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TECHNISCHES
GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist auf
dem technischen Gebiet der Gewinnung von Pflanzenextrakten mit verschiedenen
medizinischen Anwendungen anzusiedeln.
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Genauer gesagt, die vorliegende Erfindung
liefert Methoden zur Gewinnung apolarer oder polarer Kurkumaextrakte,
die wichtige Anwendungen als Abfänger
von freien Radikalen oder als Wirkstoff zur Verzögerung des Alterungsprozesses
haben.
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TECHNISCHER
STAND VOR DER ERFINDUNG
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Das Kurkumin und andere Kurkuminoide
wie die aus den Pflanzenextrakten der Kurkuma und, im Allgemeinen,
der Familie der Zingiberaceae gewonnenen ätherischen Öle sind für Behandlung und Prophylaxe von
verschiedenen Krankheiten anwendbar. Zum Beispiel können wir
zitieren: Dokument
EP 568.001 (antivirale
Wirkstoffe), Dokument
EP 440.885 (entzündungshemmende
Wirkstoffe), Dokument
EP 319.058 (gegen Haarausfall),
Dokument
EP 256.353 (Behandlung
der Syndrome von schlechter Absorption), die Dokumente
US 5.108.750 ,
US 4.906.471 ,
US 4.842.859 (Thrombozytenaggregationshemmer
und Cholesterin senkende Wirkstoffe) Dokument WO88/05304 (gegen
Hepatitis B und AIDS), Dokument WO88/08713 (Behandlung von neurologischen
Störungen),
Dokument
US 4.568.546 (entgiftender
Wirkstoff). Auch die antioxidierenden und färbenden Eigenschaften des Kurkumin
und seiner Derivate sind bekannt, weshalb es in der Ernährung- und Kosmetikindustrie
häufig
als natürlicher Konservierungsstoff
verwendet wird (Dokument
US 5.266.344 ,
KK KOBE SEIKO SHO).
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Andererseits weiß man, dass der Überfluss
an reaktivem Sauerstoff und freien Radikalen im Gewebe Veränderungen
verursacht, die zu einer frühzeitigen
Alterung der Zellen führen
und verschiedene Krankheiten auslösen kann. Angesichts der zunehmenden
Besorgnis über
dieses Phänomen überrascht
es nicht, dass zahlreiche Dokumente über die Zubereitung von Pflanzenextrakten
mit antioxidierender Wirkung und Abfänger von freien Radikalen existieren,
die folglich nützlich
für die
Vorbeugung des Alterungsprozesses der Zellen sind. Dennoch ist im
spezifischen Fall der Extrakte der Curcuma longa die Zahl der vorhandenen
Dokumente nicht besonders groß und
in den meisten Fällen
handelt es sich nicht um Patentbibliographien.
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Unter den interessantesten bibliographischen
Referenzen der Patente, die in den Datenbanken zu finden sind, befindet
sich der Antrag FR 2.655.054 (PACIFIC CHEMICAL) in Bezug auf Wirkstoffe
zum Schutz von Zellen, die in Kurkuminoiden (Kurkumin, 4-Hydroxicinamoil(Feruloli)methan,
Bis(-Hydroxicinamoil)methan,
etc.) enthalten sind und aus Curcuma longa, Askorbinsäure und/oder
Hyperoxid-Dismutase
(SOD) gewonnen werden. Die Kurkuminoide sind für ihre antioxidierende Wirkung
bekannt, ebenso wie die Askorbinsäure und das SOD, welche eine
synergistische Wirkung haben.
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Andererseits kann die entzündungshemmende
Wirkung der Kurkuminoide auch durch ihre antioxidierende Eigenschaft
bedingt sein. In diesem Sinne beschreibt der Antrag
EP 550.807 (STEIGERWALD ARZNEIMITTELWERK)
die Curcuma longa – Präparate als
nützlich
für die
Behandlung von Entzündungskrankheiten in
Zusammenhang mit einer Überproduktion
von Leukotrienen und Prostaglandin (Crohnsche Krankheit, Bronchialasthma,
Psoriasis, etc.) Laut diesem Dokument entfaltet das Kurkumin seine
entzündungshemmende Wirkung
zum einen durch seine Beteiligung an den Reaktionen zur Eliminierung
des aktiven Sauerstoffs und der freien Radikalen und zum anderen,
indem es die Zyklooxygenase und die Lipoxygenase hemmt. Diese Enzyme
sind für
die Synthese von Prostaglandin bzw. Leukotrienen verantwortlich.
Die positiven Wirkungen der Verabreichung von Kurkumaextrakten werden
auch in Srivastana et al, Biomedical Reviews, 1993, Bd. 2, S. 15–29; Srinivas
et al, Archives of Biochemistry and Biophysics, Feb. 1992, Bd. 292,
2, S. 617–623
und in Shalini et al., Mol. And Cell. Biochem., 1987, Bd. 77, S.
3–10 behandelt.
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Im Zusammenhang mit den Methoden
zur Extraktion der polaren und apolaren Teile der Rizhome der Curcuma
longa gibt es konventionelle Methoden, die die üblichen Lösungsmittel (Flüssigkeiten
unter normalen Bedingungen) benutzen oder, falls nicht, mit CO2 oder NO2 – Flüssigkeiten
bzw. unter superkritischen Bedingungen arbeiten, was bei der Extraktion
von Aromen und ätherischen Ölen aus
Pflanzen, "Carbon
dioxide extracted ingredients for fragances" ("mit
Kohlendioxid für
Aromen entzogene Bestandteile"),
Flavours & Fragrances
O-5M385P, North
Albert Road, Reigate, Surrey RH2 9ER, England) ebenfalls üblich ist.
In Dokument JP-A-6009479 werden zusätzliche Methoden zur Gewinnung
von Extrakten aus Kurkuma beschrieben.
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Dennoch handelt sich um ein äußerst interessantes
Gebiet, auf dem die Gewinnung reiner Extrakte weiterhin wünschenswert
ist, um neue mögliche
Anwendungen derselben im medizinisch – pahrmazeutischen Bereich,
für Kosmetik,
Ernährungslehre
etc. zu entdecken.
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In diesem Zusammenhang liefert die
vorliegende Erfindung apolare und polare Extrakte der Curcuma longa
mit wichtigen Eigenschaften wie als Abfänger der freien Radikalen und
folglich als Mittel zur Verzögerung des
Alterungsprozesses der Zellen. Desgleichen haben diese Extrakte
ihre Fähigkeit
zur Reduzierung der Plasmakonzentrationen der Lipidperoxide bei
Menschen unter Beweis gestellt.
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Andererseits ist aus den bibliographischen
Daten bekannt, dass die in den Zellen gebildeten sauerstoffhaltigen
Radikalen durch das Abwehrsystem der Zelle unter Kontrolle gehalten
werden. Die Überproduktion
dieser Radikalen kann die Kapazität des Abwehrsystems überfordern
und zur Oxidierung der Bestandteile von Zelle, Proteinen, Lipiden
und DNS führen.
Diese Oxydationsprozesse spielen bei der Entstehung von Krankheiten
wie Arteriosklerose oder Gelenkrheumatismus eine wichtige Rolle.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Methoden zur Gewinnung von apolaren oder polaren Kurkuma-Extrakten und auf
die Anwendungen dieser Extrakte.
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Die Curcuma – Pflanzen, insbesondere die
Curcuma longa, sind seit dem Altertum bekannte tropische Pflanzen,
die der Familie der Zingiberaceae angehören und aus Asien stammen.
Die trockenen Rizhome der Kurkuma werden in Asien noch heute als
Gewürz
und als Textilfarbe genutzt, ebenso wie in der Naturmedizin zur
Behandlung von Magenerkrankungen.
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In den letzten Jahren sind in der
wissenschaftlichen Literatur neue pharmakologische Anwendungen erschienen:
Antibakterielle und entzündungshemmende
Wirkung, die Fähigkeit
zur Lipidperoxidation sowie antihepatotoxische und antitumorigene
Eigenschaften.
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Die Kurkumaextrakte sind gelbe Pigmente,
so genannte Kurkuminoide, die hauptsächlich aus Kurkumin (Diferulolmethan),
Demetoxikurkumin (Hydroxcinamoilferuloilmethan) und Bisdesoxikurkumin
(Dihydroxicinamoilmethan) bestehen.
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Die Methode der vorliegenden Erfindung
zur Gewinnung des apolaren Extrakts der Curcuma longa ist durch
die folgenden Operationen gekennzeichnet:
- a)
Die zuvor zerschnittenen, getrockneten und zu Pulver verarbeiteten
Kurkumarhizome werden einem 48 Stunden dauernden Extraktionsprozess
unterzogen, wobei ein organisches Lösungsmittel in einem Rhizom :
Lösungsmittel – Verhältnis von
1 : 7 (Gewicht/Volumen) benutzt wird. Dieser Prozess vollzieht sich
in einem stationären
System, um Verluste des Lösungsmittels
zu vermeiden, wobei die Temperatur des Extraktionskessels einzustellen
ist.
- b) Die in Phase (a) gewonnene Extraktionsmischung wird gefiltert
und das Lösungsmittel
des unter geringem Druck gewonnenen Filterprodukts wird zur Gewinnung
eines trockenen Residuums, dem charakteristischen braunen Oleoresin,
verdampft.
- c) Das in Phase (b) gewonnene Oleoresin wird in erhitztem Äthylazetat
(im Verhältnis
von 50% Gew./Gew.) aufgelöst
und man lässt
die Lösung
danach ca. 24 Stunden auf Raumtemperatur abkühlen. Dabei setzt sich ein
orangefarbener Stoff vom Filterprodukt ab.
- d) Man lässt
das in der vorherigen Phase gewonnene Filterprodukt zur Gewinnung
eines zweiten, noch dunkleren Oleoresins, dessen Kurkuminoidgehalt
zwischen 20 und 25% liegt, trocknen.
- e) Das so gewonnene Sediment wird zur Gewinnung eines Feststoffs
mit Kurkuminoidreinheit von über 90%
in Äthylazetat
zu 50% (Gew./Gew.) rekristallisiert.
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Die Methode der vorliegenden Erfindung
zur Gewinnung eines polaren Extrakts der Curcuma longa ist durch
die folgenden Operationen gekennzeichnet:
- a)
Die zuvor zerschnittenen, getrockneten und zu Pulver verarbeiteten
Rhizome der Curcuma longa werden bei einer Temperatur zwischen 50
und 70°C
einem Extraktionsprozess mit Wasser unterzogen, wobei sie 24 Stunden
lang in Mazeration gehalten werden.
- b) Die in Phase (a) gewonnene Extraktionsmischung wird gefiltert
und das Wasser des unter geringem Druck gewonnenen Filterprodukts
wird zur Gewinnung eines Residuums, eines wasserabweisenden Feststoffs,
der dem polaren Extrakt der Curcuma longa entspricht, verdampft.
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Auch zur Gewinnung des apolaren Extrakts
wird die Methode der vorliegenden Erfindung mittels superkritischer
Extraktion angewendet, wozu das zuvor zerschnittene, getrocknete
und zu Pulver verarbeitete Kurkumarhizom zur Gewinnung des entsprechenden
apolaren Extrakts mit einer Kurkuminoidreinheit von 90% mit CO2 – Äthanol unter
einem Druck von zirka 260 Bar extraiert wird. Das so gewonnene apolare
Extrakt ist identisch mit dem durch die Extraktion mit Lösungsmitteln
gewonnenen, wie die spektralskopischen und chromatographischen Daten
derselben zeigen.
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Die Gewinnung des zuvor genannten
apolaren Extrakts mittels superkritischer Extraktion wird vorzugsweise
unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:
- – Die zerschnittene
Curcuma longa wird bei einer Temperatur von 50°C getrocknet.
- – Das
Rhizom wird gemahlen, bis man Partikel von zwischen 0,1 bis 1 mm
Größe erhält.
- – Das
Rhizom der Curcuma longa wird bei 250 Bar und 50°C mit Hilfe von mit einer kleinen
Menge CO2 modifiziertem Äthanol als Lösungsmittel
extraiert.
- – Das
im Oleoresin enthaltene Äthanol
wird bei 280 Bar und 50°C
mit CO2 extraiert.
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Die so gewonnenen apolaren und polaren
Kurkumextrakte haben die Fähigkeit,
freie Radikale abzufangen, speziell Hydroxylradikale (OH•)
und Superoxidradikale (O2
•),
wie weiter unten im vorliegenden Dokument anhand der dazu von den
Erfindern durchgeführten
Studien nachgewiesen wird. Außerdem,
wie weiter unten im vorliegenden Dokument nachgewiesen wird, haben
diese Extrakte die Fähigkeit
zur Reduzierung der Plasmakonzentrationen der Lipidperoxide im Menschen.
Folglich haben sie positive Wirkung bei Pathologien in Zusammenhang
mit Zelloxidation wie Arteriosklerose oder Gelenkrheumatismus.
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Die vorliegende Erfindung beinhaltet
gemäß der Patentansprüche auch
den Gebrauch von Zusammensetzungen und Präparaten mit der Fähigkeit,
freie Radikale abzufangen, den Alterungsprozess wirksam zu bremsen,
genetisch Materiel wirksam zu schützen, und weisen antimutagene
Wirkungen und die Fähigkeit auf,
die Plasmakonzentrationen von Lipidperoxiden reduzieren.
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Die erwähnten Zusammensetzungen oder
Präparate
enthalten neben den pharmazeutischen Trägerstoffen für die orale
Verabreichung als Hauptwirkstoffe die mittels der Methoden der Erfindung
gewonnenen polaren und apolaren Extrakte des Rhizoms der Curcuma
longa.
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Diese oralen Präparate können in fester Form (Pulver,
Tabletten, Dragees, Kapseln etc.) oder in flüssiger Form (Säfte oder
Zäpfchen)
verabreicht werden.
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In Übereinstimmung mit dem zuvor
Gesagten weisen die Erfinder einen Schutzwirkstoff gegen freie Radikale
bzw. einen Abfänger
derselben nach, neben dem apolaren Extrakt der Curcuma longa, in
dem Kurkuminoide enthalten sind, und dem wässrigen oder polaren Extrakt
der Curcuma longa, in dem weder Kurkumin noch Kurkuminoide enthalten
sind. Außerdem
weisen die von den Erfindern durchgeführten Studien nach, dass der
wässrige
Extrakt der Curcuma longa selbst ein potenter Abfänger der
freien Radikalen ist, besonders des Superoxidradikalen (O2
•).
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Ihre Anwendung zur Reduzierung der
Plasmakonzentrationen der Lipidperoxide basiert vor allem auf der
Fähigkeit
der genannten Extrakte zum Abfangen freier Radikaler.
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Innerhalb des Studienfeldes des Alterungsprozesses
sind verschiedene Variablen festzulegen, die in den Bereich der
Physiologie, der Biochemie und der Psychologie gehören. Die
Studien bezüglich
der vorbeugenden Gerontologie haben zur Schaffung des Profils des
biologischen Alters und des Lebensstils geführt, dass so strikt und einfach
wie möglich
als Werkzeug zur Festlegung der empfindlichsten Parameter in Bezug auf
die Lebensgewohnheiten dienen soll, wie: Pharmakologische Behandlung,
Tabak- und Alkoholkonsum, körperliche
Betätigung,
Schlafgewohnheiten, Wahrnehmung der eigenen Gesundheit und Stress.
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Neben dem Lebensstil der Bevölkerung
im Allgemeinen gibt es biochemische Parameter wie den Gesamtcholesterinwert
und die Werte für
Triglyzeride, Glukose, Harnsäure
und HDL-Cholesterin, die als wichtig für die Festlegung des Grades
des Alterungsprozesses angesehen werden.
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In diesem Sinne ist aufgrund der
enormen Informationsmenge, die er liefert, interessant, in das Profil des
biologischen Alters einen biochemischen Parameter einzuschließen, der
recht einfach im periphären
Blut gemessen werden kann: Die Lipidperoxide, die aus der Oxidierung
durch Sauerstoffderivate, den freien Radikalen, den mehrfach gesättigten
Fettsäuren,
die in den Phospholipiden der Membranen enthalten sind, entstehen.
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Dieser Oxidierungsprozess überschreitet
normalerweise die homöostatische
Kapazität
der Zelle und es kann ein Prozess anormaler und unkontrollierter
Oxidierung mit massiver Zerstörung
der Zellmembrane ausgelöst
werden. Es ist bekannt, dass an der Homöostase der Peroxidierung Antioxidanten
wie Betacarotine und Tocopherole beteiligt sind. Folglich kann man
davon ausgehen, dass die exogene Verabreichung von Antioxidanten
nützlich
für die
Wiederherstellung des zellulären
Gleichgewichts sein kann.
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Die gegenwärtigen Erfinder haben die antioxidierende
Eigenschaft von aus polaren und apolaren Extrakten der Curcuma longa
bestehenden pharmazeutischen Zusammensetzungen im Hinblick auf ihre
Wirkung auf den Serumspiegel des Malonaldehyds (MDA) beim Menschen
und als Indikador ihrer Fähigkeit,
die Aktion der freien Radikalen in der Zellmembran zu blockieren,
untersucht. Die auf Grundlage dieser Studie gewonnenen Schlussfolgerungen
sind die folgenden:
- 1. Die Curcuma longa ist
ein natürlicher
Extrakt, der die Plasmakonzentrationen der Lipidperoxide verringert,
was einen Schutzmechanismus der Zellmembran impliziert.
- 2. Sie ist absolut ungiftig: Die Rufnahme von Curcuma longa über 105
Tage hatte keinen Einfluss auf die Blutanalysen an Leber und Niere.
- 3. Die Wirkung auf die Konzentration der Lipidperoxide ist rasch:
Noch 45 Tage später
wurde praktisch bei allen Altergruppen und bei beiden Geschlechtern
eine Verringerung derselben festgestellt.
- 4. Die Hemmung der Lipidperoxide und die Blockierung der freien
Radikalen, grundlegende Eigenschaften der Curcuma longa, bilden
das Fundament, auf das sich die Theorien über den Alterungsprozess stützen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ABBILDUNGEN
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1:
Konzentrationswerte der Lipidperoxide der untersuchten Männer.
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2:
Konzentrationswerte der Lipidperoxide der untersuchten Frauen.
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DURCHFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wird zusätzlich mit
den folgenden Beispielen illustriert.
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BEISPIEL 1
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Dieses Beispiel illustriert die Gewinnung
des apolaren Kurkumaextrakts der vorliegenden Erfindung.
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13–14 kg getrocknetes und gemahlenes
Kurkumarhizom wurde unter Einsatz von 70 Litern Dichlormethan einer
kontinuierlichen Extraktion unterzogen. Die Temperatur des Kessels
wurde so lange angepasst, bis man ein stationäres System erhielt.
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Nach 48 Stunden war der Extraktionsprozess
abgeschlossen.
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Der Extrakt wurde gefiltert und das
Lösungsmittel
bei geringem Druck (0,5 Torr) verdampft, bis es völlig eliminiert
war.
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Der Oleoresingewinn schwankte bei
Anwendung dieser Methode zwischen 12 und 15% des ursprünglichen
Gewichts des trockenen Rhizoms.
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Das so gewonnene Oleoresin wurde
in erhitztem Äthylazetat
aufgelöst
(50% des Gewichts) und für
24 Stunden bei Raumtemperatur belassen. In dieser Zeit setzte sich
allmählich
ein orangefarbenes Sediment ab (Kurkuminoide), das durch Filtern
getrennt wurde.
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Das Filtrat wurde bei geringem Druck
getrocknet, bis ein zweites, dunkleres Oleoresin gewonnen wurde,
dessen Kurkuminoidgehalt zwischen 20 und 25% schwankte. Das Sediment
wurde nach den zuvor beschriebenen Phasen in Äthylazetat (50% des Gewichts)
rekristallisiert und so Kurkuminoide von einer Reinheit von über 90%
gewonnen.
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BEISPIEL 2
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Dieses Beispiel illustriert die Gewinnung
des polaren Kurkumaextrakts der vorliegenden Erfindung.
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30 kg gemahlene Rhizome der Curcuma
longa wurden durch Mazeration in 300 Litern Wasser bei 70°C während 24
Stunden extraiert. Die Lösung
wurde durch eine Filterplatte gefiltert und das Lösungsmittel bei
geringem Druck (0,5 Bar) verdampft und 240 g wasserabweisender Feststoff
gewonnen, was einem Ergebnis von 8% entspricht.
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BEISPIEL 3
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Dieses Beispiel zeigt, wie der Extraktionsprozess
durch den Einsatz von Flüssigkeiten
in superkritischem Zustand optimiert werden kann, indem die folgenden
Parameter untersucht werden:
- – Thermische
Stabilität
der Kurkuminoide
- – Studie
der Extraktionstemperatur
- – Studie
des Versorgungsdrucks
- – Studie
der Partikelgröße
- – Studie
der Feuchtigkeit der Ausgangsmatrix
- – Studie
des Fließverhaltens
der superkritischen Flüssigkeit
- – Studie
des Gebrauchs von Äthanol
als Co-Lösungsmittel
- – Extraktion
mittels kombinierter Techniken Die Kosten wurden auf Grundlage der
experimentellen Ergebnisse festgestellt. Die beste Methode beinhaltet
die folgenden Phasen:
- – Trocknen
der geschnittenen Curcuma longa bei einer Temperatur von 50°C.
- – Mahlen
des Rhizoms bis zum Erhalt von Partikeln zwischen 0,1 und 1 mm;
- – Extraktion
des Rhizoms der Curcuma longa bei 250 Bar und 50°C, unter Einsatz von mit einer
geringen Menge von CO2 modifiziertem Äthanol als
Lösungsmittel.
- – Extraktion
des im Oleoresin vorhandenen Äthanols
mit CO2 bei 280 Bar und 50°C.
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Das Neuartige an dieser Technik liegt
im Gebrauch von mit CO2 modifiziertem Äthanol zur
Extraktion der Curcuma longa. Zum anderen verringert diese Methode
die Kosten zur Extraktion von Kurkumin im Vergleich zu konventionellen
Techniken wie der Extraktion mit Lösungsmitteln und/oder der superkritischen
Extraktion mit Kohlendioxid.
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Diese Extraktionsmethode erhöht die Trennschärfe der
Extraktion von Kurkumin im Vergleich zu anderen Kurkuminoiden.
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- Stabilität des Kurkumins
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Das im polaren Teil vorkommende Kurkumin
weist im Laufe der Zeit eine thermische Degradation auf.
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Die Ergebnisse weisen auf einen Verlust
an Kurkuminoiden gemäß der Erhöhung der
Temperatur hin, vor allem, wenn sie 50°C übersteigt.
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Zunächst stellt man eine größere Degradation
fest, die sich ab 24–48
Stunden der Behandlung stabilisiert. Die Degradation stabilisiert
sich auf 2% bei Temperaturen unter 50°C und auf 4% bei 80°C.
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- Studie der Extraktionstemperatur
Man hat die Extraktionsmenge bei 250 Bar, einem CO2 _Fluss
von 3 kg/h und einer Partikelgröße zwischen
0,1 und 1 mm bei 35°C,
40°C, 50°C und 55°C untersucht.
Die besten Resultate wurden bei 55°C erzielt.
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- Studie der
Druckversorgung
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Man hat die Extraktionsmenge bei
verschiedenen Temperaturen (30°C,
40°C, 50°C) und bei
unterschiedlichen Drücken
(100 Bar, 150 Bar, 200 Bar, 250 Bar) mit einem CO2 _
Fluss von 3 kg/h und einer Partikelgröße zwischen 0,1 und 1 mm untersucht.
Von allen untersuchten Temperaturen erhielt man die besten Resultate
bei einem Druck von 250 Bar.
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- Studie der Partikelgröße
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Man hat die Extraktionsmenge bei
50°C, 250
Bar und einem CO2 _ Fluss von 3 kg/h für verschiedene Partikelgrößen untersucht.
Die besten Resultate wurden bei Partikelgrößen zwischen 0,1 und 1 mm erzielt.
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- Studie der Feuchtigkeit
der Ausgangsmatrix
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Man hat die Extraktionsmenge anhand
von verschiedenen Kurkumarhizomproben mit unterschiedlichem Feuchtigkeitsgrad
(80%, 50%, 8%) untersucht. Der höchste
Kurkuminertrag wurde bei der Arbeit mit einem Feuchtigkeitsgehalt
der Ausgangsmatrix von 8% erzielt, folglich führt man den Extraktionsprozess
zur Gewinnung des apolaren Teils mit dem deshydrierten System durch.
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- Studie des
Flusses der superkritischen Flüssigkeit
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Man hat festgestellt, dass je nach
Verringerung des Lösungsmittelflusses
das Einsetzen des Diffusionseffektes verzögert wird, was die Löslichkeit
und den Ertrag der Extraktion erhöht. Andererseits erhöht ein zu
großer
oder zu kleiner Durchfluss die Extraktionszeit.
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- Extraktion
mit Äthanol
und superkritischem Kohlendioxid
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Man hat die Extraktionsmenge von
Kurkuminoiden bei der Extraktion von Kurkuma mit unterschiedlichen
Anteilen des Co-Lösungsmittels
(Äthanol)
im CO2 untersucht.
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Die besten Oleoresin – Resultate
wurden bei Gebrauch von 96% Äthanol
mit 4% CO2 erzielt, wobei der Oleoresinanteil
11,42% betrug (mit 43% Kurkuminoiden), was 98% der Gesamtmenge an
Oleoresin im Anfangsprodukt und einen Ertrag von 100% der gesamten
Kurkuminoide darstellt.
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- Extraktion
mittels kombinierter Techniken
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Bei den superkritischen Extraktionen
auf Grundlage der Curcuma longa wurde das Oleoresin mittels Extraktion
mit einem Lösungsmittel
gewonnen. Man hat festgestellt, dass die Extraktion zunächst sehr
schnell vor sich ging, dann aber wegen der Verfestigung des Oleoresins
begann, sich mit der Zeit zu verlangsamen. Dieser Festkörper wies
kompaktes Aussehen auf und bestand aus sehr feinen Partikeln.
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Das Extrakt wies als Hauptbestandteil
das bei der Extraktion verwendete Lösungsmittel auf.
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Bei diesem Versuch hat man das Vorhandensein
einer großen
mitauflösenden
Wirkung festgestellt, da der gewonnene Extrakt erneut in die Apparatur
eingeführt
wurde um herauszufinden, ob man ihn weiter trennen konnte und man
hat festgestellt, dass er in superkritischem CO2 nicht
gut löslich
war.
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Man hat Oleoresin mit Äthanol und
CO2 (96 : 4) bei 250 Bar und bei 50°C gewonnen
und dieses Oleoresin dann bei 280 Bar, 50°C und unter Benutzung eines
CO2 _ Flusses von 3 kg/h extraiert.
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Das gewonnene feste Oleoresin wies ähliche Ergebnisse
auf wie das mittels konventioneller Methoden gewonnene, aber die
Trennschärfe
der Extraktion des Oleoresins erhöhte sich bei der Extraktion
mit Äthanol,
im Vergleich zu der Extraktion mit organischen Lösungsmitteln. Die Ergebnisse
werden im Folgenden im vorliegenden Dokument dargestellt.
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- Kostenberechnung
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Auf Grundlage der zuvor beschriebenen
Studien sind die Kosten berechnet worden, wobei man die verschiedenen
möglichen
Fälle in
Betracht gezogen hat. Berechnet wurden die Kosten pro kg Kurkumin.
Die verschiedenen Möglichkeiten
sind:
- a.- Ausgehend von der Curcuma longa und
Extraktion des Oleoresins mit CO2 in superkritischem
Zustand.
- 1.- Durchfluss von 3 kg/h und augenscheinliche Dichte der Kurkuma
von 0,413 kg/l. Möglichkeit
1.1.
- 2.- Durchfluss von 3 kg/h und augenscheinliche Dichte der Kurkuma
von 0,573 kg/l. Möglichkeit
1.2.
- 3.- Durchfluss von 1 kg/h und augenscheinliche Dichte der Kurkuma
von 0,413 kg/l. Möglichkeit
1.3.
- b.- Verwendung der Curcuma longa als Rohstoff und Extraktion
des Oleoresins mittels eines Serienprozesses unter Verwendung einer
Mischung aus Äthanol/Kohlendioxid
unter hohem Druck als Lösungsmittel. Möglichkeit
2.
- c.- Ausgehend vom mit organischen Lösungsmitteln mittels konventioneller
Methoden extraierten Oleoresins und Extraktion der vorhandenen Lösungsmittel
mit COz in superkritischem Zustand. Auf diese Art wird ein festes Harz
gewonnen, dass eine höhere
Kurkuminkonzentration aufweist. Möglichkeit 3.
- d.- Ausgehend von einem mit Äthanol/CO2 unter hohem Druck extraierten Oleoresin
und Extraktion des vorhandenen Äthanols
mit CO2 in superkritischem Zustand. Auf
diese Art wird ein festes Oleoresin gewonnen, dass sogar noch kurkuminhaltiger
als die vorherige Konzentration ist. Möglichkeit 4.
- e.- Ausgehend von Curcuma longa und Extraktion des Oleoresin
mit CO2 SCX, modifiziert mit Äthanol.
- 1.- Anteil an Äthanol
im Lösungsmittel:
17%. Möglichkeit
6.1.
- 2.- Anteil an Äthanol
im Lösungsmittel:
34%. Möglichkeit
6.2.
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Die Operation
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Bei Durchführung der Kostenberechnung
wurde eine Effizienz von 90% des Gesamtvolumens der Operation zugrunde
gelegt.
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Man sieht, dass die günstigste
Möglichkeit
die Möglichkeit
Nummer 4 ist, bei der das Rhizom der Curcuma longa unter Druck mit Äthanol extraiert
und dann das Oleoresin mittels Extraktion durch CO2 veredelt wird.
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Die Anlage
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Zur Durchführung der Gewinnung des Kurkumins
auf Grundlage von Oleoresin sind zwei Extraktor- und zwei Trenngeräte erforderlich,
die von außen
mit Heizgeräten
ausgestattet sind.
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Die Anlage muss mit einer Pumpe mit
interner Kühlung
ausgestattet sein, die einen Druck von 300 Bar liefern kann. Außerdem braucht
man eine Kühlvorrichtung
zum Ausseigern des CO2, das aus dem zweiten Trenngerät kommt,
um so das CO2 in den Zyklus zurückführen zu
können,
was die Kosten der Operation senkt.
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Es werden zwei Extraktoren gebraucht,
um einen halb kontinuierlichen Extraktionsprozess durchführen zu
können,
da während
der inoperativen Zeiten von Bestückung
und Entnahme und der Druckbeaufschlagung der Einheit der Prozess
mit dem anderen Extraktor fortgeführt werden kann.
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Die Anlage muss mit einem System
zur Kontrolle von Druck und Temperatur im Extraktor- und im Trenngerät sowie
des Durchflusses und der Temperatur der Kühlvorrichtung ausgestattet
sein. Außerdem, muss
ein Alarmsystem für
Druck und Temperatur in den Extraktorund Trenngeräten und
den Außenheizungen sowie
in der Kühlvorrichtung
vorhanden sein, um jedwedem Unfall vorzubeugen.
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BEISPIEL 4
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Dieses Beispiel illustriert eine
Zusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung, die oral in Form von Tabletten mit den folgenden Bestandteilen
verabreicht wird:
Kurkuminoide | 15
mg |
Wässriger
Kurkumaextrakt | 175
mg |
Avicel
pH 102 | 489
mg |
Stärke | 45
mg |
Magnesiumstereat | 8
mg |
Primogel | 3
mg |
EM
compress | 15
mg |
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BEISPIEL 5
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Dieses Beispiel illustriert eine
flüssige
Zusammensetzung gemäß vorliegender
Erfindung, die oral als Emulsion mit den folgenden Bestandteilen
verabreicht wird:
Kurkuminoide | 20
mg |
Wässriger
Kurkumaextrakt | 200
mg |
zusammen mit variablen Mengen von Süßstoffen
(zum Beispiel Saccharose oder Fruchtzucker) und Aromastoffen (zum
Beispiel Minz- oder Erdbeeröl)
und in ausreichender Menge für
100 ml Emulsion.
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Die folgenden Beispiele illustrieren
die mit den Extrakten der Erfindung durchgeführten Untersuchungen, bei denen
die Fähigkeit
derselben zum Abfangen der freien Radikalen sowie die Fähigkeit
derselben zur Verringerung der Lipidperoxide festgestellt und definiert
werden sollten.
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BEISPIEL 6
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Studie der Fähigkeit
zum Abfangen des Superoxid-Radikal
(O2
•) mit Hilfe der Pyrogallol
- Methode
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Untersucht wurde über 2 Minuten die Autooxidierung
des Pyrogallols nach einer Induktionsdauer von 20 Sekunden. In dieser
Zeit liegt die Zunahme der Absorption linear bei 420 nm. Die Hemmung
der Autooxidierung des Pyrogallols durch die Kurkumaextrakte dient
der Definition der Fähigkeit
zum Abfangen des Radikalen O2
•.
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Das Experiment wurde bei 25°C durchgeführt. Als
Pyrogallol wurde Chlorwasserstoff 10 mM verwendet. Die Reaktion
wurde durch Zugabe des Puffers Tris-Cacodylsäure, luftgesättigt und
mit einem pH – Wert von
8,2, der 1 nM DTPA-Pyrogallol enthielt, ausgelöst. Zur Eliminierung möglicher
Interferenzen durch Ionen wie Eisen, Kupfer oder Mangan wird als
Sequestrierungsmittel DTPA (Diethylentriaminpentaessigsäure) verwendet.
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Für
die apolaren Kurkumaextrakte wurde ein Hemmanteil von 40, 92% ± 0, 002
(p < 0,01) bei
einer Konzentration von 16, 129 μg/ml
Kurkuminoiden festgestellt, während
die Hemmung des DSOD 95% beträgt.
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BEISPIEL 7
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Studie der Fähigkeit
zum Abfangen des Hydroxylradikals (OH•)
mit Hilfe der DMSO - Methode (Dimethyli sulfoxidum)
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Fähigkeit
zum Abfangen des Hydroxylradikals mit Hilfe der DMSO – Probe.
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Untersucht wurde durch Messen des
während
der Oxidierung des DMSO – durch
das System Askorbinsäure/Fe+s ein potenter Abfänger Hydroxylradikalen – erzeugten
Formaldehyds die Fähigkeit
zum Abfangen der freien Hydroxylradikalen (OH•).
Die Oxidierung wird durch das Askorbat ausgelöst und durch das Fe+3 bei 37°C
katalysiert. Die Reaktionsmischung besteht aus EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure) (0,1
mM), dem Komplex EDTA-Fe+++ (/1 : 2) (167 μM) DMSO (33
mM), Problemextrakt und Phophatpuffer 50 mM pH 7,4 in einem Endvolumen
von 3 ml.
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Die Askorbinsäure (2 mM) wurde hinzugefügt und nach
30 Minuten der Inkubation bei 37°C
stoppte die Reaktion mit 1 ml Trichloressigsäure zu 17,5% (Gew./Vol.). Es
wurde spektralphotometrisch eine Aliquote von 1,5 ml gemessen.
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Die Konkurrenz zwischen dem Problemextrakt
und dem DMSO durch den aus dem Ascorbin/Eisensystem geschaffenen
Hydroxylradikalen (OH•) wird zur Berechnung
der Hemmaktivität
in Bezug auf den Hydroxylradikalen (OH') der Problemsubstanz herangezogen,
welche als Prozentsatz der Hemmung der Formaldehydproduktion ausgedrückt wird.
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Dabei entstand das folgende Protokoll:
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- Tc: Zielkontrolle
- C: Kontrolle
- Tp: Zielproblem
- P: Problem
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Für
das bei der vorstehenden Aktion produzierte Formaldehyd wird mittels
Hinzufügen
von 2 ml einer reaktiven Mischung aus Ammoniumacetat und Azetylaceton
in einen Phophatpuffer 50 mM pH 7,4 eine Aliquote von 1,5 ml gemessen.
Die Mischung wurde 5 Minuten lang bei 58°C inkubiert und danach wurden
die Proben in ein Eisbad getaucht und man maß 412 nm gebildetes 3,5-Diacetyl-1,4-dihydroluteum.
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Man erhielt folgende Ergebnisse:
Für den
apolaren Extrakt eine Mischung aus Kurkuminoiden 95,13 ± 2,46%
(P< 0,01, n = 6),
die Konzentration der Probe: 16,129 μg/ml.
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BEISPIEL 8
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Studie der Fähigkeit
zum Abfangen des Superoxid-Radikalen
(O2
•) des NADH (Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid-Hydroeen)- Phenazinmethosulfat
(PMS)-O2-Nitrotetrazolium-Blau (NBT)
-
Untersucht wird die Fähigkeit
zum Abfangen des Superoxid-Radikalen durch Hemmung der Bildung von
Diphormaran, einer höchst
farbigen Verbindung, deren maximale Absorption bei 560 nm liegt.
Die Reaktionsmischung besteht aus dem Phophatpuffer 19 mM pH 7,4,
NADH (90 μM),
NBT (43 μM),
dem Extrakt, mit dem das Experiment durchgeführt wird (Zielträgerstoff)
und pH 5 (2,7 μM),
mit einem Gesamtvolumen von 3,1 ml. Die Reduzierungsreaktion des
NBT wird durch Hinzufügen
von PMS ausgelöst
und spektralphotometrisch verfolgt. Für die Berechnung der Absorption
in (ΔA/min)
wird 2 Minuten lang eine Absorption von 560 nm bei 20°C gemessen.
Dabei entstand das folgende Protokoll:
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- Tc: Zielkontrolle
- C: Kontrolle
- Tp: Zielproblem
- P: Problem
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Man erhielt einen Hemmanteil des
polaren Extrakts von Smilax Lundeli für 5 Proben bei einer Konzentration
von 500 μg/ml,
d. h. 99,6 ± 0,01
für p < 0,1.
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BEISPIEL 9
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Studie der Fähigkeit
zum Abfangen des Superoxid-Radikalen
(O2
•) mit Hilfe der Xanthin-Xanthin-Methode
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Man hat die Fähigkeit zum Abfangen des Superoxid-Radikalen des polaren
Teiles der Curcuma longa mit Hilfe der Xanthin-Xanthin-Oxidasen-Methode
untersucht und eine Hemmung von 77,95$ bei einer Endkonzentration
von 1,25 μg/ml
in den Kurkuminoiden festgestellt. Man hat nachgewiesen, dass das
Extrakt nicht die Enzyme hemmt, was darauf hinweist, dass dieses
Extrakt ein potenter Abfänger
der Superoxid-Radikalen ist.
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BEISPIEL 10
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Studie der Wirkungen der
Extrakte der Curcuma longa auf die Lipidperoxidkonzentration im
menschlichen Blut
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Dieses Beispiel illustriert die Wirkung
auf die Plasmakonzentrationen von Lipidperoxiden, einer pharmazeutischen
Verbindung aus polaren und apolaren Extrakten der Curcuma longa,
wenn diese oral in Form von zwei Tabletten pro Tag verabreicht wird.
Sie enthalten zwischen 7 und 14 mg Kurkumin pro Tablette und zwischen
150 und 175 mg des wässrigen
Extrakts der Curcuma longa und wurden einer Gruppe von gesunden Personen
beiderlei Geschlechts über
einen Zeitraum von zweieinhalb Monaten verabreicht. ZUSAMMENSETZUNG
DER TABLETTEN DES VORLIEGENDEN BEISPIELS
| mg/Tablette |
Apolarer
Extrakt der Curcuma longa | 60 |
Polarer
Extrakt der Curcuma longa | 175 |
Avicel
pH 102 | 489 |
Maisstärke | 45 |
Magnesiumstereat | 8 |
Primogel | 3 |
EM
Compress | 15 |
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DIE METHODE
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Die Studie wurde an 19 Männern und
12 Frauen im Alter zwischen 27 und 74 Jahren durchgeführt, wie die
folgende Tabelle 1 zeigt: Tabelle
1: Anzahl der Versuchspersonen nach Alter und Geschlecht gegliedert
Männer | |
Alter | Häufigkeit |
25–30 | 3 |
31–40 | 3 |
41–50 | 4 |
51–60 | 7 |
60–70 | 2 |
Frauen | |
Alter | Häufigkeit |
30–40 | 3 |
41–50 | 4 |
51–75 | 6 |
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Den Versuchspersonon wurde periphäres Blut
zur Erstellung eines vollständigen
Blutbildes mit den Bewertungsparametern der Leber- und Nierenfunktionen
abgenommen; desgleichen wurde die Konzentration der Lipide und Lipidperoxide
in dem Serum festgestellt.
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Nachdem man die Ergebnisse kannte,
begann die Behandlung, die in der Verabreichung von zwei Tabletten
der Curcuma longa pro Tag bestand, mit dem folgenden Protokoll:
Zweite Blutabnahme 15 Tage nach der Verabreichung, mit Festlegung
der zuvor genannten Parameter. Das Prozessprotokoll wurde fortgesetzt, die
Blutanalyse 45 und 75 Tage nach Beginn der Studie wiederholt. Nach
Vervollständigung
dieses Protokolls gab es eine Pause von 30 Tagen. In diesem Zeitraum
wurde keine Tablette verabreicht und danach wurden die zuvor genannten
Parameter erneut festgestellt.
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ANALYSEMETHODEN
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Das Blutbild wurde mit dem Analysegerät Technicon
H-1 (USA) erstellt.
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Die biochemischen Parameter wurden
mit Standard-Reagenzien
von Boehringer-Mannheim (Deutschland) und, mit dem Selbstanalysegerät Hitachi
717 (Japan) durchgeführt.
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Die Lipidperoxide wurden mit Malonaldehyd
(MDA) nach der Methode von Ohkama, Ohishi und Yagi (Analytical Biochem.
95 351–358
(1979)), modifiziert für
das Serum, festgestellt.
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ERGEBNISSE
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Während
der Protokollzeit meldeten die Patienten keinerlei der folgenden
Symptome: Schluckstörung, Magenbrennen, Übelkeit,
Erbrechen, Durchfall oder Verstopfung.
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Bei keinem der Versuchsteilnehmer
wurden Veränderungen
am Blutbild oder bei den biochemischen Parametern festgestellt,
unabhängig
von Geschlecht und Alter. Man hat festgestellt, dass die Enzyme,
welche als Indikatoren der Giftigkeit des Produkts und der direkten
und indirekten Gesamtbilirubin die Nierenfunktion anzeigen (GOT,
GPT, GGT, Alkaliphosphatase), während
des Prozesses nicht beeinflusst wurden, wie die folgende Tabelle
3 zeigt, auf der die Anfangs- und Endwerte von GOT, GPT und Alkaliphosphatase
geordnet in Gruppen nach Alter, und Geschlecht angegeben sind. Sie
zeigen den Durchschnitt und die Standardabweichung (DE) an. Die
Einheiten der Tabelle sind die folgenden:
- (a)
Beginn = Zeit 0
- (b) Ende = 105 Tage nach Beginn
- (c) Referenzwerte für
die angegebne Methode (RW):
-
-
-
Wie 1 zeigt,
hat man bei den Männern
nach 15 Behandlungstagen eine Verringerung von ca. 8% Lipidperoxide
festgestellt, während
45 Tage nach Beginn der Behandlung die Verringerung einen Mittelwert von
34% erreichte, eine Änderung
bezüglich
der Situation nach 15 Tagen von 59% für alle an der Studie beteiligten
Männer.
Bei den Frauen hat man nach 15 Tagen eine Erhöhung der Lipidperoxidkonzentration
(26%) festgestellt (Abbildung 2); dennoch ist nach 45 Tagen bei
fast allen Teilnehmerinnen eine deutliche Abnahme der Peroxidkonzentration
(ein Durchschnitt von 11%) festzustellen. Diese Ergebnisse implizieren
bei allen an der Studie beteiligten Frauen nach 45 Tagen eine durchschnittliche
Verringerung bezüglich
der Situation nach 15 Tagen um 80%.