen.
  • Direkt nach dem Pflücken bestimmt man den Gehalt des in dieser Pflanze enthaltenen Flavon mit der herkömmlichen Methode mit Aluminiumchlorid und Messen der optischen Dichte (densite optique DO) im sichtbaren Bereich mittels Spektralphotometer. So wird ermittelt, daß die frisch gepflückte Pflanze etwa 78 % freien Wassers in Relation zu dem Gewicht der untersuchten Stiele und Blätter und 3,35 % Flavon aufweist.
    • Beispiel 2:
  • Die Stiele und Blätter werden der gleichen Charge wie der aus Beispiel 1 entnommen, und diese Mischung wird an der freien Luft während zwei Wochen bei 22ºC in einer Atmosphäre mit 60 % relativer Luftfeuchtigkeit getrocknet, bis das gesamte freie Wasser entwichen ist und ein Restwassergehalt von 8,5 % erreicht wird.
  • Die erhaltene Mischung wird mit einem Schneidgranulator oder einer Hammermühle zerkleinert. Man erhält ein grau-weißes Pulver.
  • Die Flavone werden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Man erhält 1,80 % Flavon.
    • Beispiel 3:
  • Die Stiele und Blätter von Passionsblumen der gleichen Charge wie in Beispiel 1 werden während drei Tagen bei 22ºC bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 % gelagert. Die freie Wassermenge ist von 78 % auf 55 - 57 % gesunken.
  • Das Material wird dann während vier Minuten in Wasser bei 22ºC getaucht. Man entnimmt die Pflanzen, schüttelt sie, um das überschüssige Oberflächenwasser zu entfernen und legt sie anschließend auf eine Trägerplatte, so daß man eine ungefähr gleichmäßige Schicht erhält. Dann wird die Platte mit der Schicht in einen Mikrowellenofen eingeschoben, der mit zwei Magnetronen ausgerüstet ist, so daß man im Inneren der Schicht eine Temperatur im Bereich von 85ºC erhält. Diese Temperatur wird mit einer Temperatursonde gemessen.
  • Sobald man die Temperatur von 85ºC erreicht hat, welche mit den zu zerstörenden Enzymen (Cellulase ...) korrespondiert, wird der Ofen ausgeschaltet, die Platte entnommen und das darauf befindliche Material ausgebreitet, so daß es an der freien Luft trocknet.
  • Das in den Pflanzen enthaltene Restwasser beträgt 8,5 %.
  • Wie im Beispiel 2 wird die Mischung in einem Schneidgranulator zerkleinert. Man erhält ein Pulver mit grau-grüner Farbe, von dem man das Flavon wie zuvor mißt. Man erhält 3,35 % Flavon, das heißt, daß man genau die gleiche Menge Flavon, wie sie in der frisch gepflückten Pflanze enthalten ist, konserviert hat.
    • Beispiel 4:
  • Das Beispiel 3 wird wiederholt, wobei die Phase der Rehydration ausgelassen wird.
  • Man erhält ebenfalls ein Pulver mit grau-grüner Farbe und mit 2,02 % Flavon (gegenüber 3,35 %).
    • Beispiel 5:
  • Das Beispiel 3 wird mit Eschenblättern (fraxinus excelsior) wiederholt.
  • Das Restwasser (gebundenes Wasser) liegt bei 9 %.
  • Die wie zuvor gemessenen Flavone betragen 3 %, d.h. der gleiche Prozentsatz wie bei frisch gepflückten Eschenblättern.
    • Beispiel 6:
  • Das Beispiel 5 wird wiederholt, wobei der Rehydrationsschritt ausgelassen wird.
  • Man erhält einen erheblichen Abfall des Flavonanteils.
    • Beispiel 7:
  • Das Beispiel 5 wird wiederholt, wobei die erfindungsgemäße Behandlung, d.h. die Rehydrationsphase und die Behandlung mit Ultra-Hochfrequenzen, ausgelassen wird, jedoch die natürliche Trocknung bei 22ºC und 60 % relativer Luftfeuchtigkeit verstärkt wird, bis man 9 % Restwasser erhält.
  • Hierbei erhält man 1,40 % Flavon.
    • Beispiel 8:
  • Beispiel 1 wird mit Weiderich-Wurzeln (lythrum salicaria) (und genauer gesagt mit dem Wurzelstock) wiederholt.
  • Die frisch gesammelten Wurzeln enthalten 6 % wasserlösliches Tannin.
  • Wenn die Wurzeln in herkömmlicher Weise an der Luft getrocknet werden, fällt der Anteil an wasserlöslichem Tannin auf 3,2 %.
  • Wenn die Wurzeln der gleichen Behandlung unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 3 unterzogen werden, erhält man 5,8 % wasserlöslichen Tannins.
    • Beispiel 9:
  • Das Beispiel 3 wird mit Salbeiblättern wiederholt, die 8,5 % Restwasser enthalten. Die behandelten Blätter haben einen Flavongehalt von 1,62 %.
  • Wenn die kennzeichnende Rehydrationsphase ausgelassen wird, bleibt der Restwassergehalt der gleiche, jedoch der Flavongehalt fällt auf 1,05 %. Wenn auch die Behandlung mit Mikrowellen ausgelassen wird, fällt der Flavongehalt auf 0,74 %.
    • Beispiel 10:
  • Das Beispiel 3 wird mit Estragonblättern wiederholt, die 8,5 % Restwasser enthalten. Die behandelten Blätter haben einen Flavongehalt von 4,30 %.
  • Wenn die Rehydrationsphase ausgelassen wird, fällt dieser Gehalt auf 2,11 %, und wenn außerdem die Behandlung mit Mikrowellen ausgelassen wird, fällt dieser Gehalt auf 1,60 %.
  • Die auf diese Weise behandelten Pflanzen können also mit all ihren therapeutischen, organoleptischen oder anderen Eigenschaften für mehrere Monate konserviert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, eine optimale Stabilisierung von getrockneten Pflanzen, deren Eigenschaften den anfänglichen Eigenschaften frischer Pflanzen entsprechen, zu erhalten, wobei ihre aktiven Wirkstoffe, ihr Geschmack und ihr Duft konserviert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, auf wirtschaftliche Weise den wesentlichen Teil der gewünschten und optimalen Eigenschaften der Pflanzen wiederzugewinnen, ohne daß bereits beim Pflücken eine Behandlung der Pflanzen durchzuführen wäre, welche, wie bekannt ist, Probleme bereiten und die Kosten erheblich erhöhen würde.
  • Auf diese Weise kann das Verfahren mit Erfolg zur Behandlung von Pflanzen für verschiedene Verwendungszwecke angewandt werden, wie beispielsweise zur Verwendung als Nahrungsmittel, Aromat oder Gewürz oder im kosmetischen, medizinischen oder pharmazeutischen Bereich.

Claims (6)

1. Verfahren zur Stabilisierung von Pflanzen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- Rehydrieren der frischen Pflanzen, um ihren Wassergehalt in den Bereich des Anfangs-Wassergehaltes der frisch gepflückten Pflanze zu bringen,
und anschließend
- Unterziehen dieser rehydrierten Pflanze einer Behandlung mit Ultra-Hochfrequenzen, bis in dieser Pflanze eine Temperatur erreicht wird, die mindestens gleich der Temperatur der Denaturierung der spezifischen, in dieser Pflanze enthaltenen Enzyme ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die frische Pflanze rehydriert wird, bis der Gehalt an freiem Wasser der Pflanze im Bereich von 95 % des Anfangsgehaltes an freiem Wasser ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rehydration durch Eintauchen oder Wässern der Pflanze während einiger Minuten in Wasser mit Umgebungstemperatur und anschließendes Abtropfen, um überschüssiges Wasser auf der Oberfläche zu entfernen, erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit Ultra-Hochfrequenzen mit einer Infrarot- Erhitzung verbunden ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit Ultra-Hochfrequenzen in einem Bandbereich von 2400 bis 2500 MHz erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit Ultra-Hochfrequenzen durch eine Trocknung vervollständigt wird.
1. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ergänzende Trocknung eine natürliche Trocknung ist, die bei Umgebungstemperatur unter gelüfteter Atmosphäre erfolgt.
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