TWI834243B - 用於生產人參皂苷的方法及其所製得的發酵產物 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種用於生產人參皂苷的方法,其包括:令一乳酸菌菌株組合與一人參萃取物進行發酵培養,其中該乳酸菌菌株組合包含有嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、乳雙歧桿菌以及保加利亞乳酸桿菌。本發明亦揭示使用該方法所製得的發酵產物。
Description
本發明是有關於一種用於生產人參皂苷的方法,其包括:令一乳酸菌菌株組合與一人參萃取物進行發酵培養,其中該乳酸菌菌株組合包含有嗜熱鏈球菌(
Streptococcus thermophilus)、嗜酸乳桿菌(
Lactobacillus acidophilus)、乳雙歧桿菌(
Bifidobacterium lactis)以及保加利亞乳酸桿菌(
Lactobacillus bulgaricus)。本發明亦有關於使用該方法所製得之含有人參皂苷的的發酵產物。
人參(ginseng)是指五加科(Araliaceae)人參屬(
Panax)的多年生草本植物的根,它是一種珍貴的中藥材,產區主要分佈於中國大陸、韓國、日本以及台灣等地區。常見的人參種類包括:高麗參(
Panax ginseng)、三七(
Panax notoginseng)、西洋參(
Panax quinquefolius)以及日本參(
Panax japonicas)等。
人參的主要活性成分為人參皂苷(ginsenoside),其具有多種有益於人體的功效,包括抗發炎(anti-inflammatory)、抗氧化(antioxidant)以及抗癌(anti-cancer)等。目前已有超過40種人參皂苷被鑑定出。
在中藥材的應用上,為了能夠長期保存,會對人參進行蒸製並予以乾燥,而製成一種表皮呈淡紅棕色的人參產品(又被稱為紅參)。已有研究指出,在上述的加工處理過程中會發生人參皂苷的轉化(transformation),而在所生成的人參皂苷中部分已被證實具有較佳的藥理活性。例如,由常見的人參皂苷Rg1、Rb1、Rb3以及Rd [又被稱為主要人參皂苷(major ginsenosides)]轉化成具有較佳藥理活性的人參皂苷Rh2、Rh3、Rk2以及CK [又被稱為稀有人參皂苷(rare ginsenosides)]。
目前用於生產這些具有較佳藥理活性的人參皂苷的方法包括:(1)物理法(physical method),例如,蒸氣處理(steaming)、硫磺燻蒸(sulphur fumigation)以及微波(microwave)等;(2)化學法(chemical method),例如,酸水解(acid hydrolysis)以及鹼水解(alkaline hydrolysis)等;以及(3)生物轉化法(biotransformation),例如,酵素水解(enzymatic hydrolysis)以及腸道菌水解(intestinal bacterial hydrolysis)等。
由於生物轉化法所使用的反應條件較為溫和且具有較高的專一性,因而已逐漸成為本技術領域的研究人員所關注與研究的重點。例如,CN 109971818 A揭示一種製備稀有人參皂苷的方法,其包括:藉由使用嗜熱鏈球菌(
Streptococcus thermophilus)來發酵人參皂苷Rb1或Rd,而使其能有效地轉化為稀有人參皂苷CK,且轉化率可達到80%以上。
雖然已存在有上述文獻報導,本技藝中仍然存在有一需要去發展出一種能夠大量地生產人參皂苷(特別是稀有人參皂苷Rh2、Rh3以及Rk2)的製程以供產業界之所需。
發明概要
於本發明中,申請人經由實驗而發現到,使用一含有嗜熱鏈球菌(
Streptococcus thermophilus)、嗜酸乳桿菌(
Lactobacillus acidophilus)、乳雙歧桿菌(
Bifidobacterium lactis)以及保加利亞乳酸桿菌(
Lactobacillus bulgaricus)之乳酸菌菌株組合來發酵人參之經乙醇萃取的產物,不僅能夠有效地生產出稀有人參皂苷(rare ginsenosides),還能夠同時維持主要人參皂苷(major ginsenosides)的含量。
於是,在第一個方面,本發明提供一種用於生產人參皂苷的方法,其包括:令一乳酸菌菌株組合與一人參萃取物進行發酵培養,其中該乳酸菌菌株組合包含有嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、乳雙歧桿菌以及保加利亞乳酸桿菌。
在第二個方面,本發明提供一種含有人參皂苷的發酵產物,它是藉由一如上所述的方法而被製得。
發明的詳細說明
要被瞭解的是:若有任何一件前案刊物在此被引述,該前案刊物不構成一個下述承認:在台灣或任何其他國家之中,該前案刊物形成本技藝中的常見一般知識之一部分。
為了這本說明書之目的,將被清楚地瞭解的是:文字“包含有(comprising)”意指“包含但不限於”,以及文字“包括(comprises)”具有一對應的意義。
除非另外有所定義,在本文中所使用的所有技術性與科學術語具有熟悉本發明所屬技藝的人士所共同瞭解的意義。一熟悉本技藝者會認知到許多與那些被描述於本文中者相似或等效的方法和材料,它們可被用於實施本發明。當然,本發明決不受到所描述的方法和材料之限制。
本發明提供一種用於生產人參皂苷(ginsenoside)的方法,其包括:令一乳酸菌菌株組合與一人參萃取物進行發酵培養,其中該乳酸菌菌株組合包含有嗜熱鏈球菌(
Streptococcus thermophilus)、嗜酸乳桿菌(
Lactobacillus acidophilus)、乳雙歧桿菌(
Bifidobacterium lactis)以及保加利亞乳酸桿菌(
Lactobacillus bulgaricus)。
較佳地,嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、乳雙歧桿菌以及保加利亞乳酸桿菌的菌數比是落在1:0.1:0.1:1至1:10:10:1的範圍內。在某些具體例中,嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、乳雙歧桿菌以及保加利亞乳酸桿菌的菌數比是1:1:1:1。
依據本發明,嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、乳雙歧桿菌以及保加利亞乳酸桿菌可以是活菌或死菌、經濃縮的(concentrated)或未經濃縮的(non-concentrated)、液態(liquid)、糊狀(paste)、半固態(semi-solid),或固態(solid)[例如,丸(pellet)、細顆粒(granule)或粉末(powder)],並且可以是經熱去活的(heat-inactivated)、經冷凍的(frozen)、經乾燥的(dried),或經冷凍-乾燥的(freeze-dried)[例如,可呈冷凍乾燥形式或噴霧/流化床乾燥(spray/fluid bed dried)形式]。
依據本發明,該人參可以是選自於由下列所構成的群組:高麗參(
Panax ginseng)、三七(
Panax notoginseng)、西洋參(
Panax quinquefolius)、日本參(
Panax japonicas),以及它們的組合。在本發明的一個較佳具體例中,該人參是高麗參。
依據本發明,該人參萃取物是一經乙醇萃取的產物。
依據本發明,乙醇萃取的方法可以採用熟習此項技藝者所詳知且慣用的技術來進行。在此方面,可以參考,例如,張晶等人(2003),吉林農業大學學報,25:71-73。
可瞭解到的是,有關萃取方法的操作條件會進一步隨著所使用的人參的處理方式以及乙醇與人參的用量比例等因素而被變動,以便達致最佳的萃取效果。而這些操作條件的選擇是熟習此項技藝者能例行性地自行決定的。
依據本發明,該人參萃取物可以使用新鮮的人參來進行,或者可使用預先經過一選自於由下列所構成之群組中的加工處理的人參來進行:加熱處理、乾燥處理、研磨處理、切碎處理、粉碎處理,以及它們的組合。該經加工處理的人參可選自於由下列所構成的群組:白參、紅參、太極參,以及它們的組合。較佳地,該人參是紅參。在本發明的一個較佳具體例中,該經加工處理的人參是紅參鬚根(red ginseng root hair)。
依據本發明,該乙醇萃取是對每公克人參添加1至20 mL的乙醇來進行,較佳地,1 mL的乙醇。
依據本發明,該人參根的乙醇萃取是在一範圍落在30℃至80℃內的溫度下被進行。在本發明的一個較佳具體例中,該乙醇萃取是在75℃下被進行。
如本文中所使用的,術語“發酵(fermentation)”、“培養(culturing)”以及“培育(cultivation)”可被交換地使用。
可瞭解到的是,有關發酵培養的操作條件會進一步隨著所使用的菌株以及該菌株與該萃取物的用量比例等因素而被變動,以便達致最佳的發酵效果。而這些操作條件的選擇是熟習此項技藝者能例行性地自行決定的。
依據本發明,該發酵培養可在一範圍落在25℃至45℃內的溫度下被進行。在本發明的一個較佳具體例中,該發酵培養是在37℃下被進行。
依據本發明,該發酵培養被進行歷時一段範圍落在24小時至7天內的時間。在本發明的一個較佳具體例中,該發酵培養被進行歷時6天。
依據本發明,該方法可進一步包括在該發酵培養之前令該乳酸菌菌株組合進行預培養(preculturing),而得到該乳酸菌菌株組合的培養物。
有關預培養的操作程序與參數條件等是落在熟習此項技術之人士的專業素養與例行技術範疇內。
依據本發明,該預培養可在一範圍落在35℃至42℃內的溫度下被進行。在本發明的一個較佳具體例中,該預培養是在37℃下被進行。
依據本發明,該預培養可被進行歷時一段範圍落在24小時至7天內的時間。在本發明的一個較佳具體例中,該預培養被進行歷時7天。
依據本發明,可在該發酵培養與預培養的期間添加一選自於由下列所構成之群組中的碳源(carbon source):葡萄糖(glucose)、果糖(fructose)、乳糖(lactose)、蔗糖(sucrose)、麥芽糖(maltose)、半乳糖(galactose)、甘露糖(mannose)、海藻糖(trehalose)、澱粉(starch)、馬鈴薯澱粉(potato starch)、麥芽萃取物(malt extract)、麥芽糊精(maltodextrin),以及它們的組合。在本發明的一個較佳具體例中,該碳源是葡萄糖與麥芽糊精。
依據本發明,可在該發酵培養與預培養的期間添加一選自於由下列所構成之群組中的氮源(nitrogen source):(NH
4)
2SO
4、(NH
4)
3PO
4、NH
4NO
3、NH
4Cl、酪蛋白胺基酸(casamino acid)、蛋白腖(peptone)、聚蛋白腖(polypeptone)、胰化腖(tryptone)、肉類萃取物(meat extract)、酵母萃取物(yeast extract)、酵母粉(yeast powder)、牛奶、脫脂奶粉、大豆粉(soybean flour)、乳清,以及它們的組合。在本發明的一個較佳具體例中,該氮源是蛋白腖。
另擇地,該經預培養之該乳酸菌菌株組合的培養物亦可為市售的發酵產品(例如,發酵乳品),並選擇性地進一步進行擴大培養。在本發明的一個較佳具體例中,該乳酸菌菌株組合的培養物是統一AB優酪乳。
依據本發明,該乳酸菌菌株組合的培養物可具有一範圍落在10
5至10
9CFU/mL內的細菌濃度。在本發明的一個較佳具體例中,該乳酸菌菌株組合的培養物具有一為10
6CFU/mL的細菌濃度。
較佳地,該發酵培養是對每公克人參萃取物添加1至100 mL之乳酸菌菌株組合的培養物來進行,更佳地,20.6 mL之乳酸菌菌株組合的培養物。
本發明亦提供一種含有人參皂苷的發酵產物,它是藉由一如上所述的方法而被製得。
依據本發明,該人參皂苷可包含有一選自於由下列所構成之群組中的稀有人參皂苷(rare ginsenosides):人參皂苷Rh2、Rh3以及Rk2。較佳地,該稀有人參皂苷包含有人參皂苷Rh2。
依據本發明,該人參皂苷可進一步包含有一選自於由下列所構成之群組中的主要人參皂苷(major ginsenosides):人參皂苷Rg1、Rb1、Rb3以及Rd。較佳地,該主要人參皂苷包含有人參皂苷Rb3與Rd。
基於人參皂苷的習知藥理活性,依據本發明的發酵產物被預期可供應用於製備一具有下列至少一種醫藥用途之醫藥品或保健食品:抗發炎(anti-inflammatory)(例如,減輕發炎反應)、抗氧化(antioxidant)、抗癌(anti-cancer)、抗過敏(anti-allergy)、抗氣喘(anti-asthma)、抗子宮內膜異位症(anti-endometriosis)、改善心肌缺血(myocardial ischemia)、抗憂鬱症(anti-depression)、降血脂(hypolipidemic)、預防非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)、調節脂蛋白(lipoprotein)代謝的活性成分以及增強精子活力(sperm motility)等。
於是,本發明提供一種藥學組成物,其包含有一如上所述的發酵產物。
依據本發明,該藥學組成物可利用熟習此技藝者所詳知的技術而被製造成一適合於口服投藥(oral administration)的劑型(dosage form),這包括,但不限於:錠劑(tablet)、膠囊(capsule)、分散性粉末(dispersible powder)或細顆粒(granule)、溶液、懸浮液(suspension)以及類似之物。
依據本發明,該藥學組成物可進一步包含有一被廣泛地使用於藥物製造技術之藥學上可接受的載劑(pharmaceutically acceptable carrier)。例如,該藥學上可接受的載劑可包含一或多種選自於下列的試劑:溶劑(solvent)、緩衝液(buffer)、乳化劑(emulsifier)、分散劑(dispersing agent)、黏結劑(binding agent)、賦形劑(excipient)、安定劑(stabilizing agent)、稀釋劑(diluent)、膠凝劑(gelling agent)、吸收延遲劑(absorption delaying agent)、脂質體(liposome)以及類似之物。有關這些試劑的選用與數量是落在熟習此項技術之人士的專業素養與例行技術範疇內。
此外,本發明亦提供一種食品產品(food product),其包含有一如上所述的發酵產物。該發酵產物可以被當作食品添加物(food additive)而藉由習知方法於原料製備時被添加,或是被配製成供人類與非人類動物攝食的食品產品。
依據本發明,該食品產品的種類包括,但不限於:發酵食品(fermented food)、加工食品(processed food)、健康食品(health foods)以及膳食補充品(dietary supplements)。
較佳實施例之詳細說明
本發明將就下面的實施例來做進一步說明,但應瞭解的是,該等實施例僅是供例示說明用,而不應被解釋為本發明的實施上的限制。
實施例 一般實驗材料: 1. 乳酸菌菌株混合物的購買來源:
在下面的實施例中所使用的乳酸菌菌株混合物是購自於全聯福利中心的統一AB優酪乳,其具有下面表1所示的乳酸菌菌株。
表1 乳酸菌菌株混合物所含有的乳酸菌菌株
2. 製備人參(ginseng)之經乙醇萃取的產物:
乳酸菌菌株 |
嗜熱鏈球菌( Streptococcus thermophilus) |
嗜酸乳桿菌( Lactobacillus acidophilus) La-5 |
乳雙歧桿菌( Bifidobacterium lactis) Bb-12 |
保加利亞乳酸桿菌( Lactobacillus bulgaricus) |
首先,將100 g之購自於中藥行的紅參鬚根(red ginseng root hair)添加100 mL的75%乙醇並予以充分混合,繼而在75℃下使用一超音波處理器(ultrasonicator)並以一為28-40 KHz的頻率來進行超音波萃取(ultrasonic extraction)歷時4小時,接著以濾紙來進行過濾,繼而收取濾液並以減壓濃縮的方式來移除乙醇,藉此而得到人參之經乙醇萃取的產物。
實施例 1. 使用乳酸菌菌株混合物來發酵人參之經乙醇萃取的產物以轉化人參皂苷 (ginsenoside) 實驗方法:
首先,將300 g的麥芽糊精(maltodextrin)、300 g的葡萄糖以及15 g的蛋白腖(peptone)添加至15 L的RO水中並予以充分混合,繼而接種以450 mL之依據上面“一般實驗材料”的第1項當中所述的乳酸菌菌株混合物,然後於37℃下進行培養歷時7天,並在開始培養之後的第2天與第5天,再次加入300 g的麥芽糊精、300 g的葡萄糖以及15 g的蛋白腖。
之後,對所得到的乳酸菌菌株培養物添加750 g之依據上面“一般實驗材料”的第2項當中所得到的人參之經乙醇萃取的產物,並於37℃下進行發酵培養歷時6天。
在開始發酵培養之後的第1、2、3、4以及6天之時,將適量之所形成的發酵培養物取出並配於50%甲醇水溶液[含有0.1%甲酸(formic acid)]中,繼而進行超音波震盪處理以及高速離心處理。接著,收取上澄液作為待測樣品,並將之拿來進行下面的人參皂苷的含量分析,而所分析的人參皂苷種類包括:人參皂苷Rg1、Rb1、Rb3、Rd、Rh2、Rh3以及Rk2。另外,亦有在進行發酵培養之前(亦即第0天)將添加有人參之經乙醇萃取的產物的乳酸菌菌株培養物拿來進行相同的分析。
有關人參皂苷的含量分析是藉由使用Agilent 6470三段四極桿LC/MS (Agilent 6470 Triple Quadrupole LC/MS)並參考Guo N.
et al. (2013),
Chem. Cent. J., 7(1): 165以及Jin S.
et al. (2019),
Molecules, 24(14):2618當中所述的操作參數與條件來進行液相層析-串聯式質譜法(liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS/MS)分析。
此外,為供比對,使用人參皂苷Rg1、Rb1、Rb3、Rd、Rh2、Rh3以及Rk2 (購自於Sigma)作為對照標準品(control standard)並進行相同的LC-MS/MS分析。
結果:
圖1顯示在發酵培養期間,人參皂苷Rh2、Rh3以及Rk2的含量隨著時間的變化。從圖1可見,人參皂苷Rh2、Rh3以及Rk2的含量皆會隨著發酵培養時間的增加而逐漸地提升,其中又以人參皂苷Rh2的含量提升幅度最為明顯。
圖2顯示在發酵培養期間,人參皂苷Rg1、Rb1、Rb3以及Rd的含量隨著時間的變化。從圖2可見,人參皂苷Rg1、Rb1、Rb3以及Rd在發酵培養時間長達6天時也不會完全消失或轉化成其他的人參皂苷,尤其是人參皂苷Rb3與Rd的含量幾乎維持不變。
上面的實驗結果顯示:使用一含有嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、乳雙歧桿菌以及保加利亞乳酸桿菌之乳酸菌菌株組合來發酵人參之經乙醇萃取的產物,不僅能夠有效地生產出稀有人參皂苷(rare ginsenosides),還能夠同時維持主要人參皂苷(major ginsenosides)的含量。
於本說明書中被引述之所有專利和文獻以其整體被併入本案作為參考資料。若有所衝突時,本案詳細說明(包含界定在內)將佔上風。
雖然本發明已參考上述特定的具體例被描述,明顯地在不背離本發明之範圍和精神之下可作出很多的修改和變化。因此意欲的是,本發明僅受如隨文檢附之申請專利範圍所示者之限制。
本發明的上述以及其它目的、特徵與優點,在參照以下的詳細說明與較佳實施例和隨文檢附的圖式後,將變得明顯,其中:
圖1顯示在發酵培養期間,人參皂苷Rh2、Rh3以及Rk2的含量隨著時間的變化;以及
圖2顯示在發酵培養期間,人參皂苷Rg1、Rb1、Rb3以及Rd的含量隨著時間的變化。
Claims (4)
- 一種用於生產人參皂苷的方法,其包括:令一乳酸菌菌株組合與一紅參鬚根之經乙醇萃取的產物進行發酵培養,其中該乳酸菌菌株組合包含有嗜熱鏈球菌(Streptococcus thermophilus)、嗜酸乳桿菌(Lactobacillus acidophilus)、乳雙歧桿菌(Bifidobacterium lactis)以及保加利亞乳酸桿菌(Lactobacillus bulgaricus),該發酵培養是在37℃下使用一含有麥芽糊精、葡萄糖以及蛋白腖的培養基來進行,以及該人參皂苷包含有稀有人參皂苷Rh2、Rh3以及Rk2。
- 如請求項1的方法,其中該人參皂苷進一步包含有一選自於由下列所構成之群組中的主要人參皂苷:人參皂苷Rg1、Rb1、Rb3以及Rd。
- 如請求項1的方法,其進一步包括在該發酵培養之前令該乳酸菌菌株組合進行預培養。
- 一種含有人參皂苷的發酵產物,它是藉由一如請求項1至3中任一項的方法而被製得,其中該人參皂苷包含有稀有人參皂苷Rh2、Rh3以及Rk2。
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CN1738905A (zh) | 2002-12-05 | 2006-02-22 | 弘林通产株式会社 | 用乳酸菌发酵的人参、含有乳酸菌发酵人参的酸乳、及其制备过程中所用的乳酸菌 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1738905A (zh) | 2002-12-05 | 2006-02-22 | 弘林通产株式会社 | 用乳酸菌发酵的人参、含有乳酸菌发酵人参的酸乳、及其制备过程中所用的乳酸菌 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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期刊 张晶、陈全成、弓晓杰、郑毅男、刘文秀 不同提取方法对人参皂苷提取率的影响 吉林农业大学学报 25(1) 2003 71~73 |
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