自農業副產物和廢物中生產芥子油苷的製作方法

2023-06-06 22:44:56

專利名稱：自農業副產物和廢物中生產芥子油苷的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種從農業副產物和廢物中生產芥子油苷，特別是蘿蔔 硫苷(glucoiphanin)的方法。芥子油苷是化療保護藥劑(chemoprotive)前體化合物。通過本發明的方法生產的芥子油苷可被引入各種食品、藥品、健康 增補劑，及相關產品之中。
背景技術：
普遍認為飲食在控制癌症惡化當中起著很大的作用，多吃水果和蔬 菜可減少人類癌症的發病率。植物中存在的一些微量的化學成分在傳遞到 哺乳動物細胞中時可提供主要的保護機制。此外，強化或補充以來自於植 物的抗癌化學成分的藥品、營養增補劑，或食品可提供額外的健康益處。 在美國的食品工業， 一個重要趨勢是促銷有健康意識的食物。
芥子油苷((3-硫代葡萄糖苷-iV-羥基硫酸鹽)在雙子葉(dicotyledonous) 植物當中和白花菜目中的許多植物中被發現。芥子油苷被發現存在於十字 花科(Brassicaceae)、木樨草科，以及白花菜科家族，但最常見的是在十 字花科家族。超過100種的芥子油苷已被辨別出來。芥子油苷是含硫的、 水溶性的、具有下列通式結構的陰離子化合物芥子油苷包括一個衍生自胺基酸的R-基團和一個連接到磺化躬的碳原子上 的硫代葡萄糖苷基。硫酸基賦與了芥子油苷以強酸性。
某些芥子油苷，特別是蘿蔔硫苷(也稱為萊菔硫烷芥子油苷或4-甲 基亞硫醯基丁基芥子油苷)，是有效的化療保護藥劑的植物化學前體，如萊菔硫烷。芥子油苷和(^硫代葡糖苷酶在含芥子油苷的植物中共同存在，但是物理分開的，直到植物材料的細胞結構被破壞，如通過咀嚼、切斷、 粉碎、冷凍解凍或熱處理等等。 一旦細胞壁結構被破壞，芥子油苷中的硫代葡糖苷鍵在M^代葡糖苷酶，尤其是黑芥子酶作用下水解，成為不穩定 的芥子油苷糖苷配基，經過自發重排成為有效的化療保護藥劑(chemoprotectant)，稱為異硫代氰酸鹽及其它化合物。異硫氰酸鹽具有生 物活性，並有高化學反應性。異硫氰酸鹽，尤其是萊菔硫垸，在傳遞到哺 乳動物的細胞中時，似乎會引發針對致癌物質的解毒機制。
除了降低某些癌症的患病風險，蘿蔔硫苷，通過其生物活性轉換產 物萊菔硫烷，在破壞造成胃潰瘍的有機物方面最近已被證明是有效的，並 可能提供新的方法去降低心血管和眼部疾病的惡化風險。正在致力於獲得 批准使用標籤聲明食物產品中含有無論是原料中天然高含量或者另外添加 的來自十字花科植物的化療保護藥劑。儘管還沒有這樣的標籤聲明，但市 場上已經有了含化療保護藥劑、添加劑的產品。
因為成本高昂，芥子油苷，特別是蘿蔔硫苷的製備，是成問題的。 一般來說，蘿蔔硫苷最好的來源是昂貴的特定椰菜栽培品種。由於蘿蔔硫 苷來源的高昂成本，芥子油苷的巨大的健康潛力尚未充分被認識。
之前有過從植物材料中得到芥子油苷的嘗試。舉例來說，離子交換 柱和高效液相色譜法(HPLC)已被用來分離不同的芥子油苷。B_jerg, B.和 S小rensen^ H.，用色譜柱分離完整的芥子袖苷並測定其純度，油菜籽中的芥 子油苷 (Isolation of Intact Glucosinolates by Column Chromatography and Determination of their Purity, in GLUCOSINOLATES IN RAPESEENS:):分析 方面(ANALYTICAL ASPECTS) 59-75 (J-P. Wathelet編,1987)。 Fahey,J.等， "植物中芥子油苷和異硫代氰酸鹽的化學差異和分布，(The chemical diversity and distribution of glucosinolates and isothiocyanates among plants,)，，植物化學 (Phvtochemistrv) ， 56:5-51(2001)。所述的處理流程不能接受粗製樣品，並 要求芥子油苷提取物在放入柱中處理之前須經過過濾或離心淨化。
因此，需要一個更為節省成本的方法，從相對粗製的初始材料中有 效率的獲取芥子油苷，尤其是蘿蔔硫苷。正如將從以下對本發明的實施方 案描述中表明的，本發明滿足了這些以及其他需要。發明內容
本發明涉及一種用來從農業的副產物和廢物中獲取芥子油苷，特別 是蘿蔔硫苷的節省成本的方法。收割後和被丟棄的植物材料，包括不適合銷售的植物材料，作為本發明的方法中有效的和廉^r的起始原料。[ooio]本發明的方法與最近的以下美國專利系列號當中的方法相比具有顯著的進步，所述專利申請包括11/199,752，申請日2005年8月29日， 11/617,934，申請日2006年12月29日，以及11/761,843 (列出細目的收據 號774S1)，申請日2007年6月12日，與本發明同屬於同一受讓人。
十字花科蔬菜已被確定為化療保護藥劑植物化學前體物質的一個很 好的來源。十字花科蔬菜包括，但不僅限於，花椰菜(broccoli)、羽衣甘 藍(kale)、寬羽衣甘藍(collard)、曲羽衣甘藍(curly kale)、髓莖甘藍 (marrowstem kale)、千頭甘藍(thousand head kale)、芥藍(Chinese kale)、菜花(cauliflower)、葡萄牙甘藍(Portuguese kale)、抱子甘藍 (brussel sprouts)、球蓮甘藍(kohlrabi)、澤西甘藍(Jersey kale)、芥 蘭(Chinese broccoli)、芫菁甘藍(rutabaga)、芥菜(mustard)、 白蘿 卜(daikon)、辣根(horseradish)、巻心菜(cabbage)、鈹葉巻心菜 (savoy cabbage )、 大白菜(Chinese cabbage )、 納帕白菜 (napa cElbbage)、青花菜拉貝(broccoli rabe)、芝麻菜(arugula)、水田芥 (watercress) 、 TK開(cress)、蕪箐(turnip)、芥藍(borecole)、小蘿蔔 (md1Sh)，以及其類似物，更優選使用椰菜植物材料。
—般而言，當本發明的方法中4吏用收割後的植物材料時，植物材料 應在收割後儘快處理。植物材料可被砍斷或切斷，但直到應用於本發明的 處理過程之前不應被立刻壓碎或搗漿，以儘量減少細胞結構的損壞。收割 期間植物材料被切斷或經其它損壞之後，這些植物材料的細胞壁結構被分 解，從而使芥子油苷接觸到酶，後者將芥子油苷轉換成異硫代氰酸鹽。因 此，在將這些植物材料應用於本發明的方法之前，對含芥子油苷的植物材 料的損害應儘量減少。為延長收割期後的植物材料能夠被採用的時間而對 芥子油苷成分沒有有害的影響，含芥子油苷的植物材料可用任何常規手段 進行保存，如冰凍或乾燥，如空氣乾燥，冷凍乾燥，真空乾燥，轉鼓式幹 燥，噴霧乾燥，或類似的方法。但是，總的來說，首選的應該是植物材料在收割後儘快使用。
令人驚訝的是，本發明的過程對相對粗製的起始物質有效。例如， 這些植物材料在使用之前不需要清洗和過濾以去掉汙跡和殘留物。本發明的方法通常包括(1)提供含芥子油苷植物材料和液體的混合物，(2)加熱該混合物以使植物材料中的酶失去活性，(3)使熱失活混合物與陰離子交換膜接觸，由此至少有一部份的芥子油苷被吸收到陰離子交換膜，及(4) 從陰離子交換膜釋放芥子油苷。該方法可進一步包括從提取的芥子油 苷中去掉鹽。
在本發明的另一方面，該方法包括以下步驟(1)提供含芥子油 苷植物材料和液體的混合物；(2)加熱該混合物以使植物材料中的酶失去 活性；(3)使熱失活混合物與陰離子交換膜接觸，由此至少有一部份的芥 子油苷被吸收到陰離子交換膜；(4)從陰離子交換膜釋放芥子油苷；(5) 使熱失活混合物與陰離子交換膜接觸，由此至少有一部份的芥子油苷 被吸收到陰離子交換膜；及(6)從陰離子交換膜釋放芥子油苷。該方法可 進一步包括從提取的芥子油苷中去掉鹽。
—般來說，不同類型的芥子油苷將附著到膜上及植物材料的選擇將 決定最終的產物。因此，理想的是選擇高含量的可提取芥子油苷的植物材 料。優選地，選擇含有蘿蔔甙或蘿蔔硫苷的植物材料。更優選地，選擇含 有蘿蔔硫苷的植物材料。
在另一方面，用本發明的方法所生產的芥子油苷提取物可被引入食 品、醫藥品以及健康增補劑之中。該芥子油苷提取物，可直接引入到食品 中，或乾燥、冷藏、冷凍或冷凍乾燥後引入食品當中。芥子油苷提取物可 被引入的食品包括食品增補劑，飲料，混合飲料，烘焙產品，茶，湯，谷 物，藥丸，藥片，沙拉，三明治，格蘭諾拉麥片，沙拉醬，調味汁，咖 啡，奶酪，酸奶，能量棒，以及類似的混合物。增補劑包括膳食增補劑， 營養增補劑，草藥增補劑以及類似物。在這方面，食品可含有有效量的芥 子油苷提取物，如每份食品含約1至約100毫克。有效量的芥子油苷提取 物也可被引入到藥物組合物，如每單一劑量含約1至約100毫克。


圖1提供了用於將蘿蔔硫苷轉換到萊菔硫烷的主要反應。9
圖2提供了一個說明本發明的方法的實施方案的流程圖。
圖3提供了說明本發明另外一個方法的實施方案的流程圖。
具體實施方式
從生產成本的觀點而言，本發明的方法在技術上是直截了當的和有 吸引力的。事實上，目前的方法，使得從農業的副產物和廢物中獲得芥子 油苷成為可能，特別是收穫後的含芥子油苷植物和被丟棄的材料，否則這 些材料將會被丟棄或犁進土壤，如不適合銷售的產品，葉片，莖，種子 等。從本發明方法中得到的芥子油苷，特別是蘿蔔硫苷，提供了由基本上 更為昂貴的方法所製備的芥子油苷所帶來的益於健康的好處。
此處使用的，"化療保護藥劑"和"化療保護化合物"，是指植物來源 製劑，它們能有效降低致癌物質對哺乳動物的有毒的及腫瘤影響的易感 性。化療保護藥劑"前體"是指通過酶和/或化學手段產生化療保護藥劑的制 劑。Talalay,P等，J. Nutr., 131 (11 supp.): 30275-30335師l)。這種化療保護藥 劑前體的例子包括烷基芥子油苷，如蘿蔔硫苷。
蘿蔔硫苷中的硫代葡糖苷鍵在活體內腸道微生物菌群作用下被水解 為不穩定的芥子油苷糖苷配基，其經自發重排成為異硫代氰酸鹽，如萊菔 硫烷，和其它化合物，如腈和硫氰酸鹽。轉換也可以被M^代葡糖苷酶催 化，尤其是黑芥子酶催化，它是在含芥子油苷植物中被發現的。主要的反 應在圖l中有說明。
如本文使用的，"有效量"是當食用時提供想要的效果或益處的添加 量。通常來說，每單份食品含約1至約100毫克本發明的芥子油苷，尤其 是蘿蔔硫苷，或每單劑量藥物組合物含約1至約100毫克；如果需要也可 以使用更高的含量。
術語"植物材料"通常包括整個植物，葉子，植物組織，芽，莖，種 子，小花，果實，花，塊蓮，根，等，及其混合物。儘管芥子油苷的含量 可能隨植物不同部位以及不同植物種類而有所不同，並可能取決於植物的 齡期，但可採用植物材料的任何組合從而減少在本發明過程中使用植物材 料之前的分類和準備時間。儘管優選採用含所需含量待提取的芥子油苷的 植物材料。
十字花科蔬菜已被確定為化療保護藥劑植物化學前體物質的一個很好的來源。十字花科蔬菜包括，但不僅限於，花椰菜(broccoli)、羽衣甘 藍(kale)、寬羽衣甘藍(collard)、曲羽衣甘藍(curly kale)、髓莖甘藍 (marrowstem kale)、千頭甘藍(thousand head kale)、 芥藍(Chinese kale)、菜花(cauliflower)、葡萄牙甘藍(Portuguese kale)、抱子甘藍 (brussel sprouts)、球莖甘藍(kohlrabi)、澤西甘藍(Jersey kale)、芥 蘭(Chinese broccoli)、蕪菁甘藍(rutabaga)、芥菜(mustard)、 白蘿 卜(daikon)、辣根(horseradish)、巻心菜(cabbage)、鈹葉巻心菜 (savoy cabbage )、 大白菜(Chinese cabbage )、糹內巾白白菜(napa cElbbage)、青花菜拉貝(broccoli rabe)、芝麻菜(arugula)、水田芥 (watercress)、水開(cress)、蕪箐(turnip)、芥藍(borecole)、小蘿蔔 (radish)，以及其類似物。
優選地，是採用椰菜植物材料。特別優選的可用於禾又利要求方法的 栽培品種是傳奇(Saga) 、 DeCicco,埃佛勒斯(Everest)、翠綠城 (Emerald City)、小販(Packman)、快艇(Corvet)、花花公子 (Dandy)、早熟(Early)、皇帝(Emperor)、水手(Mariner)、綠彗星 (Green Comet)、綠勇士 (Green Valiant)、阿卡狄亞(Arcadia)、花莖 甘藍帆船(Calab認Caravel)、大臣(Chancellor)、引言(Citation)、 巡洋艦(Cruiser)、早熟紫芽紅箭(Early Purple Sprouting Red Arrow)、 尤利卡(Eureka)、木絲(Excelsior)、大帆船(Galleon) 、 Ginga、歌利 亞(Goliath)、綠公爵(Green Duke) 、 Greenblet、義大利芽(Italian Sprouting)、晚熟紫芽(Late Purple Sprouting)、晚冬芽(Late Winter Sprouting )、白星(White Star )、傳奇(Legend )、矮妖精 (L印rechaun)、馬拉松(Marathon)、海員(Mariner)、尖塔(羅馬 的)(Minaret (Romanesco))、模範(Paragon)、愛國者(Patriot)、額 外收穫(Premium Crop)、搶奪(春)(Rapine ( Spring Raab))、羅莎琳 德(Rosalind)、盔(秋)(Salade (Fall Raab))、武士 (Samurai)、將 軍(Shogun)、短跑運動員(Sprinter)、蘇丹(Sultan)、大古 (Taiko)、特裡克茜(Trixie) 、 San Miguel、阿卡狄亞(Arcadia)、吉普 賽(Gypsy)、埃佛勒斯(Everest)、贊助人(Patron)、南方彗星 (Southern Comet)、綠彗星(Green Comet)、命運(Destiny)、頂點(Climax)和海盜(Pimte)。但是，很多其它椰菜栽培品種也是適宜的。
本發明的一個實施方案在圖2中作了說明。本發明可以在間歇，半 間歇，半連續或連續模式下進行。本發明的方法通常包括(1)提供含芥 子油苷植物材料和液體的混合物，(2)加熱該混合物以使植物材料中的酶 失去活性；(3)使熱失活混合物與陰離子交換膜接觸，由此至少有一部份 的芥子油苷被吸收到陰離子交換膜，(4)從陰離子交換膜釋放芥子油苷。 該方法可進一步包括從提取的芥子油苷中去掉鹽。
本發明的另一個實施方案在圖3中作了說明。該方法包括以下步 驟(1)提供含芥子油苷植物材料和液體的混合物；(2)加熱該混合物以 使植物材料中的酶失去活性；(3)使熱失活混合物與一陰離子交換膜接觸， 由此至少有一部份的芥子油苷被吸收到陰離子交換膜，(4)從陰離子交換 膜釋放芥子油苷；(5)使熱失活混合物與一陰離子交換膜接觸，由此至少 有一部份的芥子油苷被吸收到陰離子交換膜；及(6)從陰離子交換膜釋放 芥子油苷。該方法可進一步包括從提取的芥子油苷中去掉鹽。
雖然本發明的方法適合於農業的副產物和廢棄的植物材料，但植物 材料應相對新鮮，而不是看起來是腐敗的。更有利的是，本發明的方法適 合於極粗製的樣品，它是在從植物材料中提取芥子油苷的常規工藝中不常 見的。 一般而言，本發明的方法並不要求該植物材料進行任何形式的淨化 預處理(例如，植物材料不必在使用前清洗，過濾，離心，或類似處理， 以除去泥土、殘留物，或其他不溶性成分)。
通常地，當收割期後的植物材料用於本發明的方法時，植物材料在 收割後應當被本發明的方法相當快地處理，如幾小時之內。直到和|3~硫代 葡糖苷酶接觸之前，芥子油苷在植物材料中保持完整。收穫後植物材料的 細胞壁由於細胞衰老而破裂。細胞破裂使芥子油苷接觸到酶，如黑芥子 酶，它將芥子油苷轉化成異硫氰酸鹽。為延長收割期後植物材料可使用的 時間，理想的是通過例如冷凍或乾燥，如空氣乾燥，冷凍乾燥，真空幹 燥，烘爐乾燥等方法保存含芥子油苷的植物材料。這樣保存含芥子油苷的 植物材料是為減少在植物材料中被M^代葡糖苷酶將芥子油苷轉換到異硫 氰酸鹽的量，同時降低腐壞微生物的活性。然而，通常來說，更優選地是 這些材料收穫後立即使用。
在另一個重要方面，直至即將應用於本發明的方法之前(即幾個小 時內)，對含芥子油苷植物材料的破壞應減到最小。對植物材料的破壞， 如咀嚼，擠壓，或切割，都會引發由p-硫代葡糖苷酶將芥子油苷轉化到異 硫氰酸鹽。因此，應用於本發明的方法之前，對含芥子油苷植物材料的破 壞應減到最小。
在即將應用於本發明的方法之前，如使用前約1到2個小時，該含 芥子油苷植物材料應當被處理以破壞細胞結構，以便釋放芥子油苷。適宜 的處理步驟包括，但不僅限於，磨碎、壓碎、砍斷、搗漿，等，或是這些 方法的組合。如果植物材料包括種子，種子在使用前可以被磨碎和脫脂。 在一方面，種子可以用已知的脫脂方法進行脫脂，如在以引用方式引入本 文的WestL., J. Agric. Food Chem. ， 52: 916-926 (2004)中描述的那些方法。
植物材料應被加熱足夠的時間和溫度以使含芥子油苷植物材料中的 酶失去活性。通常來說，植物材料被加熱至約6(TC至ll(TC至少約五分 鍾。熱處理可採用任何常規的手段，如煮沸，蒸，微波。優選地，熱處理 步驟使(3-葡糖苷硫酶(優選黑芥子酶)失去活性，其存在於植物材料中， 以防止芥子油苷轉化為異硫氰酸鹽。更好地，熱處理也使混合物中微生物 失去活性。還發現了通過增加溶解度和增加水到植物材料中的滲透性，熱 處理提高了芥子油苷從植物材料中的提取率。 一般來說，如果將煮沸用作 熱處理，液體的量並不重要，只要有足夠的液體以徹底和均勻地加熱植物 材料即可。
取決於所選的加熱方法，可能有必要按在熱處理步驟之後增加混合 物中液體的量。通常來說，液體是水，但水中可能含有一種有機溶劑，如 乙醇。優選地，液體是水。混合物中液體的量應足夠形成可攪拌的漿料。
熱失活混合物隨後和陰離子交換膜接觸以從該熱失活混合物中提取 芥子油苷。優選該陰離子交換膜是一個強鹼性的膜，但如果需要，弱鹼膜 也可使用。取決於所選擇膜的類型，膜可能需要預處理，如浸泡使膜"膨 脹"。更優選陰離子交換膜形成一個薄片，並浸沒在熱失活混合物中。通常 優選的是在提取步驟當中循環該熱失活混合物，如由適當的設施攪拌、混 合或攪動。陰離子交換膜通常應與熱失活混合物接觸約4到約24小時，以 使芥子油苷吸收到陰離子交換膜中。提取過程中的溫度應足夠低以減少微，如在約2'C到約7'C的糹顯度。適用的陰離子交換 膜包括強鹼性的膜，如購自Snowpure, LLC in San Clemente, CA.的Electropure Excelhon陰離子交換膜I200。膜的表面有"鎖定位置"的基團，該基團有一個 正電荷和一個適宜的反離子，如氯。芥子油苷有較強的負電荷，取代了氯 離子，從而將芥子油苷結合到膜中。
—旦芥子油苷被吸收到膜中，優選用去離子水洗滌陰離子交換膜以 除去殘餘物。結合有芥子油苷的陰離子交換膜隨後與含鹽的含水液體接 觸，所述鹽如氯化鉀、氯化鈉，或其他食品級無機鹽，以便將結合的芥子 油苷從陰離子交換膜中釋放到含水液體中。優選該含水液體包含1M的氯 化鉀。通常，液體的用量並不重要，只要有足夠的液體覆蓋膜。 一般地， 約4到5個小時的時間足夠用來從膜中釋放芥子油苷。 一般地，至少80% 的芥子油苷被從膜中移出。同樣，提取過程中的溫度應足夠低以減少微生 物在釋放過程中的生長，如在約2"C到約7r的溫度。
通常來說，優選重複提取和釋放步驟至少一次，以使從熱失活混合 物中移出的芥子油苷的量最大化。優選使用在前一個提取和釋放步驟中使 用過的同一陰離子交換膜，雖然如果需要新的陰離子交換膜也可能會使 用。
如果需要，釋放到含水液體中的芥子油苷可被進一步處理。優選 地，含芥子油苷的含水介質被除鹽處理。鹽被除去是因為最後的產品不希 望含鹽。通常，可以用任何常規技術把鹽從含水介質中除去，所述方法包 括例如使用一個或多個纖維素酯膜相對去離子水透析。優選地，通過使用 一個或多個100截留分子量(MWCO)的纖維素酯膜，在約2'C到約7。C的溫 度，相對去離子水透析約12到24小時以除去鹽。
如果需要，釋放到含水液體中的芥子油苷可被進一步處理成多種形 式。例如，芥子油苷可被乾燥，如噴霧乾燥，冷凍乾燥，真空乾燥，等， 形成乾燥的芥子油苷提取物。通常，由此產生的提取產物，再被乾燥足夠 的時間以將提取物水的含量減少至低於約10%，優選低於約5%，以形成 乾燥芥子油苷提取物。 一般地，提取物可用任何已知的方法乾燥，例如， 但不僅限於，噴霧乾燥，冷凍乾燥，真空乾燥，等。
芥子油苷提取物可被進一步經受冷卻或冷凍處理，或經受膜處理，色譜處理，或滲析以除去不要的結合的陰離子物質使其從陰離子交換膜被 釋放，如形成單獨或純的芥子油苷產物。
芥子油苷提取物也可能加入可任選的配料或成分，例如，香料，營 養物，維生素，著色劑，營養添加劑，抗氧化劑，益生菌，等，只要所述 任選的成分不顯著地影響穩定性。特別地，任選成分的選擇和用量當然可 以有很大的差別，這取決於該提取物被引入的產品。
該芥子油苷提取物中可被包含在多種產品中，包括食品和藥品。該 芥子油苷提取物也可能被用來作為食品添加劑。可引入芥子油苷提取物的 食品可包括食品增補劑，飲料，混合飲料，供焙產品，茶，湯，穀物，丸 劑，片劑，沙拉，三明治，格蘭諾拉麥片，沙拉醬，調味汁，咖啡，奶 酪，酸奶，能量棒，等，以及其混合物。增補劑包括膳食增補劑，營養增 補劑，草藥增補劑以及類似物。在這方面，食品可含有有效量的芥子油苷 提取物，如每單份食品含約1至約100毫克。有效量的芥子油苷提取物也 可被引入到藥物組合物中，如約1至約100毫克。當然，如果需要也可採 用更高含量。
在本發明的方法之後，本發明用過的植物材料可被循環，並用作動 物的飼料材料。通常地，用過的植物材料，可以通過過濾、離心、傾倒等 從含水液體中分離出來，以提供適合飼餵動物的植物材料。用過的植物材 料特別適宜於作為飼料材料，因為其中不再含有芥子油苷。人們普遍認 為，用於動物飼料的植物材料應含有較低含量的芥子油苷，因為己發現將 含有芥子油苷的植物材料作為主要的食物來源對動物有不良影響。
以下的實施例用於說明本發明，而不是限制本發明。除非另有說 明，所有的百分比、份數和比率是按重量計算。所有本說明所引用的參考 資料(包括出版物，專利，專利申請，專利出版物等)以引用的方式引入 本文。實施例實施例l:來自花椰菜種子的芥子油苷
15g花椰菜種子由正己烷萃取脫脂，並研磨成粉通過18號篩。 磨成粉並脫脂的花椰菜種子添加到1500ml去離子水中形成混合物。該混合 物被煮沸5分鐘，以使種子中M^代葡糖苷酶失去活性。混合物的總體積加以去離子水達到4500rnl。 一平方英尺的Electropure Excellion陰離子交換 膜多相強鹼性，類型l，型號l-200(Snowpure, LLC in San Clemente, CA)，懸浮在持續攪拌的混合物中，在5C保持24小時。提取後，陰離子交換膜用 去離子水簡單清洗，膜被放置在一個裝有4500ml 1 N氯化鉀溶液，溫度為 5。C的攪拌槽中4小時，用來從陰離子交換膜中釋放芥子油苷。含水介質中 的蘿蔔硫苷濃度用高效液體色譜法測定。提取超過24小時後導致58%的總 共可用的蘿蔔硫苷被移出。1 N的氯化鉀溶液在4小時之內基本上釋放了全 部被結合的蘿蔔硫苷。
為了最大限度提高芥子油苷的產量，重複提取和釋放的步驟。同一 陰離子交換膜被返回到提取槽中另加18小時。然後該陰離子交換膜返回到 相同的1N氯化鉀溶液槽中4個小時。通過重複上述的過程，總的蘿蔔硫苷 的移出量提高到81%。在同樣1N氯化鉀溶液槽中再進行4小時的處理基本 上釋放出全部被結合的蘿蔔硫苷。
在提取和釋放的步驟後，通過使用100截留分子量(MWCO)的纖 維素酯膜，在5'C整晚相對去離子水透析以除去鹽。 實施例2:來自花椰菜小花的芥子油苷
用150g粉碎乾燥的花椰菜小花，重複實施例1的過程。花椰菜小 花被研磨成粉以通過18號篩。該過程的結果為大於80%的芥子油苷被回 收。實施例3 :來自植物的芥子油苷
通過使用1千克的新鮮收穫的花椰菜葉子和莖，重複實施例1的 過程。花椰菜葉子和莖被蒸煮20分鐘以降低l3^t代葡糖苷酶的活性。花椰 菜葉子和莖隨後被搗漿。這個過程芥子油苷提取結果同實施例1相似。
雖然本發明根據優選的實施方案被描述出來，但在所附權利要求的 實質和範圍之內本領域技術人員能夠對本發明技術方案的實施做出改進。
權利要求
1.一種從含芥子油苷的植物材料中提取芥子油苷的方法，所述方法包括(i)提供含芥子油苷植物材料和液體的混合物；(ii)加熱該混合物足夠的時間和溫度以使含芥子油苷植物材料中的酶失去活性從而得到熱失活混合物；(iii)將熱失活混合物與陰離子交換膜在溫度約2℃到約7℃接觸約4至約24小時，由此至少有一部份的芥子油苷被吸收到陰離子交換膜上；並且(iv)將吸收有芥子油苷的陰離子交換膜與水溶液接觸足夠的時間使得被提取到的芥子油苷從陰離子交換膜中釋放出來以形成含有芥子油苷的含水介質。
2. 權利要求l所述的方法，其中含芥子油苷的植物材料選自花椰菜 (broccoli)、羽衣甘藍(kale)、寬羽衣甘藍(collard)、曲羽衣甘藍(curly kale)、髓莖甘藍(marrowstemkale)、千頭甘藍(thousand head kale)、芥 藍(Chinesekale)、菜花(cauliflower)、葡萄牙甘藍(Portuguesekale)、 抱子甘藍(brussel sprouts)、球莖甘藍(kohlrabi)、澤西甘藍(Jersey kale)、芥蘭(Chinesebroccoli)、蕪菁甘藍(rutabaga)、芥菜 (mustard)、 白蘿蔔(daikon)、辣根(horseradish)、巻心菜(cabbage)、 鈹葉巻心菜(savoycabbage)、大白菜(Chinesecabbage)、納帕白菜(napa cElbbage)、青花菜拉貝(broccolirabe)、芝麻菜(arugula)、水田芥 (watercress)、水存(cress)、蕪箐(turnip)、芥藍(borecole)、小蘿蔔 (radish)、其類似物，及其混合物。
3. 權利要求2所述的方法，其中含芥子油苷的植物材料含有以下中的 至少一種小花、種子、葉、芽和莖。
4. 權利要求l所述方法，進一步包括對步驟(i)中含芥子油苷的植 物材料進行預處理，所述預處理通過以下中的至少一種進行脫水、脫 脂、冷凍、磨碎、壓碎、砍斷、搗漿，或者其組合。
5. 權利要求l所述的方法，其中加熱步驟為溫度約60至約11(TC時間 約5至約15分鐘。
6. 權利要求1所述的方法，其中被提取的芥子油苷為蘿蔔硫苷。
7. 權利要求l所述方法，進一步包括在步驟(v)之前重複步驟 (iii)禾卩(iv)。
8. 權利要求l所述方法，進一步包括從提取的芥子油苷中除去鹽。
9. 一種從含芥子油苷的植物材料中提取芥子油苷的方法，所述方法包括(i)提供含芥子油苷植物材料和液體的混合物；(ii )加熱該混合物足夠的時間和溫度以使含芥子油苷植物材料中的酶 失去活性從而形成熱失活混合物；(iii)將熱失活混合物與陰離子交換膜在溫度約2'C到約7。C接觸約4 至約24小時，由此至少有一部份的芥子油苷被吸收到陰離子交換膜上；(iv )將吸收有芥子油苷的陰離子交換膜與水溶液接觸足夠的時間使得 被提取到的芥子油苷從陰離子交換膜中釋放出來，以形成含有芥子油苷的 含水介質；(v )將熱失活混合物與陰離子交換膜在溫度約2。C到約7"接觸約4 至約24小時，由此至少有一部份的芥子油苷被吸收到陰離子交換膜上；(vO將步驟(v)中吸收有芥子油苷的陰離子交換膜與水溶液接觸足 夠的時間使得被提取到的芥子油苷從陰離子交換膜中釋放出來，以形成含 有芥子油苷的含水介質。
10. 權利要求9所述的方法，其中含芥子油苷的植物材料選自花椰菜 (broccoli)、羽衣甘藍(kale)、寬羽衣甘藍(collard)、曲羽衣甘藍(curly kale)、髓莖甘藍(marrowstem kale)、千頭甘藍(thousand head kale)、芥 藍(Chinese kale)、菜花(cauliflower)、葡萄牙甘藍(Portuguese kale)、 抱子甘藍(brussel sprouts)、球莖甘藍(kohlrabi)、澤西甘藍(Jersey kale )、 芥蘭 (Chinese broccoli )、 蕪菁甘藍 (rutabaga )、 芥菜 (mustard)、 白蘿蔔(daikon)、辣根(horseradish)、巻心菜(cabbage)、 芻皮葉巻心菜(savoy cabbage)、大白菜(Chinese cabbage)、納帕白菜(napa cElbbage)、青花菜拉貝(broccoli rabe)、芝麻菜(arugula)、水田芥(watercress) 、 zK開(cress)、蕪箐(turnip)、芥藍(borecole)、 小蘿蔔 (radish)、其類似物，及其混合物。
11. 權利要求10所述的方法，其中含芥子油苷的植物材料含有以下中 的至少一種小花、種子、葉、芽和莖。
12. 權利要求9所述方法，進一步包括對步驟(i)中含芥子油苷的 植物材料進行預處理，所述預處理通過以下中的至少一種進行脫水、脫 脂、冷凍、磨碎、壓碎、砍斷、搗漿，或者其組合。
13. 權利要求9所述方法，其中加熱步驟為溫度約60至約11(TC時間 約5至約15分鐘。
14. 權利要求9所述的方法，其中被提取的芥子油苷為蘿蔔硫苷。
15. —種芥子油苷提取物，由以下過程製備，包括 (i)提供含芥子油苷植物材料和液體的混合物；(ii )加熱該混合物足夠的時間和溫度以使含芥子油苷植物材料中的酶 失去活性從而得到熱失活混合物；(iii) 將熱失活混合物與陰離子交換膜在溫度約2。C到約7。C接觸約4 至約24小時，由此至少有一部份的芥子油苷被吸收到陰離子交換膜上；並 且(iv) 將吸收有芥子油苷的陰離子交換膜與水溶液接觸足夠的時間使得 被提取到的芥子油苷從陰離子交換膜中釋放出來，以形成含有芥子油苷的 含水介質。
16. 權利要求15所述的芥子油苷提取物，其中含芥子油苷的植物材料 選自花椰菜(broccoli)、羽衣甘藍(kale)、寬羽衣甘藍(collard)、曲羽 衣甘藍(curly kale)、髓蓮甘藍(marrowstem kale)、千頭甘藍(thousand head kale)、 芥藍(Chinese kale)、 菜花(cauliflower)、 葡萄牙甘藍 (Portuguese kale)、抱子甘藍(brussel sprouts)、球莖甘藍(kohlrabi)、澤 西甘藍(Jersey kale)、芥蘭(Chinese broccoli)、蕪菁甘藍(rutabaga)、芥 菜(mustard )、 白蘿蔔(daikon )、 辣根(horseradish )、 巻心菜 (cabbage)、芻皮葉巻心菜(savoy cabbage)、大白菜(Chinese cabbage)、糹內 帕白菜(napa cElbbage )、青花菜拉貝(broccoli rabe )、芝麻菜(arugula) 、 7夂田芥(watercress) 、 tK芽(cress)、蕪箐(turnip)、芥藍 (borecole)、小蘿蔔(radish)、其類似物，及其混合物。
17. 權利要求15所述的芥子油苷提取物，其中含芥子油苷的植物材料 含有以下之中的至少一種小花、種子、葉、芽和莖。
18. 權利要求15所述的芥子油苷提取物，其中提取步驟迸一步包括對步驟(i)中含芥子油苷的植物材料進行預處理，所述預處理通過以下中 的至少一種進行脫水、脫脂、冷凍、磨碎、壓碎、砍斷、搗眾，或者其組合。
19. 權利要求15所述的芥子油苷提取物，其中加熱步驟為溫度約60至 約ll(TC時間約5至約15分鐘。
20. 權利要求15所述的芥子油苷提取物，其中芥子油苷為蘿蔔硫苷。
21. 權利要求15所述的芥子油苷提取物，其中製備過程進一步包括在 步驟(iv)之後重複步驟(iii)禾B (iv)。
22. 權利要求15所述的芥子油苷提取物，其中製備過程進一步包括從 芥子油苷提取物中除去鹽。
23. —種含有有效量的權利要求15所述的芥子油苷提取物的食品。
24. 權利要求23所述的食品，其中芥子油苷為蘿蔔硫苷。
25. —種含有有效量的權利要求15所述的芥子油苷提取物的藥物組合物。
26. 權利要求15所述的藥物組合物，其中芥子油苷為蘿蔔硫苷。
全文摘要
本發明涉及自農業副產物和廢物中生產的芥子油苷。本發明涉及一種從十字花科的植物中生產芥子油苷，尤其是蘿蔔硫苷的方法。更重要地，提供了一種從農業副產物和廢物中生產芥子油苷的方法。所述方法包括提供含芥子油苷植物材料和液體的混合物，加熱該混合物以使植物材料中的酶失去活性，使該熱失活混合物與陰離子交換膜接觸，由此至少有一部分的芥子油苷從液體中被提取並被吸收到陰離子交換膜上，並從陰離子交換膜中釋放芥子油苷。更優選地，提取和釋放的步驟重複至少一次。本發明方法所生產的芥子油苷可引入各種食品、醫藥品和健康增補劑當中。
文檔編號A23L1/30GK101328197SQ20081013149
公開日2008年12月24日 申請日期2008年6月11日 優先權日2007年6月12日
發明者C·J·路德維希, C·克勞利, J·赫斯特金, L·G·維斯特, N·-C·金, N·V·馬圖舍斯基, T·波默洛 申請人:卡夫食品集團公司